基于模拟-优化模式的供水水库群联合调度规则研究

提出了基于模拟-优化模式的混联供水水库群联合优化调度规则求解框架。首先,通过构建虚拟聚合水库,编制联合调度图,以做出水库群对各用水户的供水方案;其次,通过优化成员水库供水任务分配因子,并结合供水水库群常规调度规则,实现共同供水任务在水库间的优化分配。采用改进粒子群算法(NSPSO)对观音阁-葠窝-汤河水库群联合供水调度模型决策变量(联合调度图调度线位置和成员水库供水任务分配因子)进行多目标优化,分析联合供水调度过程中目标之间的竞争关系,检验联合调度规则的合理性与有效性以及NSPSO算法的优化效率。

基于多属性分析的农田排水标准

农田排水标准是确定农田排水工程规模、布局的重要依据之一。近年来,农田排水的环境、生态、社会效应日益凸显,由此带来的诸多问题逐渐受到重视。在制定农田排水标准时,如何充分考虑农田排水的多种效应,进而客观评价排水工程效益,合理确定排水工程规模和布局,是新时期农田排水标准研究中急需解决的问题。从经济、环境、生态及社会等方面总结了农田排水标准的研究现状,对农田排水标准的经济、环境、生态及社会属性进行分析,指出单纯依靠经济评价确定排水标准的不足,提出研究、建立农田排水综合控制标准的必要性和发展方向以及对此需要进一步研究的问题。

农田流域水文响应特征分析及模型考虑

农田流域由于下垫面性质的复杂和农业管理活动对水文循环的影响,表现出了与自然流域不同的水文特征。通过对农业水文、农田水利方面的相关研究进行总结,从农田流域典型下垫面和农业管理活动2个角度,分析农田与自然流域水文响应差异,提出建立基于农田水文系统特征的分布式流域水文模型的若干考虑。

0-1测试方法的径流时间序列混沌特性应用

径流时间序列混沌特性识别的常用方法是基于相空间重构的关联维数法、最大Lyapunov指数法和Kolmogorov熵法。引入一种新的时间序列混沌特性识别方法:0-1混沌测试方法。该方法直接应用于时间序列不需要相空间重构,并且通过量化指标Kc是否接近于0或1来识别时间序列的混沌特性。以Logistic映射生成的序列、金沙江流域和美国Umpqua河多年日径流序列为研究对象,首先利用0-1混沌测试方法进行了混沌特性识别和判定;然后基于相空间重构,运用相空间重构、伪最近邻点法、关联维数方法、最大Lyapunov指数法和Kolmogorov熵5种非线性研究方法分析了这两列径流时间序列混沌特性。研究结果表明0-1混沌测试方法简单有效。以上方法交互验证了该两列径流时间序列存在低维混沌特性。

农村区域水环境污染模式及控制对策研究

概述了农村区域水环境研究现状、特征、研究方法、存在问题。从目前国内农村水环境研究现状着手,发现并力图尝试探究各领域衔接间的空白。首先陈述了目前我国农村区域水环境污染的类型及其分布,由此提出了"农村区域水环境污染模式"这一全新概念,并运用这一概念将污染的不同类型进行分类。具体是将农村区域水环境污染模式分为5种类型:农业面源型、乡镇企业型、畜禽养殖型、生活污染型和污染灌溉型,根据这5种污染模式的机理、形式和危害的特点,针对性地提出农村区域水环境污染模式的控制手段,以科学技术作为基础,以国家政策作为契机,以公众参与作为手段,综合性地从政策法规、投资、科技支撑、监测监管和宣传方面给出控制对策。

基于可行空间搜索遗传算法的梯级水库群调度规则

以梯级水库群系统多年平均发电量和旬出力保证率最大为目标函数,以梯级水库群内各水库拐点式调度图为决策变量,建立梯级水库群联合发电调度模型,并采用可行空间搜索遗传算法进行求解。为了避免模型求解过程中对不可行解的过多处理,有针对性地对可行解进行优化。最后,以汉江流域梯级水库群为例,对模型和算法的有效性进行了验证。

“十三五”全国水利扶贫专项规划编制总体思路探讨

为加强水利行业扶贫,建立水利精准扶贫工作机制,明确"十三五"时期贫困地区水利建设任务,迫切需要编制"十三五"水利扶贫专项规划。根据新时期水利扶贫新要求,提出了"十三五"期间水利扶贫规划编制的总体思路、主要建设重点和建设任务,以及水利改革管理的任务,为各地编制规划提供参考。

