基于引水限制调度线的并联水库系统供水优化算法及应用

以实现梯级水库群或者水源连通工程水量补偿式调节为目标,针对并联水库的联合供水特征,采用引水限制调度线控制引水水库可引水量,引入粒子群算法构建了并联水库优化调度模型。通过优化引水调度线提出可以改进并联水库系统的调度规则和调度方法,将优化和常规调度有机结合,并根据并联水库系统实际运行条件设置模型的目标函数、约束条件和参数设置方法。以X市S水库和L水库组成的并联水库系统为实例,采用该模型进行优化模拟。结果表明:并联水库系统经优化年均弃水量比两库单独供水的弃水量减少5 496万m~3,末库容比两库单独供水时提高203万m~3。在95%供水保证率时,并联水库系统供水系统的年供水能力比双库单独供水能力之和提高了5 556万m~3。优化形成的引水限制调度线分布形态合理,并联供水系统经过优化大幅度提高了水库系统的供水能力,证明了基于引水限制调度线的并联水库系统供水优化算法的可行性,该方法对并联水库联合调度具有重要参考价值。     

金昌二坝渠调水系统水能水量优化调度研究

针对金昌市二坝渠调水系统中供水水库与受水水库间输水渠有较大落差的特点,为解决输水渠不合理的年调水流量过程造成渠道梯级电站弃水量较大和受水水库供水综合效益低等问题,研究以水库缺水量最小和渠道蕴藏水能资源最大为优化目标,建立了调水系统水能水量联合调度模型。采用基于Pareto强度的多目标遗传算法求解调水流量序列的非劣解集,并基于最优调水流量过程利用"优化-模拟-仿真"的技术框架模拟分析了供水水库与受水水库的调度函数与调度规则。结果表明:优化调度方案合理可行,提高了渠道调水的有效性,增加了受水水库的综合效益,获取调水与发电双赢。     

粒子群算法在辽宁省大风口水库与猴山水库联合调度中的应用

在规模和输水隧洞过水能力确定的情况下,为解决从猴山水库何时调水、调多少水,并且整个调水工程在满足保证率和破坏深度的前提下,保证供水量最大,缺水量、弃水量最少等供水与调水的耦合运行问题,采用了粒子群算法,建立了大风口水库与猴山水库的联合调度模型,对大风口水库与猴山水库的联合调度方案进行了优化计算,从而找到了两座水库的最佳调度运用方案,最大限度保证了绥中滨海经济区的用水需求。     

新疆山区水库参与调度后平原水库废弃可行性分析

新疆山区水库参与调度后部分平原水库可不再承担原有任务,使平原水库废弃成为可能。以玛纳斯河灌区夹河子水库为例,对比分析夹河子水库废弃前后灌区种植业与水库群联合调度方案的变化,确定平原水库废弃的可行性及对灌区种植业与水库群联合调度等的影响。结果表明:夹河子水库废弃可以降低水库群年蒸发(980.9万~1 884.0万m³)与渗漏(135.7万~878.2万m³)损失;丰水年与平水年增加水库群弃水量(分别增加3 474.4万,1 360.1万m³),枯水年减少弃水量(2 140.1万m³);显著提高灌区种植业产值(30.8%~43.9%)与种植面积(17.4%~29.9%)。故山区水库参与调度后夹河子水库废弃可行,而新疆其他类似地区也可以有选择地废弃部分水深浅、库容小、安全状态差的平原水库。     

梯级泵站引水多水库水资源联合优化调度研究

南水北调工程是我国大型的水利引水工程,在很大程度上缓解了我国北方地区的水资源紧张问题。在水利引水过程中,单靠重力式引水无法满足要求的渠道,梯级泵站为其提供了动力来源。当前,如何提高水利调水设备运行效率,减少其能源消耗,确保其安全、有序运行、增加调水量及减少弃水量是一个重要的研究内容。以南水北调东线工程江苏段3个调蓄湖泊及9个梯级泵站群为研究对象,建立多水库水资源联合优化调度模型,对模型进行仿真,结果表明:新的优化模型在各项评价指标中均优于传统的常规调度方式,与常规调度相比,其供水量分别增加了0.39%、1.09%、11.05%;弃水量分别减少了26.11%、24.73%和100%;缺水量分别减少40.5%、7.85%、1.6%,说明该模型是合理的,能有效解决受水区的用水矛盾,合理分配用水量。     

多库联合调度供水的优越性分析

以长泰枋洋水利枢纽与厦门石兜水库进行联合调度供水为例,分析多库联合供水与各水库单独供水的供水量与弃水量的差异,进而体现出多库联合调度供水的优越性。     

新疆山区水库参与调度对灌区种植业与水库群联合调度影响研究——以玛纳斯河灌区为例

以新疆玛纳斯河灌区为例,通过对比山区肯斯瓦特水库参与调度前后灌区种植业产值与水库群联合调度方案,分析了山区水库参与调度对灌区种植业与水库群联合调度的影响。结果表明,肯斯瓦特水库参与调度可在较大程度上提高灌区水库群蓄水能力以及联合调度灵活性,削减水库群蒸发损失与弃水量,但水库群渗漏损失总量可能会增大,最终减少水库群总水量损失。在增加灌区种植业产值与总种植面积的同时提高水库群年平均蓄水量,有利于灌区种植业经济发展与生态环境的改善。在灌溉季节,应尽可能将水量蓄存在山区水库以减少水量损失并增加水库群联合调度灵活性,但在蓄水期可适当增加平原水库蓄水量以缓解山区水库蓄水能力不够的困难。     

