基于梯级水库预报优化调度模型的跨流域可调水量研究

通过构建梯级水库跨流域预报优化调度模型对跨流域调水实时调度过程中的供水水库的跨流域可调水量进行研究。梯级水库跨流域预报优化调度模型以最大供水能力和最大发电量为主要目标,选择逐步优化算法对跨流域调水调度系统进行优化调度。实例研究结果表明,采用预报优化调度模型进行跨流域供水和梯级水库发电调度,能够明显地提高跨流域可调水量,有效地提高水资源的利用效率。     

多层嵌套动态规划并行算法在梯级水库优化调度中的应用

为增强动态规划算法对梯级水库群联合优化调度问题的求解能力,基于多层嵌套的思想,提出了多层嵌套多维动态规划算法,通过与传统多维动态规划算法的对比分析,发现该方法能在内存占用量以及程序复杂度两方面有效缓解多维动态规划算法应用于梯级水库群联合优化调度时的维数灾问题。针对该方法在运行时间上的缺陷,引入并行处理技术,利用状态离散点间的计算独立性构建了多层嵌套多维动态规划并行算法,以李仙江流域三库梯级为背景进行了实例研究,并从运行时间、并行加速比、并行效率以及CPU核数等方面对该并行算法进行了详细的性能分析,结果表明在现有的计算条件下该并行算法能有效的提高计算效率和缓解多维动态规划维数灾问题。     

多维动态规划三种并行模式的对比分析

将多维动态规划算法与并行处理技术相结合,是增强该算法对梯级水库群联合优化调度问题求解能力和缓解其"维数灾"问题的有效措施。基于.NET4的并行拓展库(Parallel Extensions),构建了时段间、时段内离散组合间以及两者混合模式下的并行多维动态规划算法,以我国某流域两库梯级为研究背景进行了实例计算,并从运行时间、并行加速比、并行效率以及内存占用等方面对这三种并行模式下的并行多维动态规划算法进行了详细的对比分析,结果表明三种并行模式都能有效缩短程序运行时间,从而缓解多维动态规划的维数灾问题,但相对而言时段内离散组合间并行模式最优,混合并行模式次之,时段间并行模式最差。     

基于嵌入式GPU架构的并行形状特征提取算法优化

为解决嵌入式平台上形状特征提取算法运算量大、耗时长,实时性不高的问题,提出一种基于嵌入式GPU架构的并行形状特征提取算法,并采用指令级优化、数据传输优化、访存优化等多种优化策略进行优化;设计串、并行算法的对比分析试验,并行算法相对于串行算法,最高加速比为596倍,试验结果表明,基于GPU并行优化形状特征提取算法在保证特征提取有效性的前提下,极大的提高算法的运行速度,进而能够提高整个模式识别过程的实时性。     

基于CUDA的并行K-means聚类图像分割算法优化

为提高K-means聚类算法的运算速度,基于CUDA架构提出一种分块、并行的K-means算法,并采用"合并访问"、"多级规约求和"、"负载均衡"和"指令优化"等策略优化并行算法。实验结果表明,并行K-means算法的分割效果与串行K-means算法相同,但运行速度得到了极大的提高,加速比最高达到560,很好地解决了农业工程实际中由于分割算法带来的瓶颈问题,能够极大地提高农业劳动生产率。     

面向生态的流域水库群与引水工程联合调度研究

针对辽河流域水库群运行效率低、供水能力弱、没有考虑生态供水的现状,结合流域水资源综合规划中的相关引水工程,重新梳理了水库群的各项供水指标,增添了水库群的生态供水任务,提出了面向生态的流域水库群与引水工程联合调度新规则。通过构建聚合水库联合调度模型,并采用基于遗传算法与逐次逼近法耦合的混合优化算法求解,最终确定最优的联合调度方案。模拟结果表明,在满足各用水户用水需求的前提下,联合调度方案的实施对水库下游河流水体的水质改善效果显著。     

