灌区多目标供水优化调度模型及其求解

针对灌区水资源供需矛盾十分突出的问题，以云南曲靖灌区为研究对象，应用大系统分解协调原理，建立了两层递阶水资源优化调度模型，并采用模拟技术与优化技术相结合的途径，进行优化模型的求解，给出了优化决策算法的程序框图，合理解决了多水源、多目标、多用户、多保证率的供水调度问题。研究结果可为同类灌区水资源调度运行提供依据。     

都江堰灌区水资源优化调度模型探讨

结合都江堰灌区水资源调度现状,针对灌区水资源优化调度模型和方法进行了分析。通过对灌区水资源调度关键因素的分析,基于灌区整体经济效益函数和作物阶段分水函数的构造,对制定都江堰灌区实际水量调配方案进行了探讨。该方案通过模拟运行取得了预期效果,为都江堰灌区水资源优化调度提出了一套可行的方法。     

灌区水资源优化调度研究进展

在阐述灌区水资源优化调度的基本理论和原则的基础上,针对灌区水资源开发利用面临的问题,详细介绍了灌区水资源优化调度模型与研究现状,分析了灌区现有水资源优化调度中存在的问题,并对水资源合理调度的发展趋势进行了展望。     

基于NSGA-Ⅲ算法的灌区信息化灌溉控制调度研究

为推动灌区的信息化，达到自动化灌溉以及系统24h监控的目的，以国内某灌区为研究对象，利用基于NSG-Ⅲ算法对灌区水资源调控系统进行优化，构建灌区水资源调度优化模型，并通过设计实验证明其有效性。对比实验结果表明，与NSGA-Ⅱ算法比较，NSGA-Ⅲ算法的经济、环境成本比前者下降2.89%。此次设计的基于NSG-Ⅲ算法的灌区信息化灌溉控制调度系统在我国灌区信息化管理的领域，具有一定参考价值。     

淠史杭灌区信息化需求与建设层次探讨

淠史杭灌区是我国3座特大型灌区之一。灌区水资源总量有限,配置调度情况复杂,由于运行管理技术滞后,计量设施不完善,水资源利用效率较低,已不能满足灌区社会发展的需求。启动于2003年的灌区信息化建设是利用信息化技术提高灌区水资源利用效率,解决灌区水资源需求矛盾的重要手段。只有基于灌区管理运行特性的优化配置、调度控制、科学计量等信息化需求,以满足这些需求并按信息化建设规律开展信息化建设,才能真正实现灌区信息化目标。     

灌区水库群系统的经济运行模型探讨

把灌区水库群的运行调度与系统分析方法相结合，针对灌区水资源的调度特点，主要讨论了水库群的运行调度模型，列举出的3种模型以供参考。并对其发展前景进行了展望。     

塔里木灌区水库群水资源优化调度模型研究

塔里木灌区位于塔里木河上游,其引水量直接影响到塔河的综合治理。为缓和这一矛盾,本文采用大系统分解协调技术与动态规划相结合的方法对该灌区水库群系统水资源优化配置问题进行了分析和研究,构建了该灌区两层二级结构的水库优化调度系统的数学模型。应用该模型对该灌区水库群进行了实例计算分析,为灌区生产计划和水库调度提供了理论依据。     

玛纳斯河灌区地表水与地下水联合调度模型

通过分析新疆农八师玛纳斯河灌区水资源供需状况,结合灌区的灌溉系统、农作物种类及灌溉制度,建立了以灌区地下水抽水总量最小为主要目标,以灌区农业经济总效益最大为次要目标的地表水与地下水联合调度模型,并采用目标规划法对模型进行了求解,得到了在不同保证率下灌区地表水和地下水联合调度方案及农作物种植面积。结果表明:灌区供需水高峰期不一致和灌溉系统的蓄水、输配水能力不足是产生灌区水资源供需矛盾的主要原因,应适当调整灌区农业种植结构,改造灌区水利工程。     