基于训练大数据的水资源动态配置模型研究

在传统的水资源配置过程中,水库水量平衡计算时水库弃水量巨大,造成大量可利用的水资源被浪费。系统梳理水资源配置模型,分析得到水库弃水量大的主要原因是水资源配置模型存在"水源分割"现象。为了解决这个问题,对传统的模型进行改进,增强模型全局统筹能力,提出水资源动态配置模型,建立区域水资源的全局理念,切实有效地做到区域水资源的统筹管理、统筹调度、统筹配置,实现水资源配置动态平衡的目标。使用机器学习的思想,通过训练大数据使模型自主学习,通过交叉验证最终求解出模型的最佳参数组合。改进湖北漳河水库灌区的水资源合理配置模型,使24座大中型水库年均弃水量减少1 080.54万m~3,研究区年均缺水量减少126.58万m~3。水资源动态配置模型统筹考虑全部供水源的供水能力,减少了水库的弃水量和区域的缺水量,提高了水资源的利用效率,对水资源高效合理利用具有重要意义。     

维持河流健康运行的库群联合调度应用研究

从生态、社会、经济方面分析维持河流健康运行的条件,建立库群联合调度模型,采用增量动态规划(IDP)对优化调度模型求解,并应用于3座水库联合调度。应用研究结果表明:水库群联合优化调度可实现多目标最优,通过水量调度、发电调度和生态调度耦合,尤其在供水期末的增大流量,有利于鱼类产卵、卵苗孵化及生长发育。库群优化调度既能满足梯级水库下游用水的需求、减轻梯级水库运行调度的不利影响,又能最大化的发挥水库的综合利用效益,有利于水资源综合利用,从而维持河流的健康运行。     

跨流域供水水库群调水启动标准研究

本文提出了一种新的调水启动标准,该标准是由一组对水源水库与受水水库的蓄水状态综合判断条件构成。文中建立了跨流域调水启动标准优选的水库群联合调度模拟-优化模型,该模型以用水户缺水程度最轻、水库群弃水量最小和实际调水量与水行政主管部门确定的调水量之间的误差最小为目标函数,并采用并行多种群混合进化的粒子群算法PMSE-PSO对该模型进行优化求解。以我国北方3座具有多年调节性能的大型水库为例,进行了跨流域调水工程研究,结果表明：新的调水启动标准与水库群联合调度模型具有合理性与有效性。     

多级串联梯级泵站扬程优化分配研究

为了使梯级泵站群整体以效率最高状态运行,降低输水成本,确定不同工况下梯级泵站群的最优运行调度方案,开展了针对南水北调来水调入密云调蓄工程梯级泵站不同的梯级净扬程组合下的扬程优化分配研究,即当首级泵站进水侧水位和末级泵站出水侧水位(即梯级净扬程)一定时,各级泵站间的扬程分配。在满足各渠段水力联系、各级泵站进、出水侧水位约束等多个条件的前提下,利用动态规划法进行求解,得出各级扬程分配的最优解,使整个梯级输水系统运行效率最高,从而得出梯级泵站系统联合运行扬程优化分配方案。     

溪洛渡、向家坝水库与三峡水库联合蓄水调度研究

由于溪洛渡、向家坝水库与三峡水库蓄水时间上的同步性,使三峡水库蓄水难度进一步加大,进而影响其综合效益的发挥。为满足下游地区在蓄水期对上游梯级水库下泄流量的新要求,研究金沙江溪洛渡、向家坝水库与三峡水库联合蓄水调度方案,优化梯级水库蓄水过程。在综合分析防洪、泥沙、库区、发电及供水等指标基础上,推荐梯级水库蓄水调度方案。防洪、库区淹没及泥沙淤积的影响分析表明,所提方案可进一步缓解下游地区的供水压力,对金沙江梯级水库联合蓄水调度一定实践指导意义。     

梯级泵站叶片全调节日优化运行研究

梯级泵站群优化运行是具有非线性、多阶段、多维度特征的复杂科学问题,为解决梯级泵站运行效率较低、耗能较高等问题,开展梯级泵站叶片全调节日优化运行研究,运用动态规划逐次渐近法对单级泵站多机组叶片全调节进行优化计算,采用逆序查表法对梯级泵站日优化运行问题进行求解,最后对南水北调来水调入密云水库梯级泵站工程优化展开实例研究,考虑峰谷电价的影响,梯级泵站日提水总量为176.36×10~4m~3,泵站效率为43.27%,优化后梯级泵站日运行费用减少23.77%,优化效果明显。     

