水库多目标优化调度理论及其应用研究

本文提出了综合利用水库的多目标优化调度的理论 ，并将该理论应用在综合利用水库优化调度过程中，在此应用中用马尔可夫单链弹性相关理 论处理径流，并在引入“有效雨量”的基础上，将供水量作为决策条件，以满足用水保证率 条件下供水量最大为目标函数，建立了相应的数学模型和编制了相应的计算程序，绘出了综 合利用水库三维优化调度图，利用三维优化调度图进行综合调节计算，计算结果理想、效益 显著，且大大增加了调度过程的灵活性。经沐浴水库等多个综合利用水库的实践证明，本方 法是可靠有效的。     

基于PSO 算法的伦潭水库兴利调度

水库调度是在不改变水库工程规模前提下解决防洪减灾与提高水资源高效利用的关键方法。近些年,江西旱灾频发,为协调水库发电效益与基本生产、生活、生态用水需求的矛盾,以江西省伦潭水库为例,以充分发挥水库灌溉、工业、生活、生态、发电等兴利调度功能为目标,将农业灌溉用水、居民生活用水、工业生产用水和河道基本生态流量需水转化为刚性约束,采用粒子群智能算法,寻求发电效益最大的水库最优调度方案。     

多水库联合供水的优化调度方法

针对大中型水库增加城市供水项目的实际情况,运用运筹学的理论与方法,建立了多水库联合运用情况下,系统供水优化调度的线性规划模型.该模型以多水库年总供水效益最大为目标函数,以月为计算时段,以各月灌溉和城市供水量为决策变量,以水库水量、供水需求等为约束条件.对主要优化参数各月灌溉和城市供水的单方效益等进行了研究.利用该方法,可避免用动态规划法形成的"维数灾".     

模糊环境下流域开发管理的多目标多水库优化

本文用C语言开发了一个月的多目标遗传算法模糊优化模型。根据适应度函数的优化值确定遗传算法的参数,即种群规模、世代数、交叉概率和变异概率。所采用的遗传算子有随机余数选择、一点交叉和二值变异。为了最大化灌溉释放量,以水电产量最大化为目标运行模型。这些目标通过假设一个线性隶属函数来模糊化。这些模糊的目标同时通过定义满意度λ来最大化。该方法应用于多水库系统,并针对现有需求,提出了灌溉流量最大化、水电产量最大化和满足水平最大化的优化调度策略。并将所确定的优化调度策略与多水库系统的实际平均调度策略进行了比较。     

基于改进遗传算法的生态友好型水库调度

以锦屏梯级水库为案例,从系统工程论的角度出发,将梯级水库作为物理系统,以年发电量为目标函数,建立了梯级水库调度优化模型。为减少水库调度对河道生态系统的影响,在鱼类栖息地模拟的研究基础上,引入目标物种的生态需水过程对调度模型进行动态约束,并采用改进的遗传算法进行求解。研究得到了满足目标鱼类生态需水条件下发电量最大的梯级水库调度策略,并对生态流量满足程度与工程效益损失之间的定量响应关系进行了研究,提出了折中方案选择的基本原则。     

基于余留期效益函数的水光互补随机优化调度方法

针对多能互补模式下水库调度面临径流、新能源出力等多重不确定性叠加影响，以及如何协调近期效益和远期效益的最优余留库容等关键问题，提出了一种基于余留期效益函数的水光互补随机优化调度方法。结合数学期望模型提出了水光互补调度两阶段随机优化决策框架，基于水库调度的周期性马尔科夫特性，采用逐步迭代方法对多能互补系统的余留期效益函数进行近似逼近，以实现有限预报信息条件下水库长期余留库容动态决策。以锦屏一级水光互补系统为实例进行验证，结果表明：余留期效益函数受光伏出力影响较小，而与余留库容、径流呈正相关有关系；随着调度时段从枯期进入汛期，余留期效益函数逐渐从线性曲面变为凸曲面；相较于常规调度方法，提出的调度方法多年平均发电量在率定期、检验期分别增加了2.70亿、2.51亿kW·h,在径流、光伏出力预报信息相对较小的条件下，能有效指导水光互补系统的长期调度运行。     

拉洛水利枢纽联合优化调度模型研究

针对一水库两电站优化调度模型问题,以西藏拉洛水利枢纽为例,视拉洛水库的拉洛、德罗水电站为1个虚拟电站的2个机组,将复杂的调度约束规则简化为单一水库调度的流量约束,以发电量最大化为目标函数,在生态流量、灌溉需水量等约束条件下,建立优化调度模型,选取拉洛坝址多年旬平均流量过程作为来水,采用蚁群算法求解。结果表明,计算所得的调度成果合理,满足约束条件,实现了拉洛水利枢纽发电收益最大化的目标。该优化模型在保证求解质量和精度的前提下大大简化了计算量。     

灌溉水库水资源优化调度

以榆社云簇水库为例、以水库灌区多种作物所能达到的最大产值为目标函数，本文研究了一套灌溉水库用水优化调度模型。它包括计划调度模型和实时调度模型两部分，适用于干旱半干旱地区灌溉水量不足的水库的用水调度。     

