黄河干流上游梯级水量实时调度自优化模拟模型研究

本文以黄河干流上游梯级为例 ,根据实时调度中用水计划和径流预报的时段滚动修正特点 ,研究了自优化模拟技术在水量实时调度中的应用 ,建立了黄河干流上游梯级水量实时调度自优化模拟模型 ,给出了求解方法 ,并进行了算例分析。该模型简单、灵活 ,有一定的实用性。

降雨聚集条件下系统优化模拟模型的设计

从技术、经济两方面对雨水集蓄灌溉利用系统进行了分析研究 ,建立了系统优化模型。该系统包括集、蓄、用 3个子系统 ,优化模型包括降水序列分析模型 ,集水量分析计算模型 ,蓄水窑窖优化设计模型 ,灌溉水量优化分配模型等 4个基础物理模型和经济模型。以陕西省礼泉县北部丘陵区为例 ,针对大田作物 (小麦、玉米 )雨水集蓄灌溉利用问题进行了实例分析。在可靠的理论和方法基础上建立的模拟模型 ,具有一定的通用性和实用性 。

基于水量水质耦合模拟优化的渠井结合灌区多目标水资源优化配置模型与方法

为探究灌区考虑水质水量耦合模拟优化的水资源优化配置模型与方法,基于FloPy和Pymoo构建了水量水质耦合的多目标模拟优化模型。采用地下水数值模拟模型MODFLOW和溶质输移模型MT3D模拟了灌溉引起的地下水位变化和污染物的扩散过程,考虑灌溉收益、作物水分生产率、地下水位变幅和污染扩散4个目标,分别采用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ和NSGA-Ⅲ对该问题进行求解,并对比分析了两种方法的实际应用效果。采用多准则分析评价方法TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution),推荐了灌溉方案。推荐灌溉方案在平水年和枯水年分别可以最大减少地下水位变幅56%和43%,最大减少污染扩散面积54%和40%。

灌区多水源联合利用的模拟-优化耦合模型研究

【目的】构建灌区多水源联合利用的模拟-优化耦合模型,实现灌区多水源的合理配置。【方法】以不同水源的引水比例为决策变量,以用水成本最小、用水效率最高以及在约束范围内地下水位抬升幅度最大为目标,基于半分布式水量平衡模型与Pareto遗传算法构建灌区多水源联合利用的模拟-优化耦合模型,并对东北三江平原水稻灌区典型区域进行典型年与长时间序列的多水源优化配置。【结果】本研究构建的模拟-优化耦合模型得出的典型年内配水方案可以很好地处理目标函数间的复杂关系,得出倾向于不同目标的多水源配置方案;长时间序列多水源优化配置可实现灌区年际间的水资源调控,在控制用水成本与提高用水效率的同时,对地下水位进行长期调控,实现地下水采补动态平衡;通过调整目标函数,模型可以根据地下水位恢复时间的快慢制定出多水源配置方案;与现有配水方案相比,常规灌溉与控制灌溉条件下优化方案的用水效率基本保持不变,但用水成本分别降低4.3%与23.8%,净地下水补给量分别增加0.52×105 m3/hm2和1.73×105 m3/hm2。【结论】在综合考虑用水效率、用水成本的前提下,本研究建立的灌区多水源联合利用的模拟-优化耦合模型可得出有利于灌区地下水可持续发展的多水源配水方案,为灌区多水源配水技术提供理论支持。

黄河干流水库联合调度模拟优化模型及人机对话算法

本文针对黄河干流水库联合调度建立了模拟优化模型，考虑到模型特点及求解困难，文中提出了基于等出力试算，考虑库群补偿调节的人机对话算法，以实现对复杂水库群系统的模拟仿真，寻求水库联合调度的“满意策略”

Pareto强度指标遗传算法求解地下水模拟-优化模型

针对地下水模拟-优化模型约束优化的特点,本文结合最小代数代沟模型和Pareto强度指标概念,引入一种求解地下水模拟-优化模型的新型实数编码遗传算法,该算法将罚函数法求解约束优化问题的目标函数和违反约束条件的程度函数的权组合方式改为向量组合形式,从而将约束优化问题转化为两目标优化问题进行求解。通过经典地下水算例与其他优化方法的比较分析表明了新算法的可靠性、通用性和稳健性。

