基于RBF代理模型的调水过程优化研究

调蓄工程通过泵站调水过程中,需要通过合理的控制泵站启闭时间来调节水位,从而不断优化调水过程,但以往的优化方法效率低而且不易得到最优方案。为解决这一问题,本文以南水北调东线山东段南四湖下级湖为研究对象,基于径向基函数(Radial Basis Function,RBF)代理模型建立调水过程优化模型,得到了调水过程方案参数区间内的最优方案,并基于实际调水情况求得不同起调水位下的调水过程最优方案。首先根据调水过程方案参数区间自动选取80个调水过程方案样本,并利用一维二维耦合水动力模型算出每个方案的水位变化过程;其次采用RBF代理模型建立并验证调水过程方案与最高水位、最低水位的响应关系;最后基于RBF代理模型,以泵站工作总时间最短为目标,考虑水量平衡和水位约束建立优化模型,采用粒子群算法求解。研究结果表明,基于RBF代理模型的调水过程最优方案结果与耦合模型计算该方案结果的绝对水深误差不超过0.05 m,相对水深误差不超过0.99%,模型计算精度高。基于RBF代理模型的调水过程优化模型,求解得到调水过程参数区间内的最优方案,解决了传统方法在人为设定有限个方案内得到较优方案的局限性。

基于动态规划法的调水工程闸泵切换优化调度方案

针对跨流域调水工程运行线路中经验型闸泵切换启闭形式的问题,选取位于山东省德州市中心城区潘庄引黄灌区马颊河左岸辛店闸至沟盘河水库整条线路为研究区域,基于动态规划的正向递推法,以调水线路经济最优、调水最快为目标函数分别建立2个调水过程模型;利用Python语言对2个调水过程模型进行计算,确定不同运行阶段的闸泵切换方式、开启时刻及开启时长,得到流量与水位相结合的经济优且调水快的闸泵切换优化调度方案。结果表明,沟盘河水库初始水位为影响总运行费用及总调水时间的主要因素,闸泵切换优化调度方案可使运行费用降低20%,总调水时间缩短8%,提升了调水线路的经济效益与运行效率。

考虑调水和供水规则的水库优化调度

针对用于调节当地地表水资源的水库受多水源影响需要制订新调度规则的问题,考虑非常规水调蓄能力低的特点,在优先配置非常规水的基础上对受水区水库设置调水和供水规则,建立了考虑调水和供水效率的水库优化调度模型,并采用理想点法和遗传算法对调度规则寻优。将模型应用于威海市区米山水库,结果表明:与标准调度策略相比,优化后的水库调度规则使多年平均调水量减少2692.4万m^(3),多年平均弃水量减少417.5万m^(3),提高了天然来水和外调水的利用率;枯水年对外调水的依赖性高于丰水年和平水年,平均调水量仅减少398万m^(3);在该调度规则下,减少外调水量的同时增加非常规水的配置可将农业供水保证率从75%提高到88.4%。

KRIGING-粒子群算法耦合模型在调水优化设计中的应用

以南水北调工程南四湖为对象,使用Kriging法代替一维-二维水动力耦合模型优化调度过程,通过精度检验,Kriging法具有较高的精度与一维-二维水动力模型计算结果具有较高相关性;使用粒子群算法获取最优调水方案,与初始方案相比,泵站运行时间节省195.8d,经济效益大大提升,与一维-二维水动力耦合模型相比,最大水深误差小于5cm,相对误差小于1%。

辽河流域辽宁区域水资源承载力分析

在分析辽河流域辽宁区域水资源现状及存在问题的基础上,建立考虑水资源、社会、经济以及生态环境系统的水资源承载力评价指标体系,应用模糊集对分析法对辽河流域辽宁区域各行政区现状年2005年、规划水平年2020年和2030年进行评价。结果表明,辽河流域辽宁区域除抚顺、铁岭、丹东、锦州、营口承载力水平为Ⅱ级外,其他地区均为Ⅲ级,水资源已接近饱和值,开发利用潜力较小。在此基础上,提出依靠跨流域调水、节水、雨水污水资源化等措施,提高辽河流域辽宁区域水资源承载力。