灌区水位管理系统开发与应用

系统开发的必要性为实现灌区信息化管理,必须应用先进的计算机技术、电子信息技术、网络通信技术、智能控制技术构建水资源信息查询、调度系统——灌区水位管理系统。实现灌区水位管理的信息化、智能化、网络化,通过对水资源的优化调度和科学决策,达到水资源可持续利用的目标,是一项具有重要意义和显著社会、经济效益的战略举措。     

蓄引提灌溉及发电系统的模拟与优化调度研究

本文将模拟技术和优化理论相结合,针对以灌溉为主的综合利用水库和灌区系统内包括塘坝、反调节库、抽水站等组成的复杂系统建立了多目标、确定型蓄、引、提、灌溉及发电水资源系统联合优化调度的模拟——优化调度数学模型。该模型具有逼真性强、收敛速度快,且能达到系统优化的特点。将其研究成果用于安徽省史河蓄、引、提、灌溉及发电系统的联合优化调度中去,取得了比常规调度更大的经济效益,且获得了上游水库、反调节库和抽水站的最佳运行规则,所有成果已用于指导生产和管理中去。     

新疆灌溉渠系水资源优化配置技术分析

本文介绍了灌溉渠系优化配水模型在国内外的研究进展,渠系优化配水模型的一般形式及其求解的一般方法,以及建立的优化配水模型的应用和在管理中存在的问题,论述了灌溉水量配置不合理现象,分析了造成灌溉水的利用率和利用效率低下的原因,对进一步研究建立干旱灌区渠系水量优化调配模型具有借鉴意义。     

内陆干旱灌区优化配水模型及管理模式

从新疆生产实际需要和灌区现状出发,针对灌区灌溉方式、种植面积改变后,渠系水量如何分配及先进的灌溉节水技术推广难等问题,围绕灌溉渠系优化配水模型及灌区现代化管理模式两方面内容开展研究,构建了多种作物同时灌溉,基于遗传算法的渠系优化配水模型,探讨了适应市场经济、利于推广的新型灌区管理模式,为今后节水方向和政府决策提供依据。     

作物缺水条件下灌溉供水量最优分配

针对灌区水源短缺情况，建立了一种对有限水量在多种作物之间进行最优分配的两层分解协调模型：第一层为基于作物水分生产函数，求解单作物非充分灌溉条件下最优灌溉制度的动态规划模型；第二层为将有限水量在多种作物之间进行最优分配的动态规划模型实例计算表明，模型是合理可行的     

应用大系统递阶模型优化配置区域农业水资源

以经济效益最大为目标，建立灌溉供水量最优分配的分解协调模型。以作物子系统为第一层，建立求解单作物非充分灌溉条件下灌水量在各生育期的最优分配的动态规划模型。然后以区域大系统作为第二层，建立不同作物之间水量最优分配的模型。在此基础上，提出了协调模型求解方法步骤。根据作物布局和地下水分布给出了不同作物在各生育期地下水的最优分配量，以提高区域农业水资源承载能力。     

长藤结瓜式水利系统配水过程优化研究

针对长藤结瓜式水利系统配水既要满足灌区的灌溉需水还要实现发电、供水等综合利用效益最大的特点,采用大系统分解协调理论构建了以发电效益最大为目标函数,灌溉、供水、航运等为约束条件的长藤结瓜式水利系统配水过程优化数学模型。结合数学模型的结构特点,提出了采用模拟迭代技术对模型进行求解的方法,并明确模型求解的主要步骤和流程。根据长藤结瓜水利系统配水过程优化模型及求解方法,结合江山市峡口灌区实际,对峡口灌区渠道的配水过程进行优化。结果表明采用本方法推荐的配水过程,在满足灌区灌溉、供水要求的基础上,可增加灌区内不同电站发电量2.40%~5.76%。     

