復雜水庫群供水優(yōu)化調(diào)度方法及應用研究.pdf

1、我國的大型江河流域已經(jīng)或正在形成水庫群聯(lián)合開發(fā)利用總體布局，科學合理的水庫群聯(lián)合調(diào)度已經(jīng)成為流域水資源優(yōu)化配置與實時調(diào)控的關鍵，但隨著水庫群規(guī)模的增大水庫群聯(lián)合調(diào)度遇到新的難題，如復雜水庫群中共同供水任務分配、水庫群的優(yōu)化調(diào)度求解、多目標優(yōu)化調(diào)度決策等問題。本文以遼寧省東水西調(diào)中線工程為例，對上述三個問題從調(diào)度模型構建、模型優(yōu)化求解、多目標決策制定三個層面開展研究，并對跨流域引水中人工引水的補償作用機制進行探索性研究，主要研究成果有以下

2、幾個方面:
　　(1)從社會經(jīng)濟發(fā)展狀況、供用水情況、水資源特點等多個方面分析遼寧省東水濟西的水資源配置格局，基于長系列徑流資料、用水資料對中線水利工程的來水、用水資料進行分析，概化中線水利工程及用水戶的拓撲結構，明確中線工程的調(diào)度難題及目標。
　　(2)構建通用的水庫群供水調(diào)度模型，確定調(diào)度規(guī)則的基本形式，將中線工程的原始調(diào)度目標轉(zhuǎn)化為相應的目標函數(shù)，并給出約束條件及決策變量，最后結合現(xiàn)有的模型求解技術，分析其存在的問題并

3、提出相應的解決策略。
　　(3)針對水庫群多目標聯(lián)合調(diào)度中決策變量多、求解難度大的問題提出了基于敏感性分析的降維優(yōu)化方法。首先利用全局敏感性分析方法來挖掘各決策變量及其之間相互作用對調(diào)度結果的影響，在此基礎上建立僅包含敏感變量的簡化模型，求解簡化模型得到Pareto解集，并將其作為完整調(diào)度模型的初始解，以達到降維及提高搜索效率的目的，并以遼寧省東水西調(diào)工程為例對方法進行驗證。結果表明:Sobol全局敏感性分析方法可用于識別水庫群多

4、目標聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度問題中決策變量的敏感度，且基于該敏感性結果的降維優(yōu)化方法提高了搜索效率。
　　(4)針對復雜水庫群共同供水任務分配的難題，提出了基于補給限制線的補償調(diào)節(jié)法，改善已有補償調(diào)節(jié)法不考慮補水水庫自身供水任務而導致補償不足或過度補償?shù)膯栴};在此基礎上進一步提出綜合考慮當前庫容、水庫入流以及水庫供水壓力的動態(tài)分水比例法。兩種分配方法能夠合理劃分共同供水任務，有效發(fā)揮庫容補償作用，避免了水庫供水的深度破壞，同時在保證整體最優(yōu)的

5、基礎上均衡了三個子系統(tǒng)的供水目標，使三個子系統(tǒng)的供水質(zhì)量更加均衡，保證子系統(tǒng)之間的公平性，具有明顯的優(yōu)越性。
　　(5)多目標進化算法可以獲得眾多的非支配解，形成Pareto解集，但這給決策帶來新的挑戰(zhàn)，針對Pareto解集優(yōu)選問題，提出一種基于改進擁擠度算子的權重組合設計方法，利用歐式距離來計算擁擠度，距離越遠越不相似，進而保證權重組合的多樣性;之后利用生成的權重組合從Pareto解集的968個解中選出13個解，為決策者提供一個

6、決策表;最后基于公平性原則提供了推薦方案。
　　(6)連通條件下的水庫的人工引水可以對天然徑流形成補償，降低其不確定性，受水水庫可以以較小的庫容對徑流進行調(diào)蓄，以大伙房應急入連工程中的碧流河水庫為例，探索性研究人工引水對天然徑流的補償作用。結果表明:人工引水對天然徑流的補償作用呈現(xiàn)非線性關系，水庫的缺水指數(shù)與人工引水之間呈現(xiàn)典型的倒S型曲線;在這條曲線上存在兩個拐點，拐點出現(xiàn)的位置受用水戶需水量與天然徑流控制;人工引水的加入可以降