农业专家系统与模拟优化农业模型结合初探

阐述了我市当前普遍采用的专家系统开发平台(PAID)的结构与功能,分析了模拟优化农业模型(CCSODS)的主要技术及特点,并对二者的有机结合进行了初步探索。

基于FloPy和NSGA-Ⅲ的地下水模拟优化模型

地下水模拟优化模型是实现地下水资源可持续利用的重要工具,当前采用紧密耦合的方式构建地下水.模拟优化模型的研究较少。为此,采用Python语言开发的Modflow工具FloPy构建了一个地下水多目标管理的数值模拟模型,即基于Python语言的多目标优化框架Pymoo建立一个紧密耦合的多目标地下水模拟优化模型,并采用多目标遗传算法NSGA-Ⅲ进行求解。结果表明,使用FloPy可通过编写代码的方式快速构建、运行和修改地下水数值模拟模型,且便于与优化算法耦合;Pymoo框架下的NSGA-Ⅲ算法可快速求解多目标地下水模拟优化模型。算例表明,采用基于Python语言的FloPy和Pymoo构建的多目标地下水模拟优化模型在数据处理、模型构建、结果分析及绘图方面有突出的优势。

下坂地下水库径流调节计算模拟优化研究

下坂地下水库径流调节计算，应用系统科学原理，建立了优化模拟模型，利用人机对话算法求解模型。计算结果了模型、算法的正确性和合理性；同时经过分析比较，推荐了下坂地下库的正常蓄水位和死水位。

利用粒子群算法求解管网污染源反向追踪模型

针对供水管网中突发污染事件的污染源识别问题,构建污染源反向追踪的模拟-优化数学模型,利用粒子群优化算法求解污染物的侵入位置、时间及侵入速度信息。分别以监测点处污染物模拟质量浓度与实际质量浓度为数据源,应用模型对试验供水管网进行污染源识别研究,分析管网拓扑结构、粒子群算法中种群规模及惯性权重参数设置对结果的影响。结果表明,当参数设置合理时,基于粒子群优化算法的污染源模拟-优化反向追踪模型具有较高的准确率和计算效率。

基于协同进化粒子群算法的水库优化调度与应用

水库供水优化调度中存在多个供水目标、多个决策变量和复杂多约束条件,从而呈现出高维度、非线性、强约束特性。针对传统粒子群算法求解此类问题容易出现的收敛速度慢、计算效率低及早熟问题,将合作型协同进化思想与粒子群算法相结合,提出一种基于种群停滞搜索技术的协同进化粒子群算法,一方面通过种群内部个体间的竞争进化模式来提高种群竞争力,另一方面通过种群之间的相互合作模式提升算法全域搜索能力,各种群依次实行进化过程和协同过程,以保持种群进化过程中的多样性,并从“种群进化过程监视”的角度出发,提出了防止算法早熟的种群停滞探测技术,提高算法收敛速度。将提出的算法应用于徐家河水库供水优化调度模型求解中,结果表明,相对于传统粒子群算法,本算法计算的生活、工业和灌溉累积缺水总量分别降低了47.2%、33.3%和14.4%,供水保证率分别提高了1.7%、1.9%和4.4%,缺水指数分别降低了0.064、0.071和0.076,年均弃水量减少了1.9%,水资源利用效率有所增加。算法性能方面,协同进化粒子群算法在迭代早期(约65次迭代)就开始收敛,并在一定程度上避免了粒子陷入局部最优,降低了算法的不确定。综上表明,本文提出的算法易于实现,求解效率高,为水库优化调度模型求解提供了新的思路。

MGO软件在地下水污染抽出-处理方案优化中的应用

国内外用于地下水流和污染物运移的模拟软件很多,但用于地下水系统模拟优化的软件极少。在概略介绍一款模块化地下水模拟优化软件MGO基础上,利用该软件并选取遗传算法对美国犹他州某一地下水污染场地抽取-处理(pump and treat,PAT)系统的模拟优化模型进行求解,寻求最优动态抽水处理方案。结果表明:在优化后的动态管理策略下,管理期内PAT系统的总抽水量减小9.89%,使抽水成本和污染物处理成本相应减少,优化后的总成本较优化前减少11.27%。实例研究表明:MGO能够有效求解地下水PAT系统模拟-优化模型,可推广应用于大型场地条件下基于水力控制的地下水污染治理方案的优化实践。