基于GWAS模型的灌区水资源优化配置研究:以淠史杭灌区为例

针对淠史杭灌区“蓄、引、提、调”相结合的“长藤结瓜”式灌溉系统,为实现灌区间、上下游的优化联合配置,采用GWAS模型,通过划分水资源配置子单元和设置调蓄节点,采用公平性最优和供水缺水率最小作为目标函数,总量控制、供水能力、分质供水等作为约束条件,将水资源优化配置问题模拟为生物进化问题,采用基于精英策略的非支配遗传改进算法求解,建立了适用于淠史杭灌区的水资源优化配置模型。配置结果表明:灌区引水量最大,其次为当地地表水和边界提水站提水,中水和浅层地下水作为补充。通过序列年水资源配置,发现相同频率年在处于不同丰枯年份时,可供水量存在明显差异,因此在进行区域水资源配置时,仅分析50%、80%或90%几个频率年往往不能真实反映可供水情况,需进行长序列调配分析。基准年、2025年和2035年在50%和80%保证率下基本不缺水,灌区水资源可实现基本供需平衡。如遇连续干旱年,90%保证率下缺水较严重,可通过合理开发当地水、新增外调水来降低缺水程度。     

区域水资源调度-分配迭代优化模型

在对水资源系统组成和结构分析的基础上,运用大系统优化理论建立了区域水资源系统多目标优化配置数学模型,包括水源优化调度、水量优化分配和调度分配迭代3个子模型。水源优化调度模型的求解采用轮库迭代方法和动态规划方法,水量优化分配模型的求解采用大系统分解协调中的D-W分解原理。对江苏省连云港市区水资源优化配置问题进行了研究,建立并求解了优化配置模型,结果表明,该市各区在2020规划水平年工业、农业、生活和环境部门都将出现不同程度的缺水情况。     

Conjunctive Water Use Planning in an Irrigation Command Area

In the present study, an integrated soil water balance algorithm was coupled to a non-linear optimization model in order to carry out water allocation planning in complex deficit agricultural water resources systems based on an economic efficiency criterion. The LINGO 10.0, optimization package has been used to evolve at optimal allocation plan of surface and ground water for irrigation of multiple crops. The proposed model was applied for Qazvin Irrigation Command Area, a semi-arid region in Iran. Various scenarios of conjunctive use of surface and ground water along-with current and proposed cropping pattern have been explored. Some deficit irrigation practices were also investigated. The results indicate that conjunctive use practices are feasible and can be easily implemented in the study area, which would enhance the overall benefits from cropping activities. The study provides various possible operational scenarios of the branch canals of the command area in the common and dry condition, which can help managers in decision making for the optimum allocation plans of water resources within the different irrigation districts. The findings demonstrate that for deficit irrigation options, the mining allowance of ground water value of the command area is greatly reduced and ground water withdrawal may be also restricted to the recharge to maintain the river–aquifer equilibrium.     

宁夏引黄灌区末段区域农业水资源配置研究

为探索农业水资源配置的新模式,以"自然—人工"二元水循环理论为基础,以宁夏引黄灌区末段区域(石嘴山市)为研究区,分析农田水循环过程,提出"引沟济渠"农田灌溉水源调配新思路。以农田灌溉水质要求、灌溉水量需求以及水资源管理用水红线为约束,借助MATLAB优化工具进行模拟计算,结果表明:在满足农田灌溉水质的前提下,取用惠农渠水4.83亿m~3、第五排水沟水0.92亿m~3、唐徕渠水0.82亿m~3、第三排水沟水0.31亿m~3,可节约黄河水1.23亿m~3;在上游排水沟水质较差情况下水质是主要约束条件,在上游排水沟水质较好情况下排水量是主要约束条件;实施"引沟济渠"模式应本着"差水控量,好水用尽"的原则,充分利用上游排水沟的来水。该农业水资源利用模式可节约渠灌水,做到"一水多用、多水联用",为干旱区灌区水资源配置提供借鉴。