基于供水量的两级渠系优化配水模型

【目的】基于灌区实际供水量构建两级渠系优化配水模型,提供各用水单元的配水量、配水流量、配水时间。【方法】本文分2种情形构建模型,情形1:非充分灌溉,作物某生育时期内供水无法满足需水,模型首先通过水资源配置确定每个用水户的分配水量,再通过渠系优化配水模型确定每条渠道的配水流量和配水时间;情形2:充分灌溉,供水能够满足需水,根据配置系数确定各渠道配水的优先次序,再确定配水流量和配水时间。【结果】将模型运用到山东省簸箕李灌区,验证模型的适用性,结果表明本模型能够根据灌区的供水量提供水资源配置方案和渠系配水方案。供水充足时,模型根据配置系数确定配水次序;供水不足时,模型根据分配系数确定水资源分配量。情形1和情形2支渠的配水流量分别在流量上限的0.8倍与0.75倍以上,做到了大流量配水;2种情形的配水周期分别为10.90、17.84 d,缩短了灌溉周期。【结论】本文建立的模型能够依据供水量首先提供水资源分配方案或配置次序,再以此为基础,提供配水方案,即配水流量、配水开始时间、配水结束时间,从而指导灌区的配水工作。

基于智能算法的灌区渠系多目标优化配水模型研究及其系统开发

优化灌区渠系输配水技术是推动农业水资源高效利用的重要举措。针对新疆部分灌区渠系管理上沿用人工传递信息方法来决策配水方案,难以达到优化调配。以轮灌分组和配水流量为决策变量,建立了以渠道输水损失最小、轮灌组内配水时间差最小为目标的灌区支、斗渠优化配水模型,采用多目标粒子群算法进行求解;在深入研究渠系优化配水模型及其算法求解的基础上,采用Visual Studio Code、Matlab开发工具,开发灌区渠系水优化配置系统,并通过实例进行检验分析。结果表明:优化后的配水方案较该时段实际灌溉方案,渗漏损失总量由48.49万m^(3)减少至23.78万m^(3),配水时间由30 d缩短为14.6 d。所建立的渠系优化配水模型贴近渠系实际运行情况,可以实现集中高效配水;开发的渠系水优化配置系统界面友好、参数简洁,能方便快速地为灌区的配水优化编组提供决策依据。

基于自由搜索的灌区优化配水模型研究

在求解优化配水问题时,遗传算法和粒子群算法是经常被采用的优化算法,然而在优化过程中可能出现早熟,从而会影响到配水模型的有效性。为此,本文引入一种新的基于动物群体的优化算法——自由搜索(FreeSearch)算法,并以实现单位灌溉水量的净收益最大为目标构建了灌区优化配水模型,设自由搜索中动物探查行走时的位置分量为模型寻优参数,应用自由搜索算法对模型进行优化求解。实例应用结果表明:与加速遗传算法和标准粒子群算法求解优化配水模型的结果相比,本文建立优化配水模型能为灌区提供更合理的优化配水方案,可使整个灌区及单位灌溉水量的净收益都获得显著增长。

基于自适应遗传算法的渠系优化配水模型研究

针对现有的建立在假定下级渠道配水流量相等基础上的渠道优化配水模型与绝大多数渠系实际配水要求不相符合等问题,研究了下级渠道流量不等时的渠系优化配水模型及其求解方法,并通过实例对基于自适应遗传算法和基本遗传算法的模型求解方法进行了比较。结果表明,与传统方法编制的配水方案相比,提出的模型和算法确定的渠系优化配水方案斗渠配水时间搭配合理、支渠配水流量均匀,符合优化配水原则;利用自适应遗传算法求解模型,能在进化过程中按个体优劣和群体分散程度自动调整遗传控制参数,可显著加快收敛速度和提高计算稳定性,具有较高的工程应用价值。