分解协调技术在水资源大系统优化

根据云南滇池地区周边地区水资源系统及规划实施的跨流域调水工程特点，采用大系统分解协调的原理，分层次建立了水资源优化配置模型。结合流域分区及各区运行调度规则，采用DP-DP分解协调技术对模型进行求解，得出不同方案下的水资源优化配置成果，并分析了解决滇池地区周边地区缺水问题所需要的跨流域调水工程的合理规模。     

调水工程水价计算研究

根据跨流域调水工程的特点,分析了容量水价和计量水价的构成和影响因素,明确了容量水价主要由国家投资政策决定,是国家调控调水水价的基本手段,计量水价由供水的资源成本、工程成本和环境成本组成,是调水工程市场化运作的核心问题,全面清晰地表述了调水水价的概念。在此基础上,提出了容量水价和计量水价的计算方法,讨论了有调蓄湖泊情况下的供水成本计算和调水风险问题,为确定调水工程水价奠定了基础。     

考虑多风险因子的水库群短期优化调度风险分析模型

在水库群短期优化调度的风险分析问题中既需要考虑径流预报误差、水流滞时的影响,又需要处理大量的模拟计算。从风险管理的角度出发,构建了考虑径流预报误差、滞时的不确定性2类风险因子耦合作用的水库群短期优化调度风险分析模型,并引入并行求解技术,提高了模型的求解效率。以雅砻江流域2水电站的短期优化调度风险分析为例,对模型的有效性及并行求解的高效性进行了验证。所提方法操作简单且兼具实用性,对发电计划的制定及水库的运行管理方面有重要的指导意义。     

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、算法的正确性和合理性     

近红外光谱多核并行谱区选择任务调度策略研究

在近红外光谱的谱区选择算法中,滑动窗口偏最小二乘法具有较高的预测精度,但是其程序运行时间很长。在不改变算法预测精度的前提下,首先以分段间隔偏最小二乘法为基础研究了顺序分配法、等间距法和排序法等3种任务调度策略对并行算法性能的影响。在这3种任务调度策略中,排序法具有较好的负载均衡性和较高的并行效率。然后在16核云计算平台下将排序法分配策略分别应用于组合分段偏最小二乘法、反向分段偏最小二乘法和滑动窗口偏最小二乘法等谱区的并行选择算法中。经实验测试,在单核串行算法下反向分段偏最小二乘法和滑动窗口偏最小二乘法的程序运行时间分别为9.22 h和55.51 h,在排序法分配策略下采用2核并行算法时其程序运行时间分别缩短为4.98 h和29.03 h,分别节省了45.99%和47.70%的程序运行时间。实验结果表明:当考虑并行效率和计算成本时,在1~16核的并行算法中,选用2核并行执行以上4种谱区选择算法都具有最高的并行效率和性价比。     

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、算法的正确性和合理性。     

考虑湖泊来水结果的分层耦合水量调度模型研究

引江济淮工程横跨长江、淮河两大流域，是缓解当地水资源短缺，提高工程利益等问题，向河南段供水的重大跨流域调水工程。在引江济淮工程供水侧及需水侧未知的情况下，利用菜子湖、巢湖和瓦埠湖的调蓄能力反向优化渠首引江水量，正向优化分水口门的取用水过程，采用模拟模型和正反双向优化模型分层耦合的形式，依据水量平衡原理来构建引江济淮工程中长期水量调度模型。针对来水情况和用水需求两部分构建典型年调度情景集合，基于不同水平年各湖泊来水预报结果，口门需水过程及工程约束条件，采用引入自适应参数修正机制的差分进化算法及逐步优化算法进行求解，以此制定引江济淮工程年水量调度方案。以2030年规划水平年丰水年为例对分层耦合水量调度模型及常规优化调度模型进行对比分析，由于分层耦合水量调度模型优化了湖泊调蓄过程并对湖泊水位进行约束，故该模型在引江水量、受水区缺水量及湖泊利用程度方面效果更优。结果显示，该模型在满足分水口门用水计划的基础上，降低了湖泊弃水量，同时湖泊末水位偏差值较小，逐旬水位变幅多保证在0.1 m内并使湖泊处于高水位运行状态。该模型得到的年水量调度方案能有效的利用当地水资源，提高水资源利用效率，为引江济淮工程...     

