面向双保证率的水库供水能力优化计算方法研究

随着城市化进程的推进和生态文明理念的深入,水库供水任务日趋复杂,涵盖城镇供水、农业灌溉、生态保障多类目标,分析水库多目标供水能力对于工程的功能调整等决策十分必要。本文综合考虑水库供水目标的竞争性与保证率差异性,提出面向双保证率的水库供水能力双层优化计算方法,通过调度线控制和城镇供水能力区间迭代实现满足不同保证率的多目标供水能力计算。外层基于粒子群算法以城镇供水能力最大为目标对水库调度线进行优化,协调不同用户的供水关系;内层在给定规则下通过迭代计算满足双保证率要求的城镇供水能力。通过内外层嵌套计算实现对水库调度规则和供水能力的同步优化。以三亚市赤田水库为实例进行研究,在城镇供水保证率为95%、农业灌溉保证率为90%时,通过优化调度规则得出水库总供水能力为9400万m~3。设置不同农业保证率和农业需水情景作分析对比,二者均对城镇供水能力有影响,总供水能力随农业保证率降低而提高。分析表明,双层优化计算方法可以实现对调度线的优化,得出满足城镇、农业双保证率要求的供水能力,且计算方法收敛稳定性较高,优化生成的调度线年内分布合理,可为水库多目标供水能力的计算和相关决策提供参考。     

基于调度线的水库多目标可供水量计算方法与应用

针对我国水源工程功能转换这一趋势,提出以水库供水调度线为控制,采用长系列等流量调节计算,建立以满足不同用户保证率为目标的可供水量计算分析方法。以三亚市赤田水库为例,通过长系列操作计算,确定同时满足生态环境需水、城镇供水、农业灌溉等多目标多保证率要求的水库最大可供水量,并分析城镇可供水量与用户保证率的变化关系和水源功能变化对设计供水能力的影响。该方法具有一定实用性和通用性,可为水库可供水量的计算提供参考。     

瑶镇水库来水量分析及可供水量复核计算

瑶镇水库是一座以工业和城市居民生活供水为主,兼顾农业灌溉、生态用水等综合利用的中型水利工程,是解决神木县锦界工业区工业用水和城镇居民生活用水的有效工程措施。为了确定水库可供水量与初设计算结果的相差程度,对水库来水量及可供水量进行了复核。此次复核计算的多年平均径流量与瑶镇水库初步设计时计算的坝址多年平均径流量相差不大。根据瑶镇水库的长系列调节计算可知,水库多年平均可供水量为6232万m3,瑶镇水库原初步设计的供水能力为6260万m3。此次计算结果与瑶镇水库初设成果基本一致。     

典型年法的修正及其在城镇给水 规划中的应用

针对典型年法在多年调节水库规划设计中失效的问题,重点讨论了多年调节水库在城镇供水 规划中的适用性。根据多年库容的概念,采用试算法计算了设计保证率下的多年库容。在此基础上, 结合设计频率年的来水量,计算出了设计保证率下水库的年调节水量。基于水库多目标供水的原则, 采用缩减法计算了低保证率用户(如农业供水)在供水破坏年水库的供水量,且以此为基础,计算出 了高保证率用户(如城镇供水)水库的设计供水能力。     

冶峪河流域供水水库优化调度及用水补偿研究

针对梯级水库供水优化调度中模型目标的选择往往只重视综合效益的最大而无法协调各方面的利益,提出梯级水库优化调度与用水补偿相结合的思想,对用水削减方给予一定补偿。以冶峪河流域为研究对象,建立流域可供水量之和最大的多水源联合调度数学模型,采用蚁群算法,对模型进行求解,并根据流域实际分析用水削减方的用水补偿方案。结果表明:上游屯庄水库的运行,影响下游黑松林水库多年平均灌溉水量从1022.7万m3减少到851.2万m3,使黑松林水库灌区供水保证率减小了13.43%;而对下游灌区的用水补偿方案可以设定近期和远期两种补给方案后达到平衡。蚁群算法在研究梯级水库调度中计算速度快、收敛性好;水库调度与用水补偿相结合,可以最大限度地满足各部门用水需求,有效解决流域上下游和不同行政区之间的用水矛盾,为梯级水库供水优化调度提供了一种新的模式。     

水库群联合调度规则研究

水库群联合调度是现在水资源调配的重点与难点,随着水库群的目标与变量越来越多,联合调度的经典算法和人工智能等算法对于复杂的水库群系统可能会存在难以构建数学模型或者调参复杂等问题。以岳城水库及东武仕水库联合调度为例,综合考虑工业用水、生活用水、农业用水、灌溉用水和生态用水,建立了水库群联合调度模型,通过模拟优化人机算法进行求解,并选取75%来水频率年分析计算水库群联合调度规则,根据水库群联合调度图,提出岳城水库和东武仕水库的具体供水方案,并给出联合调度结果。合理的水库联合调度规则可有效促进区域社会经济发展,改善生态环境。     