抗旱应急水源工程建设评估指标体系初探

抗旱应急水源工程是提升我国易旱地区抗旱能力最有力的措施之一,依托近几年国家全面开展的抗旱应急水源工程建设情况,结合水利部开展的《全国抗旱规划实施方案(2014—2016年)》中期评估工作,从规划前期、建设管理、运行维护、资金保障等项目建设不同时期,从省级层面、县级层面、项目层面等不同角度,构建了抗旱应急水源工程建设实施效果的评估指标体系及评价方法,为国家开展抗旱应急水源工程建设实施效果评估提供了技术支撑。

考虑旱情紧急情况下的水电站水库调度规则

针对水电站水库调度采用统一调度规则指导水库运行,很少对旱情紧急状况进行界定、难以满足干旱期重要用水户需水要求的状况,提出流域旱情紧急启动条件,制定旱情紧急和正常情况下水电站水库的调度规则,建立了保证重要用水户基本需水和不破坏河流最小生态需水,同时使发电效益最大化的水电站水库优化调度模型,并采用粒子群优化算法求解。实例应用表明,提出的流域旱情紧急启动条件合理,考虑旱情紧急的水电站水库调度规则和模型有效。

流域风光水电出力互补特性

定量评估风光水能源出力互补特性对风光水电站规模布局以及互补优化调度具有重要意义,现有互补特性评价指标仅适用于评价两能源互补特性.为此建立适合三能源互补特性评价的指标体系,结合历史气象资料,探明雅砻江流域风光水电出力长期互补特性.针对风光水电出力受气象条件的显著影响和短期互补特性的复杂性,结合机器学习理论,提出风光水电出力短期典型日智能筛选模型,剖析不同时间计算步长对风光水电出力互补特性评价结果的差异.计算结果表明,长期尺度风光能源出力对水电能源呈现电量补偿特性,使水电能源的发电效益提高3%;短期尺度水电能源出力对风光能源出力具有较好的电力补偿效益,水电补偿后风光弃电率减小了18个百分点,出力短缺率减小了28个百分点.

地理信息系统在水资源监控与管理实践中的应用

从地理信息系统(GIS)特点和水资源监控与管理业务对GIS技术需求的分析入手,梳理GIS技术在我国水资源监控与管理工作中应用的发展和现状,指出当前GIS技术在水资源监控与管理中的应用已得到极大的发展,未来可在应用系统建设的规划统筹和相关行业标准建设、信息安全保障和智能服务等方面进一步加强研究和实践,为GIS在水资源监控与管理中的应用发展和提高水资源监控及管理系统建设水平提供借鉴。

水资源空间均衡研究进展

为系统梳理水资源空间均衡现有研究的发展脉络、主要研究内容和发展趋势,针对水资源空间均衡概念内涵、分析识别、评价、调控等相关研究,分析水资源-经济社会-生态环境复合系统各要素的相互制约、相互协调达到空间均衡的过程,可为水资源未来的高质量供需配置、国家现代化水网的建设提供理论指导,水资源空间均衡研究同时也是对水资源承载能力研究的进一步深化和拓展。为此,分析归纳相关学科领域空间均衡的现有研究成果,着眼于水资源空间均衡研究对国家水安全保障的战略意义,从水资源空间均衡的概念内涵、分析识别、评价方法和调控方法等研究方向进行了综述,在此基础上提出了水资源空间均衡未来研究的主要发展趋势:①进一步完善水资源空间均衡的概念内涵,厘清水资源、经济社会、生态环境3个系统间如何在相互作用中保持均衡;②分析识别影响水资源空间均衡的主要因素,如何将有关空间分析方法应用于水资源空间均衡研究中;③如何构建完整的水资源空间均衡指标体系、采用有效方法进行区域水资源空间均衡评价;④水资源空间均衡调控应探讨如何确定目标函数和约束条件,如何构建面向空间均衡的水资源优化配置模型,进一步加强水资源空间均衡调控对策方面的研究。

区域水资源承载力评价的风险矩阵方法

为客观合理地评价水资源承载力和综合考虑各要素的评价结果,从承载支撑力和承载压力两方面出发,选取水量、水质要素承载支撑力和压力评价的实物量指标,建立了水资源承载力评价指标体系,构建了区域水资源承载力评价的风险矩阵方法(RMM-WCC),采用短板法进行单要素水资源承载力评价,运用风险矩阵方法对单要素评价结果进行综合,最后得到水资源承载力评价的综合评价结果。将RMM-WCC应用于安徽省淮河流域的水资源承载力评价中,得到该区域的水资源承载状态,对于超载的状态指出了超载原因,并给出了相关的措施建议。该评价结果可为安徽省淮河流域水资源优化配置提供参考,同时,RMMWCC在水土资源、生态环境和海洋资源等承载力综合评价中具有广泛的应用前景。