基于3E决策的崆峒水库优化调度

传统的水库调度以兴利和除害为主要目的,而基于3E决策的水库调度则实现了水库经济、社会和生态的多目标优化调度。首先采用逐月最小和频率计算方法计算最小生态流量和适宜生态流量,选定适宜于崆峒水库的生态流量;然后建立3E模型,采用二元比较模糊决策分析方法确定各个目标的不同权重,将多目标单一化;最后采用粒子群算法对模型进行求解。求解结果表明:使水库供水效益最大的供水量为4 622×10~4m~3,其中农业总供水量3 630×10~4m~3,工业和生活总供水量992×10~4m~3,而维持生态基流的生态用水量为2 311×10~4m~3。这可为水库的后期调度提供决策依据,也为水库的供水矛盾体提出了加强水利改革的建议。     

水库调度最优控制路径的多目标数学模型探究

研究根据水库优化调度的目标特性,依水量平衡方程,确定控制变量、状态变量,以发电效益最大化和供水效益最大化为目标函数建立连续最优控制模型,并用最大值原理分析出水库调度的最优控制路径.     

基于模糊集对分析的灌区水库旱限水位及供水策略优化研究

随着经济社会发展和气候条件改变,我国区域干旱问题日益突出,水库在抗旱减灾过程中的作用越来越凸显,旱限水位的提出与应用对有效发挥大中型水库在抗旱中的调控作用、缓解流域旱情具有重要意义。针对旱限水位研究现状,本文以史河灌区梅山水库为例,首先考虑城乡供水、农业灌溉、水力发电和生态环境等诸多因素,构建基于模糊集对分析法的水库灌区水资源系统运行效果综合评价模型,并以水资源系统综合运行等级最优为目标,以分期分级旱限水位、灌溉限供措施(基于水库来水特征和作物生长特性)为优化变量,运用免疫遗传算法进行系统优化求解,最后对比有无旱限水位下水库水资源系统综合运行效果,并分析了不同控制方式下水库供水变化和灌区作物因旱减产风险。结果显示：该优化方法相较于以水库供水经济效益为目标旱限水位确定方法,多项年均指标都有较大改善,其中梅山水库经济效益提高了46万元,充反调节水库水量增加了555万m³,而水库弃水量减少了566万m³;史河灌区塘坝供水量增加了253万m³,而作物减产率下降了3.32%,同时作物因旱减产风险降低了3.15%。可见,运用系统综合...     

用增量动态规划法进行联合水资源系统分析

本文应用数学规划技术建立一种适用于多用途和多水源系统的最优运行策略，通常标准动态规划法的“维数灾”问题限制了动态规划法只能用于低阶系统，这里将增量动态规划法用于四维水库系统处理轨迹优化，采用这种方法收到了两种效益，增加生活、工业、灌溉、发电供水的效益和减少计算机时间的效益。     

供需双侧调控下水稻灌区水-能源-粮食系统耦合协调评价与优化研究

对于水资源主要消耗用户和粮食重要生产基地的大型灌区,进行供需双侧调控是缓解灌区水资源供需矛盾、提高区域高质量可持续发展的重要途径之一。为了揭示灌区水-能源-粮食复杂的协调关系,针对性地开展系统优化调控。首先基于系统评价理论构建大型灌区水-能源-粮食系统耦合协调度评价模型,再基于灌区水资源系统模拟模型,以灌区水-能源-粮食耦合协调度最大为目标,以灌区主要作物水稻种植比例、水库分级分期旱限水位、水稻需水关键期限制供水比例作为优化调控变量,结合加速遗传算法,开展基于水资源供需双侧优化调控的灌区水-能源-粮食系统耦合协调评价与优化调控研究。杭埠河灌区应用结果显示:优化调控确定的灌区水稻种植比例、水库分级分期旱限水位、水稻需水关键期限供比例,相较于灌区运行现状能提高水-能源-粮食系统耦合协调水平,双季稻种植面积一定程度恢复使粮食产量明显提高,优化的水库旱限水位及水稻需水关键期水库限供比例,可在提升灌区干旱年份水资源利用效率的同时,较好地降低粮食作物因旱减产损失。可见,开展灌区供需双侧优化调控能显著提高灌区水-能源-粮食系统耦合协调性和适配性,可为提高水资源利用效率、布局主要粮食作物生产以及落实灌区水利高质量发展实施途径提供参考。     

观音阁参窝水库春灌期间联合调度发电效益分析

观音阁水库、参窝水库春灌期间联合调度具有很大的经济效益。本文介绍了观音阁水库利用参窝水库可利用库容进行发电提高发电效益及观音阁水库底孔放流方式提高参窝水库发电效益的情况,以及由调度实践总结出能够指导春灌期间观音阁、参窝水库联合调度的原则。     

