大型水利工程梯级泵站短期优化调度方案

针对泵站高能耗难题,采用粒子群优化算法对南水北调东线徐洪河段的短期经济性调度方案进行研究.基于水量平衡方法,耦合流量、水位、蓄量及水力损失函数关系式,动态模拟渠道水情变化过程.将泵站扬程动态调整过程中产生的电费纳入考虑范围,以调度期内梯级输水系统产生的总电费和调控后水位与目标偏差最小为优化目标,其中目标水位为适应短期内调节的梯级扬程优化分配结果.基于实际运行数据对模型结果进行分析和验证,结果表明：渠道水情模拟方法的模拟精度较高,水位模拟值与实测值平均误差在10 cm左右;梯级短期优化调度模型引入目标水位增强了优化效果,进一步减少4.7元/万m³用电费用,优化方案的单位运行成本相比实际调度可有效降低6.7%.     

平、逆坡渠道中污染物输移扩散研究

针对突发水污染应急响应对时效的需求,对污染团输移扩散的快速预测技术开展研究。在系统总结国内外相关研究的基础上,重点开展平、逆坡渠道中的污染物输移扩散研究,基于已提出的顺坡渠道污染物输移扩散快速计算公式,研究其在平坡、逆坡渠道情况下的适用性,并将计算结果与HECRAS软件模拟结果进行对比,尝试寻求平、逆坡渠道中污染物输移扩散的快速计算方法。研究得出以下结论:在渠道底坡为平坡或逆坡时,污染物峰值输移距离的模拟值与计算值偏差值在20%以下,污染物纵向长度模拟值与顺坡渠道计算值偏差值在10%左右,污染物峰值浓度模拟值与计算值基本一致,因此,顺坡渠道污染物输移扩散快速计算公式可用于平、逆坡渠道中的污染物输移扩散特征指标快速计算,此结论可为突发水污染事件应急调控提供科学、高效、有力的决策支持。     

PSO算法与DDS算法在EasyDHM模型中的参数分析及对比研究

为了提高Easy DHM模型进行水文预报的精度,选用2012-2014年汉江流域的水文数据,分别使用PSO算法和DDS算法对模型参数进行率定,重点分析两种算法参数对算法性能的影响,从而得到两种算法在Easy DHM模型上进行参数率定的最优算法参数。在此基础上比较了两种算法在最优算法参数下的模型参数率定效果,结果表明两种算法在该流域Easy DHM模型的参数率定上表现了较好的适应性。并根据对比结果给出了用Easy DHM模型进行场次洪水预报时,参数率定算法选择的建议:在要求率定效果最好情况下,预报的主要指标为洪量时建议使用DDS算法,预报的主要指标为洪峰是建议使用PSO算法;在要求率定速度尽量快的情况下,建议使用DDS算法。     

基于HEC-HMS的青狮潭水库入库洪水预报研究

[目的]构建青狮潭水库入库洪水预报模型,为实际预报业务提供参考,也可以为桂林市上游地区无资料地区水文气象规律研究提供支撑。[方法]HEC-HMS是一个包含多个产汇流模型的水文模型系统,适用于不同地区的水文问题分析和计算,广泛运用于洪水预报、防灾减灾等方面。利用该模型对桂林市青狮潭水库上游流域进行水文建模,模拟流域发生暴雨时青狮潭水库的入库洪水过程,以此作为研究洪水预报依据。[结果]通过研究发现HEC-HMS模型模拟的结果平均确定性系数达到0.88,洪峰流量和峰现时间误差均达到乙级预报标准。[结论]HEC-HMS模型在青狮潭流域适用性较好,可以用于青狮潭水库入库洪水预报。     

南水北调中线渠首前馈控制方案快速计算分析

明渠调水工程中为适时适量的满足下游用水需求,需要提前制定控制方案。前馈控制方案的设计往往较为复杂,且影响因素众多,调度人员难以快速做出决策。基于蓄量补偿法对南水北调中线工程刁河节制闸至十二里河节制闸段作前馈控制,基于蓄量补偿计算结果,分析了初始流量、分水流量与前馈控制时间的关系,构建了单、双变量的前馈控制时间快速计算公式。探究了不同因素对蓄量补偿控制下游水位偏差的影响,得到初始流量、分水流量与下游水位最大偏差之间的函数关系式。针对工程运行中的极端工况,原蓄量补偿控制的下游水位偏差过大的问题,采用二次蓄量补偿规则对渠池进行前馈控制,有效减小了下游水位偏差。     

泵站-水库原水调水系统经济运行方式优化

为提高泵站-水库原水调水系统中泵站的运行效益,最大限度降低输水系统的运行成本.通过分析该类输水系统特性以及供水方式,基于遗传算法构建泵站机组流量分配模型,优化分配泵站运行流量.在此基础上,考虑泵站时间维度上的运行方式,结合亳州加压泵站的工程状况和区域分时电价,以单位提水费用最小为优化目标,构建经济运行模型.将该方法应用于亳州供水工程,结果表明模型效果显著,并对历史运行区间内周期输水量进行离散计算,拟合得出周期内单位提水费用最低工况,进而对拟合结果进行分析.结果表明：所构建经济运行模型具有较好的适用性,可降低工程运行费用,为工程优化调度提供指导;受到泵站运行效率和分时电价的影响,泵站单位提水费用随调水量增加先降低后升高.     

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...     

非电费成本对并联泵站流量分配的影响规律研究

泵站应用广泛、耗能巨大，并联泵站是泵站的一种常见布置形式，开展并联泵站最优流量分配方案研究对泵站运行节能降耗意义重大。但目前研究中主要考虑了提水电费等电费成本，针对非电费成本的考虑不足。综合考虑电费成本与其他非电费成本，采用动态规划方法构建了考虑非电费成本的并联泵站站间流量最优分配模型，并以南水北调东线工程睢宁枢纽（含沙集站与睢宁二站并联运行，其中沙集站需支付非电费成本）为例开展了实例研究。应用结果表明：(1)非电费成本占比较低时对流量优化方案无影响，在非电费成本占比达到65%的阈值后对分配方案具有较强的导向作用；(2)当非电费成本占比较低时，机组的硬件约束决定了并联泵站的站间流量分配方式。但随着非电费成本占比提升，机组硬件约束的影响力减弱使得非电费成本开始主导站间流量分配方式，并且这种变化首先发生在高扬程工况下。在达到一定阈值后，非电费成本对泵站群的最优运行方案有着重要的影响，在优化调度过程中需要将其纳入优化目标中来。     

管渠结合的梯级泵站扬程优化分配研究

密云水库调蓄工程是保证北京市区供水安全的一项关键工程，极大程度地缓解了北京市水资源供需紧平衡状态。为实现工程的经济运行，以密云水库调蓄工程后三级泵站（郭家坞、雁栖、溪翁庄）为研究对象，基于水力学模型建立梯级泵站扬程优化分配模型，采用IAPSO优化算法对模型进行求解。结果表明：对于管渠结合的梯级泵站输水系统，在不同输水流量下，梯级泵站的扬程优化方案较实际运行方案相比效率可提高5.2%；梯级间水力损失和泵站转速会对优化结果有较大的影响。该研究可为梯级泵站经济运行提供行之有效的运行方案，保证梯级泵站输水系统的安全经济运行。