遗传层次分析法在区域水资源承载力评价指标体系筛选中的应用

区域水资源承载力评价是区域水安全战略中的基础性研究课题,其中水资源承载力评价指标体系是评价研究过程中重要的研究基础,其建立过程综合反映了水资源系统与所在地区的经济社会系统、生态环境系统之间的复杂交互作用关系。从水资源数量、质量、空间、流场等水资源系统功能方面的水资源承载过程角度,构建了由水量、水质、水域、水流4个子系统及其二级评价指标组成的区域水资源承载力评价初步指标体系;集成咨询专家信息的形式,得到判断各指标重要性的层次分析法判断矩阵,采用层次分析法与加速遗传算法相结合的遗传层次分析法筛选该初步指标体系并确定其对应的权重关系,最终建立了区域水资源承载力评价指标体系。所建指标体系适用于重点关注区域的水资源承载状态的综合评价研究,为区域水资源承载力监测预警系统提供重要的技术基础。

京津冀地区水资源空间均衡评价及调控措施

为科学诊断京津冀地区水资源空间均衡状态、切实提高京津冀协同发展水安全保障水平,通过河道内外、地表地下水资源供需分析,计算各评价单元的综合缺水量和综合缺水率,以水资源空间均衡度为评价指标对京津冀地区水资源空间均衡进行了评价。评价结果表明,现状情景下京津冀地区整体处于不均衡状态,沧州、衡水等6个评价单元处于严重不均衡状态;未来情景下随着调水和节水力度加大,水资源空间不均衡状态得以改善。基于评价结果从供、需两端提出了确定开发上限、强化节约用水、退减不合理用水、保障生态环境用水、多渠道增加供给和健全法制体制机制等水资源空间均衡调控措施。

关于构建国家水网体系的若干考虑

围绕构建国家水网体系面临的新要求、新方向、新任务、新挑战和新需求,按照“是什么、差什么、为什么、抓什么、靠什么”的工作思路,提出了国家水网体系内涵特征、存在差距及问题原因,明确了构建国家水网体系的总体思路、主要任务和保障措施,对于确定国家水网总体布局、形成全国大水网、实现水资源空间均衡配置具有重要意义。

水资源空间均衡理论方法与对策措施研究

为全面贯彻落实习近平总书记"十六字治水思路"和"黄河流域生态保护和高质量发展"座谈会讲话精神,按照"概念-标准-手段-对策布局"的工作方法,在分析水资源空间均衡概念内涵和基本特征基础上,探究了水资源空间均衡的理论基础,构建了水资源空间均衡评价指标体系,提出了水资源空间均衡评价方法,识别影响水资源空间均衡的不利因素,从"约束倒逼"和"优化提升"两方面,按照"节、退、调、保、配、管"提出了水资源空间均衡对策措施,为落实以水而定的要求、实现空间均衡目标提供了重要技术支撑。

跨流域供水水库群联合调度的半向量双层规划模型研究

跨流域水库群联合调度已成为解决我国水资源时空分配不均问题的一种可行、有效手段。针对已有跨流域水库群联合调度的单目标双层规划模型可能无法得到最优调水规则和供水规则的问题,本文以接近流域间预期调配水量和各受水水库弃水量最小为上层目标函数,水库期望供水质量与实际供水质量的差值最小为下层目标函数,构建了跨流域供水水库群联合调度的半向量双层规划模型,并针对模型的结构特点,设计了求解其“乐观最优解”的并行种群混合进化的粒子群算法。最后,以四种调水情境为例,验证了本文所建模型的可行性;另外,分析表明相比于已有的跨流域水库群联合调度的单目标双层规划模型,本文所构建的半向量双层规划模型可以使各水库主要用水户广义缺水指数降低15%~25%,进一步证实了所建模型的有效性。

水资源空间均衡要义及基本特征研究

文章系统梳理总结了国内外有关“空间均衡”的研究与实践,提出“水资源空间均衡”的基本概念及内涵,并对其四大基本特征进行剖析,在此基础上提出了水资源空间均衡度的概念及其评价方向,可为今后以高水平供需分析为核心的高质量水资源配置、完善水资源配置体系提供理论指导,为真正实现以水定需、构建国家现代水网提供技术支撑。

现代水网规划编制的战略思考

文章从战略层面对现代水网规划编制的背景、思路、核心要点等进行了系统梳理,提出规划编制应按照“摸清现状-剖析问题-搭建框架”的思路,按照系统观念、“五水统筹”的要求,做到“上搭天线、下接地气”,真正让中央的治水思路落地生根,有效解决地方水网构建中的实际问题;以辽宁空间均衡水网规划和池州现代水网规划编制为例,详细分析了现代水网规划编制的总体框架和重点任务,以期为省市一级现代水网规划编制提供参考。