小浪底水利枢纽的初期运行管理实践

小浪底水利枢纽是一座以防洪、防凌、减淤为主，兼顾供水、灌溉和发电的综合性特大型枢纽控制工程，具有规模宏大、技术结构复杂、泥沙问题突出、社会效益显著的特点。为此对初期运行进行了总结、分析。水库调度、调水调沙、库区异重流方面的实践，对小浪底水利枢纽下阶段的运行管理和类似枢纽的运行管理具有一定参考意义。     

西安市农业灌溉水效益分摊系数及效益的时间变化研究

基于2000-2014年西安市统计年鉴、陕西省水资源公报以及陕西省水利统计年鉴等相关资料,采用能值分析基本理论分析计算了西安市2000-2014年的灌溉效益分摊系数以及灌溉用水产生的效益值,以此为基础分析了灌溉水效益分摊系数以及效益值的时间变化过程,同时,采用回归分析法分析了效益分摊系数的影响因素。结果表明:近15 a来西安市的农业灌溉效益分摊系数多年平均值为0.34,并且在时间上总体呈下降趋势;单方灌溉水效益随着时间变化持续增大,总效益的变化趋势与单方灌溉水效益基本一致;灌溉用水、降水、人力投入、农药化肥施用、机械动力投入等是影响西安市灌溉用水效益分摊系数的主要因素,人力投入及灌溉用水与灌溉效益分摊系数存在着正相关关系,其他因子却与农业灌溉分摊系数有负相关关系。     

流域水资源供需双侧调控模型及应用

针对水资源常规配置中供需分离、配置与调度结合不紧密,难以支撑流域水资源严格管理的问题,提出流域水资源供需双侧调控模型。在需水侧,通过建立供水量和效益函数关系,并考虑水土资源等约束条件,构建农业种植结构与灌溉制度优化模型;在供水侧,采用模拟与优化、配置与调度相结合的两阶段建模路径,构建多水源配置与水库群优化调度模型;通过来源于需水侧模型的"需水过程"与来源于供水侧模型的"可供水过程"的分解与耦合,实现供需双侧的联合调控,综合集成构建流域水资源供需双侧调控模型。将该模型应用于南四湖流域,提出了南四湖上级湖、下级湖等大型湖库工程的优化调度图与不同年型下农业种植结构和水资源配置方案,验证了模型的有效性。通过供需双侧协调优化,南四湖流域供需缺口缩小,农业种植效益增加,枯水年水分生产效益提高了0.70元/m³、平水年水分生产效益提高了0.63元/m³;生活和工业供水保证率稳定在95%,生态和农业供水保证率明显提升,分别由53%提高到71%、由67%提高到75%。     

Optimal Size of Auxiliary Storage Reservoir for Rain Water Harvesting and Better Crop Planning in a Minor Irrigation Project

The scope and feasibility of auxiliary storage reservoir in the outlet command of a flow based minor irrigation project was studied to overcome the inadequate irrigation water availability during the dry season. A multi objective optimization model was developed to determine the optimal size of auxiliary storage reservoir and optimal cropping pattern. Assuming that about 50% main reservoir capacity water will be available for irrigating dry season crops and fixing the first priority level of the objective function as maximization of net seasonal benefit and maximization of cropped area, the optimal surface area for auxiliary storage reservoir as the percentage of the command area was obtained as 17.40% and 10.92%, respectively. The performance of the minor irrigation project significantly increased due to provision of auxiliary storage reservoir. The economic analysis also revealed that the intervention is economically viable.     

三峡工程生态调度的若干探讨

水库的调度运用除了考虑防洪、灌溉、供水、发电、航运等各项功能外，还要利用水库能灵活调控水位、流量的特点，实施以保护和改善环境及生态的调度，消除或缓解兴建水库对生态与环境带来的不利影响。针对三峡工程的具体情况，提出了改善长江口成潮入侵情势的调度及有利于“四大家鱼”产卵的调度设想。     

Application of Integrated Hydrologic and River Basin Management Modeling for the Optimal Development of a Multi-Purpose Reservoir Project

Multi-purpose reservoir development have been always a big challenge for the management of water resources. This paper describes an integrated approach for investigating catchment hydrology in the development of a hydropower and a canal irrigation system based on model analyses. The investigation aims to adequately determine an optimal domestic and irrigation water resources allocation scheme based on an assessment of the reservoir water balance and capacity for hydropower. The soil and water assessment tool (SWAT) which characterizes basin hydrology and the water management and planning model MODSIM which provides a decision support system for water allocation optimization, were used in this study. The integrated approach was applied to Prek Te River basin in Cambodia. The water demand aspect was examined based on domestic water use, irrigation water, environmental flow, and water losses. An operational rule curve was developed for hydropower operation with respect to a power potential of 13 MW. Hydrologic modeling revealed 90 % dependable water of about 2.7 m³/s during the dry season and 214.3 m³/s during the wet season, indicative of a wet-season dependent reservoir for storage. Results from the 26-years simulation period also showed that diversions for domestic water and irrigation water supply were 92.3 % dependable for a 13 MW capacity hydropower development. The integrated approach was shown to be a valuable decision support tool for water resources management with the determination of an optimum policy for multi-purpose reservoir operation based on available basin water supply.