南水北調(diào)東線江蘇段“單庫-單站”及“多庫”水資源優(yōu)化調(diào)度方法研究.pdf

1、南水北調(diào)東線工程是一個多水源、多用戶、多階段的大型跨流域調(diào)水工程。該工程已于2013年完工，并已向北方開始調(diào)水。因此，采用現(xiàn)代決策優(yōu)化理論，結(jié)合工程的實際情況，對該跨流域調(diào)水工程開展水資源優(yōu)化調(diào)度研究，將是一個非常有學(xué)術(shù)價值的研究課題。
　　當(dāng)前，國內(nèi)外學(xué)者針對跨流域調(diào)水工程以及水庫（群）水資源優(yōu)化調(diào)度已經(jīng)進(jìn)行了大量研究，但大多是經(jīng)過理想化或修正后確立的優(yōu)化模型，且在水資源優(yōu)化調(diào)度中，對高維復(fù)雜系統(tǒng)理論研究較少。本文在國內(nèi)外相關(guān)研

2、究的基礎(chǔ)上，以南水北調(diào)東線一期江蘇段工程為實例，對單座水庫、單座水庫與單座提水泵站及水庫群開展了相關(guān)研究，主要有以下成果:
　　(1)南水北調(diào)東線一期工程江蘇段是一個長藤結(jié)瓜式“河-湖（庫）-泵站（群）”工程系統(tǒng)，首先將該系統(tǒng)進(jìn)行概化處理，在此基礎(chǔ)上，對洪澤湖、駱馬湖和南四湖下級湖在特定頻率下的設(shè)計凈來水過程以及受水區(qū)用水戶的需水量進(jìn)行了分析計算。
　　(2)對單座水庫和單座泵站的優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行進(jìn)行了分析總結(jié)，本文提出了針對單

3、座水庫的“單庫”優(yōu)化調(diào)度模型和針對單座補(bǔ)水泵站的“單站”優(yōu)化調(diào)度模型以及求解方法。本文以南水北調(diào)東線江蘇段洪澤湖庫區(qū)的水資源優(yōu)化調(diào)度為實例，以年內(nèi)各時段的缺水量的平方最小為目標(biāo)函數(shù)，各時段水庫供水量為決策變量，各時段水庫庫容為狀態(tài)變量，以水庫水量平衡、水庫蓄水庫容等為約束條件，對庫區(qū)水資源調(diào)度進(jìn)行了優(yōu)化計算。通過對“單庫”、“單站”模型的優(yōu)化調(diào)度研究，可為更加復(fù)雜的庫群及庫站聯(lián)合調(diào)度優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。
　　(3)針對單座年調(diào)節(jié)水庫

4、與單座補(bǔ)水泵站，在泵站引提水量一定的條件下，提出了單座水庫與單座補(bǔ)水泵站的水資源優(yōu)化調(diào)度的非線性數(shù)學(xué)模型。模型以系統(tǒng)缺（棄）水量的平方最小為目標(biāo)函數(shù)，各時段水庫供水量和泵站引提水量為決策變量，以水庫可供水量、泵站年引提水總量、水庫與泵站的聯(lián)合運(yùn)行準(zhǔn)則等為約束條件，以南水北調(diào)東線一期江蘇段駱馬湖-皂河站工程為實例，并采用動態(tài)規(guī)劃逐次逼近法對該水資源優(yōu)化調(diào)度模型進(jìn)行了求解，計算表明，在P=50％、75％、95％來水頻率下，相同供水保證率下，

5、泵站補(bǔ)水量、缺水量、棄水量與常規(guī)調(diào)度相比均有減少。該方法可以解決用水總量控制條件下的水庫和補(bǔ)水泵站的水資源優(yōu)化調(diào)度問題。
　　(4)針對水庫群的聯(lián)合調(diào)度問題，提出了以整個系統(tǒng)在計算時段內(nèi)的缺水量最小作為目標(biāo)，以各時段各水庫供水量為決策變量，以各水庫水量平衡、各水庫蓄水庫容、多水庫聯(lián)合調(diào)度的水資源總量等為約束條件的“多庫”水資源優(yōu)化調(diào)度模型。以南水北調(diào)東線一期江蘇段“洪澤湖-駱馬湖-南四湖下級湖”庫群系統(tǒng)為實例，采用大系統(tǒng)分解-動態(tài)

6、規(guī)劃聚合算法對模型進(jìn)行求解，以系統(tǒng)各水庫的可供水量為協(xié)調(diào)變量，將模型分解為洪澤湖、駱馬湖、南四湖下級湖3個水庫優(yōu)化子模型。該子模型以水庫可供水量為決策變量、水庫庫容離散值為狀態(tài)變量;在“單庫”子模型優(yōu)化基礎(chǔ)上，以各水庫的供水量為決策變量，水庫可供水量的離散值為狀態(tài)變量構(gòu)造聚合模型，子模型和聚合模型均為一維動態(tài)規(guī)劃模型，采用動態(tài)規(guī)劃方法進(jìn)行求解。通過優(yōu)化計算，在P=50％、75％、95％來水頻率下，與常規(guī)調(diào)度成果比較，系統(tǒng)供水量有了相應(yīng)的