灤河流域水庫群聯(lián)合供水調(diào)度與預(yù)警系統(tǒng)研究.pdf

1、我國水資源時空分布不均，供需矛盾日益突出，水資源合理分配及可持續(xù)發(fā)展是實現(xiàn)社會、經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展、人口的增加，以及水資源時空分布不均等因素的影響，很多地區(qū)不同程度的出現(xiàn)了供水危機，而且水多、水少、水臟已成為我國社會經(jīng)濟發(fā)展重要的制約因素。合理調(diào)度水資源是維持水資源系統(tǒng)的良性循環(huán)和流域水管理的重大科學(xué)實踐問題，日益嚴(yán)重的水資源短缺迫使研究水庫群聯(lián)合供水調(diào)度，采用非工程措施充分發(fā)揮各水庫的調(diào)蓄能力，使庫

2、中水量得到最優(yōu)化配置，蓄豐補枯增加枯水期缺水地區(qū)的供水量，從而既能保障城市生活用水又最大程度的確保工農(nóng)業(yè)用水，盡量減少缺水造成的損失。
　　 本論文結(jié)合灤河下游水庫群，首先對水庫徑流規(guī)律、水庫間豐枯補償及水資源供需水進行了分析，建立了水庫群供水優(yōu)化調(diào)度模型，研究了能夠提高計算效率與計算精度的模型求解方法，同時，對灤河下游水庫群的中長期供水調(diào)度和實時調(diào)度進行了研究和計算，最后，對水庫群供水預(yù)警系統(tǒng)進行了研究和分析，主要取得了以下研

3、究成果：
　　 (1)在介紹灤河流域自然地理情況和水文氣象情況的基礎(chǔ)上，對灤河六水庫的地理位置、主要工程特性和各供水區(qū)的供給關(guān)系、供需水情勢進行了簡單分析，為水庫群供水優(yōu)化調(diào)度奠定了基礎(chǔ)。
　　 (2)分析了潘家口水庫的徑流變化規(guī)律；建立基于蟻群優(yōu)化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，對灤河流域供需水情況進行了預(yù)測：建立混合Copula函數(shù)分布模型，對潘家口水庫與下游幾個水庫的豐枯遭遇及相互補償特性進行了分析。結(jié)果表明，灤河流域各水庫問具有

4、一定的豐枯補償能力，為水庫群聯(lián)合供水調(diào)度提供了較有利的依據(jù)。
　　 (3)建立了水庫群中長期供水優(yōu)化調(diào)度模型。論述水庫群供水聯(lián)合調(diào)度的的必要性與可行性，提出了水庫群聯(lián)合供水調(diào)度的原則；在此基礎(chǔ)上，建立了水庫供水的缺水量最小模型、最大缺水率最小模型和水庫群供水經(jīng)濟效益最大模型，并且分別給出了各個模型的適應(yīng)條件；結(jié)合水庫群供水調(diào)度的特點，將粒子群優(yōu)化算法和免疫進化算法進行有效地耦合，提出基于免疫的粒子群算法，并應(yīng)用于水庫群供水聯(lián)合調(diào)

5、度的模型求解中。
　　 (4)灤河下游水庫群供水調(diào)度的分析與計算。論述水庫群供水配置的供水、用水次序；提出了灤河下游供水庫群聚合-協(xié)調(diào)-分解模型和方法，建立了水庫群聚合、分解和協(xié)調(diào)規(guī)則，計算了不同供水區(qū)的相對重要性；在比較免疫進化粒子群算法和協(xié)進化遺傳算法的基礎(chǔ)上，采用了免疫進化粒子群算法對聚合-協(xié)調(diào)-分解模型進行求解，得到水庫供水優(yōu)化結(jié)果和水庫供水調(diào)度過程圖。結(jié)果表明，水庫群聯(lián)合調(diào)度不僅可以充分發(fā)揮不同河流的水文補償作用，而且

6、更有利于發(fā)揮不同水庫調(diào)節(jié)性能的庫容補償作用。
　　 (5)水庫群聯(lián)合供水實時調(diào)度研究?；谧赃m應(yīng)原理的水庫實時調(diào)度理論，建立了短期水庫群供水調(diào)度模型，并應(yīng)用與中長期供水調(diào)度相同的算法對短期供水調(diào)度模型進行求解；采取“宏觀總控、長短嵌套、實時決策”的模式，依據(jù)中長期調(diào)度的供水調(diào)度結(jié)果，計算水庫在各供水區(qū)的實時供水過程；采用“預(yù)報-決策-實施-再預(yù)報-再決策-再實施”循環(huán)往復(fù)不斷修正的策略，對水庫群實時供水調(diào)度的偏差進行修正；對灤河

7、水庫群供水實時調(diào)度計算結(jié)果表明，實時調(diào)度更符合實際水庫運行的需要，能較好的反映水庫和供水區(qū)在面臨時段的供需水狀況。
　　 (6)對水庫群聯(lián)合供水預(yù)警系統(tǒng)進行研究。建立了供水預(yù)警指標(biāo)；提出了水庫不同缺水情況下的預(yù)警燈號，以及不同預(yù)警燈號下的缺水預(yù)警指標(biāo)SAI和供水預(yù)警系統(tǒng)的風(fēng)險分析方法；給出了水庫供水不足時采取的供水應(yīng)變措施；應(yīng)用于灤河水庫群供水調(diào)度結(jié)果表明，本文建立的水庫供水預(yù)警系統(tǒng)簡單實用，可使供水區(qū)缺水損失最小，并提高水資源