塔里木河“二源一干”生态供水潜力研究

为解决塔里木河干流水资源短缺、流域损失水量过大、用水效率低下、农业灌溉用水挤占生态用水等问题,基于“节水优先”的治水方针,以塔里木河二源流(阿克苏河、叶尔羌河)及其干流(“二源一干”)的山区水库群和平原水库群为研究对象,兼顾塔里木河干流的农业灌溉用水、生态用水、工业用水、生活用水等多目标,构建并求解了现状水平年和远景规划年的山区与平原水库群联合调度优化模型,分析了塔里木河干流的生态供水潜力和山区水库群联合调度的贡献。结果表明：仅通过干流平原水库群联合调度,农业灌溉用水和生态用水的供水保证率难以满足设计要求;通过山区与平原水库群优化调度,在远景规划年各行业均满足设计保证率要求,体现了山区水库群显著的调控性能和“节水优先”治水方针的合理性和可靠性;远景规划年塔里木河干流的生态供水潜力为2.84亿m³,可为塔里木河下游生态保护与修复提供了坚实的水量基础。     

径流变异对滹沱河流域水库生态调度的影响

分析了滹沱河中上游径流变异情况并计算了河道生态流量,通过构建岗南-黄壁庄梯级水库供水及生态多目标优化调度模型,并采用NSGA-Ⅱ求解多种情景方案,探求入库径流变异对水库生态调度的影响。研究结果表明：小觉站和平山站径流分别在1983年和1979年发生变异,流域径流整体呈显著下降趋势;利用频率众值法、Tennant法和年内展布法计算的河道理想、适宜及最小生态流量对应的年生态需水量分别为9.85亿、5.85亿、3.23亿m³;农业灌溉及生态需水缺水率随来水频率的增大而显著增大;入库径流下降趋势显著且发生变异,致使变异后不同水平年水库调度的供水保证率均有所降低;农业灌溉需水和生态需水矛盾显著,枯水年农业灌溉供水率降低4%可提高12%的生态供水率。     

多目标多年调节水库余留期效益函数探讨

本文研究了随机环境下多目标多年调节水库的优化调度问题。用参数迭代法逼近余留期效益函数，在一定程度上可以通过调整余留期的长短及各用水部门单价比的办法，使城镇供水及灌溉用水保证率达到规定要求，为指导这类水库的运行作了大胆而有益的探索。实例研究表明，成果令人满意。     

基于仿真规则与智能优化的水库多目标调控模型及其应用

为解决多个用户的用水竞争矛盾,改变经济社会用水长期挤占生态环境用水的不合理现状,把水库下游的河流生态系统作为一个独立用水户,进而按照水库用水户的优先级,制定水库分区供水调度仿真规则;为解决水库调度方案的最优性与可操作性的统一问题,构建多用户供水保证率最大化且尽可能均衡的水库优化调度模型目标函数;在此基础上建立了基于仿真规则与智能优化的水库多目标调控模型。以潘家口水库为例,计算了现状供水规模下的水库调度方案,绘制了水库多用户分区供水调度图。结果表明:本文模型有效,提出的水库分区调度方案较之现行调度,可在不降低兴利和防洪效益的前提下,显著提高水库下游河道生态系统的供水保证率。     

岳城水库供水调度分析

对岳城水库的供水调度情况进行了分析,采用系统分析方法对岳城水库的供水调度线进行了探讨。通过水库供水调度目标、供水约束条件的设定,多次修正调度方案,提出了岳城水库农业和生态停止供水线和加大供水线。根据调度结果可知,岳城水库在丰水年可以考虑主动留一部分水量供给生态,减少弃水量,使水库的水量能够得到充分的利用。     

水库群联合供水方案模拟优化研究

对于由两个或两个以上水库构成的供水系统,将水库群等效为一个聚合水库,建立联合调度供水模式。通过制定合理的供水调度原则,采用优化水库调度图,根据各库实时可供水量实现供水任务合理分配,模拟水库群联合调度供水过程,得到最优供水方案。将该供水方案应用于某市水库群供水调度中,结果表明:各用水户的供水保证率均高于设计保证率,水库群基本满足该地区的用水需求,验证了所提出的水库群联合调度供水方案的可行性与优越性。     