山东禹城引黄灌区非充分灌溉配水模型

为了制定有多种作物且灌溉水源为动态变化的灌区的配水计划 ,提出了由充分灌溉和非充分灌溉 2级模型组成的配水模型。其中非充分灌溉配水模型包括优化模型和模拟模型 2部分 ,优化模型的方案具有较好的经济效益 ,而模拟模型的方案便于实施。模型中联合运用引黄水和地下水 ,可减少因黄河缺水对农业造成的重大损失。在此基础上编制的山东禹城灌溉配水管理决策支持系统界面友好 ,实用性强 ,基本上可满足灌区的管理需要。

基于作物水分生产函数的渠系优化配水模型

由于气候干旱,降雨补给少,作物灌溉制度表现为灌水频繁、灌水周期短,作物之间争水现象严重,水库处于枯水期,供需矛盾较为突出,必须在节流上做文章。通过非充分灌溉试验,得到作物不同供水情况下产量效应完整规律的数据,做出了西北干旱灌区棉花膜下滴灌水分生产函数。根据作物水分生产函数,以农业效益和灌溉管理部门总体经济效益最高为目标,建立了灌溉渠系优化配水模型。通过实例对模型进行了求解。

多维尺度模型算法实现及其配水模型应用

介绍了多维尺度(MDS)配水模型算法的实现,并针对传统配水模型只能考虑一个变量的缺点,用多维尺度模型构造了实时动态配水模型。MDS配水模型适用于包含配水水量、用水区位置和用水区需水概率等多变量的实时动态配水,它对传统一维配水模型是一个重要的补充和发展。基于MDS的配水模型,可以实现大型流域实时动态配水,为流域的规划和管理提供参考。

黄河下游地区多目标优化配水模型研究

针对黄河下游地区水资源供需不平衡的形势,基于黄河下游河段概化图并综合考虑社会指标和生态指标,建立黄河下游多目标河段优化配水模型,选用线性加权和法将多目标优化问题转化为单目标优化问题,采用遗传算法对模型进行求解。结果表明,虽然各河段缺水率略有差异,但河南、山东两省总缺水率相等,并且各重要节点的流量都在适宜生态流量范围内,证明所建立的黄河下游多目标河段优化配水模型是可行、有效的。

灌溉渠系优化配水模型研究

灌溉渠系的优化配水问题可分为两类:一是以某种指标最优为目标的灌溉水量分配;二是以水量损失最小为目标的灌区各级渠道流量的优化调度。在非充分灌溉试验的基础上,做出了西北干旱灌区棉花膜下滴灌水分生产函数。根据作物水分生产函数,以农业效益和灌溉管理部门总体的经济效益最高为目标,建立了灌溉渠系优化配水模型。在提高灌区经济效益的同时,建立了配水渠道流量优化调度0-1线性整数规划模型,模型适用于支渠以下各级配水渠道在来水流量确定,分水渠道流量彼此相同且按"定流量,变历时"方式轮灌时的优化配水决策,通过实例对模型进行了求解。

黄河下游引黄灌区按权重配水模型研究

吸取同比例配水简单、实用的优点 ,同时又借鉴优化配水的思想 ,建立黄河下游引黄灌区按权重配水模型。按权重配水是在同比例配水基础上发展而来 ,既考虑了不同地区的实时差易 ,又考虑了传统灌溉习惯、节水导向等因素 。

水源与湿地生态系统协调的生态配水模型

基于合作博弈的理念,提出由政府、湿地生态需水系统、生态供水系统联合协调配置的模式,将政府保护湿地实现公共效益的目的与各主体在一定的约束条件下实现效益最大化的目的统一在一个系统中,寻求联盟效益的最大化。模型中定义了不同经济主体的目标函数以及各主体形成联盟后所构成的系统的目标函数。根据供水源和湿地的特征,定量或定性分析了湿地生态系统的效益与水量的关系及供水成本与水量的函数关系,通过计算与协商的有机结合,确定最佳配水量。最后根据联盟系统的效益进行各主体的利益分配及补偿分析。

济钢参数控制法二冷自动配水模型的设计

介绍了济钢第一炼钢厂5#超低头板坯铸机参数控制法二冷自动配水模型的设计方法。生产实践表明,该配水模型在铸机投产和正常生产过程中,经不断优化,达到了改善铸坯表面及内部质量、提高铸机拉坯速度和稳定铸机生产的目的。