湖北汉江梯级水库群联合优化调度研究

湖北汉江流域已形成大规模梯级水库群,为了充分发挥梯级水库群联合补偿调节的优势,实现水电站最优经济运行,本文对湖北汉江流域水电站群运行特性进行分析研究。考虑各电站之间的水力和电力联系,在常规调度图模拟及传统优化调度的基础上,采用基于GAMS平台的非线性规划法以及基于可行空间搜索遗传算法,制定复杂混联水库群的发电优化调度规则。优化效果显著,充分体现水库群优化调度作用,为湖北汉江梯级水电站水库群的实际调度提供最佳的指导和方案。     

基于动态规划法的多泥沙水源泵站优化调度研究

对多泥沙水源泵站的优化调度,主要以清水条件下算出的泵站稳态数据为基础,在一定的含沙率和下游所需流量下,运用泥沙公式求出泥沙水源条件下各种组合的水泵工作点;然后采用动态规划法,以抽取单位水量的耗能量最小作为目标函数,确定约束条件和递推方程,接着对模型求解,找出最优的开机组合。以某取水泵站为例进行了相关计算,计算结果表明:采用动态规划法,并运用相关的公式求出工作点;利用计算机语言,可以快速并准确地在满足条件下所有的水泵开机组合型式中寻找出最优的开机组合,以减少泵站的损耗,提高泵站的运行效率。借助于工程实例,对于含沙水流下泵站工作参数的推导、动态规划数学模型的建立以及调度目标函数的确定等过程进行了较为详细的介绍。     

松江跨流域引水梯级电站群长期优化调度方法

结合松江跨流域引水梯级水电站群,建立了长期优化调度模型及求解方法。该模型首先确定初步的引水流量,然后以典型日负荷曲线为基础构建调峰电价曲线,以调峰效益最大为目标构建梯级水电站群优化调度模型,采用逐步优化算法、逐次逼近算法和状态逐密离散微分动态规划联合对模型进行求解。通过不断调整引水流量,对目标函数进行寻优,确定引水流量及相应的各水库调度方案,以充分发挥跨流域引水水库的调节与补偿能力。成果可直接应用于松江流域。     

遗传算法在尔王庄枢纽泵站优化调度中的应用

在整个引滦入津引供水枢纽上共建有10座泵站，其中有8座建立在尔王庄，它是引滦入津调水系统的核心枢纽。采用遗传算法研究了尔王庄枢纽泵站机组的优化调度问题，并将其结果与文献[1]的研究成果进行了比较，结果表明，遗传算法用于引供水枢纽泵站的优化调度是切实可行的。     

Reservoir Operation Optimization: A Nonstructural Solution for Control of Seepage from Lar Reservoir in Iran

Abstract

In this paper, the results of utilizing a deterministic dynamic programming model for operation of Lar Reservoir in Iran are discussed. This reservoir has experienced extensive seepage from the start of its operation. The optimization model consists of a three-step cycle, which began with the optimization of reservoir operation for a given set of streamflows. The optimal policies are then analyzed in a regression procedure to obtain a set of operating rules. After the first run, operating rules from the previous run were placed as a new constraint on the water releases with some pre-assigned tolerance and the cycle continues. The model also consisted of mathematical functions for modeling the seepage from Lar Reservoir as a function of storage head in the reservoir. The loss function in the model was also modified in order to incorporate parameters that reduce the seepage. Results of different scenarios showed the significant effect of optimal policies on reduction of seepage and increasing the reliability of water supply to Tehran Metropolitan Area. A pumping station was also proposed to utilize the inactive part of the reservoir, in access of over 100 MCM, in order to reduce the seepage. The effectiveness of different pumping capacities to reduce the seepage was also investigated.     

考虑湖泊调蓄的引江济淮工程旬水量调度方案

为挖掘引江济淮工程沿线湖泊调蓄能力在保障供水、降低泵站输水能耗方面的潜力,开展考虑湖泊调蓄的 跨流域调水工程旬水量调度研究,构建考虑湖泊调蓄的泵站-湖泊多目标旬水量优化调度模型,并采用遗传算法进 行求解,以制定满足用水单元缺水量最少、泵站能耗最小和湖泊不平衡量最小的泵站-湖泊联合调度方案。分析 引江济淮工程调度运行的不同典型运行工况,以自流引江工况为例讨论考虑湖泊调蓄的旬水量调度方案的优势。 结果表明,考虑湖泊调蓄的调度方案能有效提高供水保证率、降低泵站总输水能耗,可为引江济淮工程运行调度 提供决策支撑。     

梯级泵站输水系统日优化调度及经济运行研究

南水北调来水调入密云水库调蓄工程是北京南水北调配套工程的重要内容,前半段从团城湖通过6级泵站提升输水至怀柔水库。为实现工程高效经济运行,基于分时电价规则,建立大系统分解协调模型求解该工程日优化调度及经济运行问题。将大系统分解成3个子系统,先采用动态规划法实现各子系统的最优化,然后根据大系统的总体目标,依据各子系统之间的关联,实现大系统的全局优化。结果表明,模型实用性强,优化调度运行方案中低电价时段所分配流量较大,对于实现工程高效经济运行具有指导意义。