Optimal operation of water distribution networks under local pipe failures

The optimal operation of water distribution networks under local pipe failures, such as water main breaks, was proposed. Based on a hydraulic analysis and a simulation of water distribution networks, a macroscopic model for a network under a local pipe failure was established by the statistical regression. After the operation objectives under a local pipe failure were determined, the optimal operation model was developed and solved by the genetic algorithm. The program was developed and examined by a city distribution network. The optimal operation alternative shows that the electricity cost is saved approximately 11%, the income of the water corporation is increased approximately 5%, and the pressure in the water distribution network is distributed evenly to ensure the network safe operation. Therefore, the proposed method for optimal operation under local pipe failure is feasible and cost-effective.

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。

基于聚合模型的水库群引水与供水多目标优化调度

该文以深圳市城市供水系统中的公明供水调蓄工程为例,对区域水资源的合理配置和高效利用展开研究。工程中公明水库被用作城市供水的储备水源,以防止连续枯水年份或发生水污染等严重事件对城市供水构成的巨大威胁。为此,充分考虑调蓄工程的供水运行特点,将调蓄工程中的水库群聚合为"虚拟水库",并建立调蓄工程的引水与供水调度模型;调度模型以引水量最小和公明水库换水量最大为目标函数,采用多目标遗传算法NSGA-II对引水与供水调度模型进行优化求解。在此基础上,采用模糊优选方法在Pareto优化解集空间中寻找满意解,并选择3个代表解对调蓄工程的供水进行模拟。对比与分析模拟计算结果,表明优化调度模型能够高效利用外流域引水资源和提高公明水库的水量交换。

不同类型水库对库区及河道水温的影响

水库运行方式是引起河流水文情势和水体热量变化的人为可控因素。选取两个不同类型的调节型水库,通过对比它们的水温实测资料和水温模型模拟结果,分析了不同类型水库对水温的影响特征。研究表明,对多年调节水库而言,在枯水年高水位时,汛期库区垂向水温呈稳定的3层分布,底层水温变幅较小,受水库调节,下泄水体水温过程相比天然河道坦化作用明显,彻底改变了天然水温季节性高低分明的正弦分布规律;在平水年低水位时,非汛期水库垂向水温分布为混合型分布,汛期为两分层分布,底部没有恒温层,下泄水体对河道水温影响较小;丰水年中水位运行对水温的影响介于前两者之间;对于年调节水库而言,在丰水年和平水年对水温的影响基本一致,而在枯水年升温期下泄水体升温与前两者相比明显滞后。因此,应关注不同类型水库运行方式对水温的影响差异,通过设置合理的水库运行方式可以避免对下泄低温水的负面影响。

基于分布式水文模型的水库生态调度方案修正研究--以双峰寺水库为例

结合下游生态环境用水要求,使用分布式水文模型模拟双峰寺水库调度前后坝址下游的水文循环过程,指出了规划阶段水库调度存在的生态问题,进而修正调度方案并分析采用生态调度修正方案后对武烈河下游水文情势及坝址下游河流生态环境需水的影响。模拟结果表明:在修正后的水库生态调度方案下,双峰寺水库建成运行后,库区段流速从库尾至坝前断面不断减小;水库下泄流量大于坝址处多年平均流量的10%。而且,水库建成后防洪能力提高;75%保证率年份和特枯年份均可保证地下水位。

以冲淤控制为目标的水库优化调度

以各时段下泄流量为决策变量,将遗传算法与一维水沙模型结合,建立了以冲淤控制为目标的水库优化调度模型。探讨了如何选择合适的遗传操作维持种群的多样性,保持遗传算法从可行域和非可行域同时搜索的能力,构造了一种基于高斯分布的动态变异算子,用于处理非线性约束条件。通过算例说明了该模型的有效性和灵活性,以及相对于微分动态规划法的优势。

大型复杂跨流域调水工程电站水库泵站群多目标优化调度

考虑调水量、发电最大和耗能最小3个目标,建立电站水库泵站群多目标优化调度模型。基于参数调整策略、邻域变异和加速策略,提出了求解多目标优化调度模型的综合改进布谷鸟新算法并求解模型,获得了发电、调水、泵站耗能多目标Pareto解集。以引汉济渭大型复杂跨流域调水工程为实例,将该模型与模拟调度模型和NSGA-Ⅱ算法多目标优化调度模型的结果进行比较,结果表明,该优化调度模型的发电、调水、耗能、弃水等各项指标合理,具有相对优势。

基于水库调蓄的流域可供水量优化模型研究与应用

对上游有调蓄水库的流域提出了一个计算流域可供水量的优化模型,该模型以用水保证程度最高为优化目标,约束条件包括水量平衡,水库上下限约束,航运和发电约束,模型采用动态规划法求解。应用该模型计算了广东省西枝江流域长系列的可供水量,结果表明,优化模型和模拟模型相比,在来水较枯且用水不能保证的年份,可使流域在枯水期的供水得到均匀破坏,可保证重要用水部门的供水需要。

水库调度的最优控制模型与最大值原理求解方法

试图用最优控制理论来描述水库调度的连续变化特性,建立了水库调度的最优控制模型,用最大值原理给出了水库调度最优控制的必要条件,分析了不同条件和环境下水库调度最优控制策略和具体表示形式。最后对某具体算例进行了分析,结果表明该方法是有效的。

城市供水系统优化运行模型的研究

鉴于城市供水系统中产水与配水的费用关系和系统优化理论,将整个城市供水系统中各水厂处理工艺优化运行与管网优化调度作为一个系统优化问题加以考虑,从取水到配水进行统筹优化,提出了同时包含产水和输配水的供水系统优化运行模型的概念并建立了相应的数学模型.经过试算发现,该模型在现有生产条件和生产习惯的前提下,可大幅度降低整个供水行业的生产费用,具有显著的社会和经济效益.