异型坯连铸二冷区配水模型研究

根据异形坯连铸机的特点 ,建立了碳素结构钢工字坯连铸过程凝固传热数学模型 ,分析了工艺参数对结晶器和二冷区铸坯凝固的影响 ,确立了碳素结构钢二冷区最佳冷却冶金准则。经过大量计算 ,总结出基于目标温度曲线和液芯长度控制的二冷区配水模型。

大型水资源系统配水模型矩阵分解简化算法

为解决模拟模型计算费时、占用内存空间大,在具有高维大型水资源系统优化中的应用受到限制的问题,将约束矩阵分为时间相关和时间独立矩阵组,时间独立约束矩阵中的变量通过时间相关约束矩阵相连接,使水资源系统配水模型矩阵得以分解和简化,从而减少计算时间和占用的内存空间。以黄河下游大汶河流域水资源开发利用模拟模型和优化模型为例,进行计算的结果表明:应用本方法可节省CPU运算时间约15%,占用内存空间仅相当于不分解简化算法的20%。

多维尺度配水模型研究

针对传统一维配水模型只能考虑1个变量的缺点,用多维尺度(MDS)模型构造了适应复杂流域的包含配水水量、用水区位置和用水区需水概率等变量的多维实时配水模型,并以黄河流域天然径流的配置为例,用MDS配水模型计算了黄河干流节点在一定区域需水概率情况下,天然径流量的配置情况。与传统一维配水模型计算结果相比,MDS配水模型可以分区域计算天然径流量的配置情况,并可以计算区域需水变化情况下各区域水量配置的调配情况。该模型的建立为区域的实时配水决策提供了方法上的参考。

面向生态的黄河流域二次配水模型研究

作为我国西北和华北重要水源的黄河,正面临着水资源短缺、生态环境恶化等严峻问题。为了改善生态环境、合理而高效地利用水资源以实现流域环境、社会和经济的可持续发展,提出解决这一问题的有效方法即"合理配水、市场调节、统一调度",并依据系统科学原理,采取宏观调控与市场机制相结合的水资源配置方式,建立面向生态的流域二次配水模型,制定出合理的水资源区域分配方案。

灌区优化配水模型及应用

以秦汉渠为例,根据秦汉渠灌区管理处下达的各干渠轮灌通知,按照灌区干渠轮灌要求,通过程序计算出各所最优水量和灌区管理处最大经济效益。同时,调用Matlab7.0对灌区最优经济面积进行计算,为灌区管理单位的高效管理提供了理论支撑。

大通河调水工程的优化配水模型设计及其应用

重点介绍了水库自优化模拟模型的设计及其应用。自优化模拟技术是模拟与控制的有机结合，它以模拟为基础，依据模拟形成的反馈控制量，反过来对模拟过程进行调整控制，进而实现优化决策。通过这一技术设计的水库自优化模拟模型在引大通河调水工程的供水调度中，仿真性好、计算速度快，其配水方案具有明显的优化特点，圆满地完成了最优规划目标。

两级灌溉渠系优化配水模型及算法研究

针对目前多数灌区灌溉渠系优化配水模型存在的问题,结合青铜峡南支渠灌区的实际情况,拟建立以最小渠系输水损失为目标的两级灌溉渠系优化配水模型。研究方法基于实数编码的加速遗传算法,并利用MATLAB进行编程求解。结果表明该模型及算法所确定的配水方案能满足上、下级渠道的配水流量和轮期的要求,整个渠系配水时间减少了20 h,实现了大流量短历时配水,且上级渠道第1断面(首断面)配水流量较均匀,减少了闸门调节次数,有效地减少了水量损失,符合优化配水的原则,可为渠系优化配水决策提供理论及技术支持。

基于渠系优化配水模型的农业供水管理系统设计

针对农业供水管理自动化需求,设计了一款农业自动化灌区供水管理系统。首先结合灌区农业供水实际对系统的需求进行分析;然后重点对系统灌区配水问题进行探讨,提出了灌区渠系优化配水模型,对系统进行了设计;最后结合计算机技术实现了系统的功能,并展示了系统的部分运行界面。