城市供水水源优化调度模型的分解协调算法

针对一般城市供水水源,建立了优化调度模型。运用大系统分解协调原理,将系统优化调度模型分解为ｍ个子系统,分析推导了子系统间协调变量的优化迭代公式,采用逐步优化算法求解子优化模型。提出了系统优化调度模型的求解步骤,给出了优化调度软件系统主菜单。最后,应用优化调度模型西安市市区供水水源优化调度实例研究,得出有益于西安市发展的优化调度策略和建议。     

基于模拟-优化模式的流域水量水质联合调度研究

为了改善流域水质型缺水日益严重的状况,基于传统的自然水循环水资源调控问题,考虑水质因素,依据生活、生产、生态用水对水质的不同需求,建立水量-水质联合调度模型。此外,为了充分发挥水库群等水利工程的调节作用,通过考虑流域节点上下游间的水力联系,将模拟与优化模式相结合,构建基于模拟-优化模式的流域水量-水质联合调度模型,并采用自适应遗传算法以洪汝河流域为例用vb编程求解。计算结果不仅验证了模型的实用性,且较传统的流域联合模拟供水方案更优,效率更高,同时也能体现水质改善效果。     

跨流域调水工程支线调蓄水库对沿线受水区水资源配置的影响分析

分析了有支线调蓄水库的跨流域调水工程水资源系统的结构和特点,定性分析了支线调蓄水库对跨流域调水工程沿线受水区水资源配置的影响。将数学规划与模拟技术结合,建立了由受水区水资源优化配置和干线调水协调模拟模型组成的跨流域调水工程水资源优化配置模型。采用大系统分解协调原理进行模型求解,通过有无支线水库水资源配置效果的对比分析,量化了支线调蓄水库对受水区水资源配置的影响。以南水北调中线工程河南段为例进行了应用研究,结果表明,模型和方法合理可行。     

基于改进蚁群算法的雅砻江流域梯级联合优化调度研究

提出一种改进蚁群算法(IACO,Improved ant colony optimization algorithm)求解梯级水库群优化调度问题,算法的改进主要包括嵌入邻域搜索和禁忌搜索,初始解生成技术和基于可行性的目标函数比较规则。论文以雅砻江流域梯级五级电站联合运行为背景,对蚁群算法和改进蚁群算法的求解质量和收敛性进行比较,实例验证表明,改进蚁群算法可以获得较好的优化调度结果。     

辽宁省跨流域水系联通复杂巨系统调度技术研究

水系连通是提高水资源配置能力与水分生产率的重要途径,科学调度与控制是提高水资源配置能力的重要手段。以辽宁省大型水库、天然河道、输水工程和配套工程形成的"三横七纵"复杂江河湖库水系连通巨系统为研究对象,研究并归纳了跨流域水系联通复杂巨系统调度的五项共性问题与五项调度关键技术,五项调度关键技术分别是调度规则模型构建的二层规划技术、跨流域调水的决策技术、总供水量确定的多维决策技术、动态分水决策技术和调度规则模型求解的多种群优化技术,这些调度技术对于跨流域水系联通具有重要参考价值。     

基于CAFSA的水库发电优化调度双层并行计算

应用于水库发电优化调度的人工鱼群算法(AFSA)后期搜索能力较弱,易陷入局部求解困境,并且运行时间相对较长;增加单体鱼的混沌优化搜索功能后,虽可提高最优求解精度,但计算耗时有所增加的问题也随之而出。依托互联多核计算机群,对水库发电优化调度中的混沌人工鱼群算法(CAFSA)展开双层并行计算架构设计,水库实例仿真的计算结果表明该并行策略能够有效保持CAFSA较高质量寻优的同时,可以大幅减少计算耗时,为提高调度模型求解效率提供了一定方向。     

逐次优化算法在梯级水库防洪优化调度中的应用

根据流域防洪优化调度问题,分析梯级水库来水量、下泄能力与河道防洪控制点洪峰流量之间的内在联系,提出了洪水调度模型与逐次优化算法的联合求解方法。实例结果表明,该方法成功地为洪水实时调度及防洪系统规划提供了一套简捷、高效而又符合实际的模型和解法。