正交多智能体算法求解管网直接优化调度模型

针对传统遗传算法存在高维空间寻优能力较差的问题,提出采用正交多智能体算法求解管网直接优化调度模型.对智能体的随机初始种群进行正交操作,得到较优初始种群,通过智能体的竞争和自学习,找到较优解.结果表明:与正交自适应遗传算法相比,正交多智能体算法具有更强全局搜索能力和更快寻优速度,并且正交多智能体算法优化方案较大提高了水泵运行效率,可节电2.96%.

宝鸡峡灌区水库群优化运行模型的研究

本文给出宝鸡峡水库群优化运行模型。模型提供了水库群抽水的优化决策并模拟了渠系的配水过程。模型经过了实际系统的初步验证。

江西省“五河”流域水量分配数学模型研究

基于江西水资源特点,提出了适合于多节点、多水库水量分配的逆序多水库联合调度法计算模型,实现了江西五大河流及"五河"外的水量分配计算.

蓄水工程引调水限制线简便计算方法

经过近5a的实践经验证明,黑龙江水利科技2011年第3期上发表的《引调水蓄水工程优化调度运用》一文中介绍的引调水限制线计算方法,在实际的水库优化调度运用中,绘制引调水限制线的任意性较大,而且试算的工作量也大,因此初次应用者不易掌握。为了克服上述方法的不足,本次特提出改进后的引调水限制线的简便计算方法。

底水驱天然气地下储气库单井运行动态的模拟分析

天然气地下储气库的运行，准确的确定库内各单井的运行动态非常重要。通过建立单井二维气水两相径向模型，采用全隐式牛顿迭代解法，数值模拟出在满足城市调峰需求时储库内单井的动态特征。模拟实例的计算结果表明：储库注采运行初期，压力变化较快后趋平稳，且采出同量气体Δp的下降比注入同量气体Δp升高变化大。该模型对改善储库的储存效果，提高采收率，具有很大的理论指导意义。

水资源系统模型的数学形式及其运用方法

提出一种新型水资源系统模型,它由所有节点水均衡线性方程组构成。每个节点的水均衡均有上游节点参与,这就使系统结构得以表达,并把所有要素连接成了一个整体。用线性规划求解这个模型,可以在设定目标要求下,得到各节点、各输水线路上水量的最优分布。为了保证供水的可持续,通过模型运行,调整水库的权函数,取得各水库的蓄水量过程线,并籍此编制出调度图来控制各时段供水。该模型还可做进一步应用拓展,比如针对远距离输水时使用,设计了分块错时计算方法;可以与地下水模型写为一体,打开了一条联合调度新路。该模型便于普及,可在水资源管理、规划、配置诸工作中应用。

遗传算法在水科学若干领域应用中的改进

对遗传算法在布水管网设计、水模型参数估值、水污染控制系统规划、水电站水库优化调度4个水科学领域的应用中的改进作了提取和分析,并对这些改进进行了评述,提出了一些有待进一步研究的问题。

考虑蓄水期弃水风险的水库长期发电调度方法

短期径流的大幅波动使得以平均径流为基础制定的水库长期调度方案面临较大弃水风险,是影响水库长期调度决策合理性的重要因素。本文考虑日尺度径流波动影响,提出一种蓄水期弃水风险量化方法,并建立了耦合弃水风险的水库长期发电调度模型。利用长系列日径流资料,结合风险最小蓄水规则,以不蓄弃水流量为指标量化蓄水期各月弃水风险;采用Copula函数构建月均入流与弃水风险的联合分布和条件概率分布,明晰了特定入流条件的风险置信区间;最后,将弃水风险以弃电损失函数融入优化模型,以获得更符合实际的长期调度方案。以澜沧江流域小湾水库为工程背景进行调度模拟分析,结果表明本文方法能够有效降低水库长期优化调度方案的弃水风险,有利于提高优化结果的可操作性,与传统方法相比,能够使多年平均弃水减少约4.76亿m^(3)、发电量增加约1.15亿kW·h。

东太湖应急水源地水库涵闸优化调度降低水华风险的研究案例

以东太湖吴江应急水源地为对象,应用MIKE 21水动力水质模型,以水体置换率为特征参数,以水质优化为目的,对水库涵闸调度规则进行研究。结合库区实际气象水文条件,在分析三种基础调度方案的基础上制定动态调度方案,并根据最不利条件对其进行检验分析。最终,综合考虑水质优化、控藻和运行成本,制定出一套全年调度方案,为吴江应急水源地水库的调度管理提供支持。

江河水资源分配模型

对现有水资源模型大都围绕局部地区的不同水源和用户进行研究 ,由于没有考虑河流区间的径流汇入和河流的连续性以及对水库的水量调配 ,因此 ,难于适合江河水资源分配情况 .江河水资源分配模型是将水库最优放水流量以及下游河段的区间入流按用户或河段进行分配 ,以使全河获得最大效益 .在此前提下的两种模型——优化模型理论上科学合理 ,但不适于我国国情 ,实用折扣模型则避免了分配效益计算 ,结构简单 ,求解方便 ,适合各种工况 ,但利用这种模型无法实现最优 。