都江堰灌區(qū)渠首水資源優(yōu)化配置研究.pdf

1、近年來，都江堰灌區(qū)岷江上游來水量呈逐年下降趨勢，而灌區(qū)農業(yè)灌溉面積及生活、生態(tài)、工業(yè)供水量卻隨著社會經濟的發(fā)展逐年遞增，因此灌區(qū)現有的水資源總量不能滿足供需平衡；另一方面隨著“工程水利”向“資源水利”的轉變，提高水資源配置的合理化、科學化以實現水資源的可持續(xù)發(fā)展也成為今后水資源工作的重要方向。 本文要完成的任務就是以科學合理的方法對灌區(qū)來水量進行全灌區(qū)優(yōu)化配置，并通過渠首六干渠工程實現之，以獲得較傳統(tǒng)的經驗法配水更好的效果。為此

2、，本文首先介紹了都江堰灌區(qū)的基本情況，說明了灌區(qū)水資源利用現狀，指出了優(yōu)化配水的重要性和必要性。然后，研究了常用的水資源配置準則，結合灌區(qū)實際情況確定以農業(yè)效益最大為本文配水準則；在完成了對常用的基于農業(yè)效益的各種配水方法的分析研究后指出了這些方法的不足之處，提出了本文的基于優(yōu)化各種植物灌溉定額以實現全灌區(qū)非充分灌溉的配水思想；基于這一配水思想開展了模型方程的推導，通過引入作物畝灌水量歸一化系數α<,j>和以歸一化系數為自變量的水分生產

3、函數y<,j>(α<,j>)進一步得到基于α<,j>的模型函數，從而將求解灌區(qū)農業(yè)效益最大化水資源調配問題轉化為求解優(yōu)化向量組(α<,1>α<,2>α<,3>…α<,m>)的問題，最后得出了模型方程及其約束條件。在比較了各種尋優(yōu)方法之后決定選擇遺傳算法對模型進行尋優(yōu)。為此，首先對基本遺傳算法及其常用改進方式了做了介紹，并具體介紹了近年來提出的加速遺傳算法這一新的改進遺傳算法。然后，將加速遺傳算法與本文模型背景結合起來給出了詳細的加速遺傳

4、算法尋優(yōu)步驟。在仿真分析中，首先給出了模型的各具體參數；然后以小春作物種植階段為例，分別用基本遺傳算法和加速遺傳算法對其展開尋優(yōu)，通過結果對比看到了優(yōu)化法配水比傳統(tǒng)經驗法配水在農業(yè)經濟效益上增長了204036182.45元，增長百分比為6.45％，優(yōu)化法配水較經驗法配水獲得了更好的農業(yè)經濟效益，并且結合本文實際的加速遺傳算法比標準遺傳算法取得了更好的尋優(yōu)結果；最后計算出了小春作物種植階段期間渠首六干渠各具體分水量，并對各項數據列出了表格

5、以比較優(yōu)化法配水和經驗法配水的各方面性能。 本文主要的研究內容如下：在進行了詳實的研究之后確定以灌區(qū)農業(yè)效益最大為模型構建準則，對比了現有的常用建模方式，指出了它們的不足之處，提出了本文的建模思想，通過推導論證得出了模型方程和約束條件。給出了標準遺傳算法的常用改進方法，對近年來提出的加速遺傳算法做了介紹，并結合本文模型背景對其做了改進將其實際應用到模型尋優(yōu)中，給出了詳細的尋優(yōu)步驟。仿真分析包括三步：第一步是確定模型方程的各項系數

6、，第二步是用遺傳算法對模型進行尋優(yōu)，第三步是通過尋優(yōu)得出的結果計算六干渠各具體分水量。 本文基于都江堰灌區(qū)的水資源配置問題研究，按從配水模型構建到模型尋優(yōu)直至利用尋優(yōu)結果計算具體配水量的解決步驟較好地解決了灌區(qū)的水資源優(yōu)化配置問題。在模型構建中提出了基于優(yōu)化各種植物灌溉定額以實現全灌區(qū)非充分灌溉的建模思想；在模型尋優(yōu)中通過對基本遺傳算法的改進提高了遺傳算法的尋優(yōu)功能，獲得了更好的尋優(yōu)效果；最后本文采用系統(tǒng)的計算流程對尋優(yōu)結果進行