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。     

郑州市“西水东调”引水工程可行性研究

为解决郑州市中长期水平年城市供水、用水的矛盾,做到"未雨绸缪",文章分析了郑州市"西水东调"引水工程的可行性。工程以伊河中游陆浑水库为供水水源,通过对水库各用水户供用水量分析,2015年和2020年水平年水库可为郑州市提供水量约1.8亿m3,水库增加郑州市"西水东调"引水工程引水量后对已规划的城市生活、工业用水户的供水基本无影响;但将导致陆浑灌区的农业灌溉保证率降低,2015年、2020年水平年灌溉供水量减少近1.0亿m3。     

基于改进NSGA-Ⅱ的黄河下游水库多目标调度研究

水库兴利、防洪和生态等目标之间既非完全协调也非完全对立,这是多目标间协调的物理基础。本文综合考虑水库不同目标间的矛盾性和统一性,构建考虑生态和兴利的水库多目标优化调度模型,为提高模型求解效率,本文提出了一种基于个体约束和群体约束技术的改进快速非劣排序遗传算法(ICGC-NSGA-Ⅱ)。以黄河下游小浪底-西霞院梯级水库为例进行多目标优化调度,综合考虑下游不同时期各生态功能用水和综合利用需求,建立黄河下游梯级水库多目标调度模型,并采用ICGC-NSGA-Ⅱ求解,探究水库的供水效益、发电效益和生态效益之间的关系。实例研究表明,改进算法能在较短时间内获取一组反映多目标间非劣关系的调度方案集。黄河下游生态、综合供水和发电效益之间存在不对称竞争关系,一方面随发电量增加,生态供水和综合供水保证率均呈下降趋势;另一方面发电和生态供水竞争强烈,而与综合供水竞争关系较弱。研究成果可为制定黄河下游多目标共赢的调度方式提供理论基础和决策依据。     

灌溉与供水水库调度图编制方法的改进研究

应用《水库调度设计规范》编制灌溉与供水调度图时,经多次调度图检验和修改后还不符合设计要求。为解决这一问题,提出了时历法长系列连续计算,先计算灌溉或供水降低供水线,再计算保证供水线,使降低供水区和保证供水区协调,统一年调节水库和多年调节水库调度图的编制办法等改进措施。通过工程实践检验,表明改进方法可以提高灌溉与供水调度图编制的合理性与准确性,能满足灌溉与供水的降低供水和保证供水要求,水库调度结果符合灌溉与供水设计保证率,并能控制设计保证率外灌溉与供水破坏程度。灌溉与供水调度图可一次性准确编制完成,避免了对调度图进行反复检验和修改。     

毕节市白甫河流域水库群联合调度供水研究

为了保证白甫河流域内生活用水、下游生态用水、毕节煤电化一体化项目的供水及工农业用水,对流域内的6个水库进行联合优化调节计算,以水库群的年供水量最大为目标,建立水库群联合调度模型并进行优化求解.     

基于干旱河道生态修复的岳城水库生态调度

根据干旱风沙河道生态修复目标,结合水库的防洪、兴利、生态调度,建立了多目标水库生态调度模型,研究漳河岳城水库的生态调度。结果表明:枯水年岳城水库向下游河道生态供水0.277×10~8m~3,平水年岳城水库向下游河道生态供水0.327×10~8m~3,丰水年可以满足下游生态需水量2.66×10~8m~3。     

全椒县水资源开发利用分析与建议

针对安徽省全椒县降水时空分布不均、年内分配不均、年际变化大、工程调节能力不足等水资源开发利用存在的问题,从降雨量、蒸发量、水资源量、水质四个方面统计分析水资源状况,从水利工程现有供水量、经济社会现有用水量和用水效率等方面调查分析水资源利用情况,综合分析出不同保证率的供需水量及缺水量。结果表明,50%平水年份需水量26287万m3,可供水量34652万m3,能满足供水需要;75%枯水年份需水量31262万m3,可供水量22738万m3,缺水量8524万m3,缺水率27.3%;95%特枯年份,需水量35999万m3,可供水量22047万m3,缺水口径较大,缺水量13952万m3,缺水率38.8%。通过开源节流提高现有水源工程供水水平、实施库站联网工程实行库站联合调度、建设节水型社会、加强水污染治理力度等措施可以在提高保证率前提下有效降低用水缺口,缓解水资源短缺的矛盾。     

大伙房水库农业灌溉节水增效方法

<正>大伙房水库是一座防洪、工农业及城市生活供水、发电、养鱼等综合利用、属多年调节的大型水库,农业灌溉面积10万hm2,主要集中在抚顺、沈阳和辽阳的十大灌区,多年平均农灌供6.59亿m3,占水库多年平均总供水量的66%。灌溉用水是水库水资源利用的大户,在农灌供水方面