模拟优化模型在地下水监测布井中的应用

以北京市某农田用地地下水监测井为研究对象,基于农田水文地质参数建立了地下水多目标模拟优化模型。结合Monte Carlo分析法分析了地下水水流模型和溶质运移模型参数的不确定性,并求解了单口监测井的影响半径,最后借助NSGA-II算法建立了两个目标函数之间的权衡关系。模型求解结果表明,监测系统可靠性目标最大为76.8%,对应的监测井数量最小为3口;当扩大污染羽的控制边界时,可以建立4口监测井。研究结果表明,模拟优化模型可以用于地下水监测井布井优化当中,建立两个目标函数之间合理的权衡关系,确定监测井的数量和位置,保证监测系统的可靠性。

解决叶尔羌河流域水资源短缺的对策研究

围绕叶尔羌河流域灌溉缺水、缺电、生态脆弱等问题,应用系统科学方法,分析了新增工程--下坂地水利枢纽工程的必要性,并建立了优化模拟模型来研究叶河水资源系统的最优调配,以解决水资源短缺问题,计算得出的水库合理运行方式,供决策部门参考.计算结果证明该思路是正确、合理的.

水库多目标供水调度规则研究

已有的水库供水调度规则研究偏重于单一目标供水,对于有着不同优先级和保证率的多个供水目标的研究不足。设计了一种水库多目标供水的调度规则,该规则能分别处理不同的供水目标,保证各项用水不发生深度破坏,在此基础上寻求累积缺水最小的调度目标。一种混合模拟和遗传算法的模型被用来对该规则的参数进行优化,在搜索规则最优参数组合的过程中遗传算法显示出很好的优化性能。实例研究检验了提出的供水调度规则的合理性。

地下水污染监测网的设计研究进展

地下水污染监测网的设计包括取样点在空间上的采样位置和时间上的取样频率这两方面的确定 ,其目的是为了准确刻画污染羽在含水层中随时间的变化状况。概要地回顾了近 2 0年来地下水污染监测网设计的研究成果。分别介绍了统计方法、模拟方法和模拟—优化模型等监测网设计方法的研究进展。监测网设计方法的选择取决于最终的监测目的以及可供利用的基础资料。指出参数的不确定性是影响污染监测设计结果的最重要因素。

基于Web的GIS/CCSODS/ES系统设计与实现

文章主要介绍了基于Web的GIS/CCSODS/ES系统的设计、结构、功能与实现。该系统是一套依托PAID平台,基于WebGIS下运行的具有农业生产智能决策、模拟模型预测功能,以及农业基础资源可视化空间查询功能的信息系统。系统具备智能化、数字化、网络化以及集成性、拟合性、实用性6大技术特点。

叶尔羌河流域水资源最优调配研究

流域水资源最优调配是一个复杂的大系统优化问题。应用系统科学的原理和方法 ,针对叶尔羌河流域 ,建立了模拟优化模型 ,探讨了模型求解思路和方法 ,并提出人机对话算法。应用该模型和算法 ,进行叶尔羌河流域水资源最优调配实例计算 ,结果证明了模型。

地下水可持续开发:概念、原理与方法

水均衡是众所周知的原理,但是它的应用却常常引发很多争议。争议之一就是应用水均衡方程确定地下水的安全开采量和可持续开采量。对于地下水的天然补给量存在两种截然不同的误解:一种认为,如果地下水的开采量没有超过天然补给量,那么开采地下水就是安全的;另一种则认为,地下水的可持续开采量仅仅取决于地下水的捕获量,而与天然补给量无关。事实上,地下水的天然补给量和捕获量共同决定了地下水的安全开采量或可持续开采量。本文阐明了围绕水均衡的争议,并用水均衡方程剖析了安全开采量和可持续开采量的概念。文中对可持续开采量的定义进行了详细的解释,对实现地下水可持续开发的方法进行了总结。其中,地下水数值模拟模型和模拟-优化模型是确定地下水可持续开发方案的最有效的工具,文中也对这两个模型进行了简单的回顾。

数字经济、人工智能制造与劳动力错配

文章基于2013—2019年中国30个省份的面板数据,先运用模拟退火优化投影寻踪模型测算中国数字经济发展指数,再采用双向固定效应模型和广义空间两阶段最小二乘法验证数字经济和人工智能制造对劳动力资源错配的影响效应。结果表明,2013—2019年我国数字经济发展水平整体呈现稳中有进的趋势,年均增速为11.8%。尽管数字经济发展先行区主要位于东部沿海地区,但近年来西部地区各省份年均增速较高,已形成"东部领跑,西部追赶"的空间分异格局。数字经济能显著缓解劳动力错配,人工智能制造在其中发挥着重要的中介作用,这一结论经过稳健性检验后依然成立。