南水北调东线江苏段库群水资源优化调度方法研究

以南水北调东线江苏段"洪泽湖—骆马湖—南四湖下级湖"库群系统为研究对象,以缺水量最小为目标,构造库群水资源联合优化调度模型,并采用大系统分解-动态规划聚合方法进行求解。以系统各水库的可供水量为协调变量,将模型分解为洪泽湖、骆马湖、南四湖下级湖3个水库优化子模型。该子模型以水库可供水量为决策变量、水库库容离散值为状态变量;在"单库"子模型优化基础上,以各水库的供水量为决策变量,水库可供水量的离散值为状态变量构造聚合模型,子模型和聚合模型均为一维动态规划模型,采用动态规划方法进行求解。通过优化计算,与常规调度成果比较,P=50%、75%、95%来水频率下系统供水量相应提高了0.2%、0.5%和0.8%,系统总缺水量相应减少了36.5%、4.7%和1.5%,总弃水量相应减少了30.7%、32.8%和100%。     

基于DPSA算法的“单库-单站”水资源优化调度方法研究

提出了单座水库与单座补水泵站水资源优化调度的非线性数学模型,模型以年内各时段的缺(弃)水量的平方最小为目标函数,各时段水库供水量和泵站引提水量为决策变量,各时段水库库容为状态变量,以年调节水库可供水量、泵站年引提水总量、水库与补水泵站的联合运行准则(泵站闲时补库、忙时供水)等为约束条件,并以南水北调东线一期江苏境内"骆马湖-皂河站"为实例,采用动态规划逐次逼近法进行求解。结果表明,相同供水保证率时,50%、75%、95%来水频率下泵站补水量、缺水量、弃水量比常规调度均有减少。     

山湖水库“一库两站”联合运行优化调度方法

针对特殊干旱年山湖水库水资源优化调度问题,提出了单座年调节水库与补库泵站、调水泵站联合运行的“一库两站”系统水资源优化调度模型.模型以年内各阶段受水区缺水量平方和最小为目标函数,各阶段水库的供水量与外调水量为决策变量,水库年可供水量、调水泵站年提水量、库站联合运行调度准则为约束条件,采用动态规划逐次逼近法求解,获得了水库最优的供水量过程和弃水量过程、补库泵站最优的补水量过程以及调水泵站最优的提水量过程.结果表明：山湖水库“一库两站”系统水资源优化调度可将系统缺水量从16万m3减小至8.6万m3,而水库弃水量从84.1万m3减小至0,泵站补水量从2 190万m3减小至2 140万m3,外调水量从380万m3增加至390万m3.该成果可为采用类似“一库两站”系统供水灌区的运行管理提供借鉴和参考.     

并联水库群共同供水任务分配规则研究

对于并联供水水库群，通过共同用户相互联系，不仅要参照每个成员水库的状态特征确定供水决策，还要根据每个成员水库的状态特征合理分配共同供水任务。针对跨流域水库群共同供水任务的分配问题，为制定科学、有效合理、均衡公平的共同供水任务的水库间分配规则，寻求并联水库群共同调度规则的最优性运行策略，通过拟定合理的平衡曲线的方式，确定并联水库群共同供水任务的分配比例，指示各库在不同调度时段的蓄水最佳分配策略，并以不同拐点和斜率描述平衡曲线的分段性，表征汛期、非汛期各水库蓄水量及供水量的变化，以缺水率最小及弃水量最小为目标函数建立优化模型对分配规则进行修正，最后采用基于免疫进化的粒子群算法率定平衡曲线的决策变量突变点及斜率，最终得到相对优秀的供水规则。以滦河流域下游水库群为研究对象，结果表明，该方法能有效地实现调度目标，合理划分共同供水任务，提高水库群共同供水任务的计算效率；拟定合理平衡曲线对并联水库群共同供水任务进行分配，其库群系统供水量较补偿调节增加约5%，弃水量减少10%左右，与动态规划得到的最大供水量、年均弃水量及保证率接近，水库间供水任务分配比例与其兴利库容的比值接近，并且成员水库有较大的供水...     

洪水潮水联合优化调度模型与应用——以深圳市布吉河流域为例

下游防洪控制点位于感潮河段的水库防洪调度,本质上是洪水与潮水的联合优化调度。以深圳市布吉河流域为背景,基于控制点水位与下泄流量和潮水位的相关关系,建立了综合考虑下泄流量与潮水位的洪水与潮水联合优化调度的动态规划模型。通过该模型与常规优化调度模型计算结果的比较表明:联合优化调度模型根据潮水位的周期性变化,在低潮位及落潮时加大泄流,充分利用下游河道泄洪能力,高潮位及涨潮时则控制泄流,防止洪潮遭遇,实现了水库最高水位和河道最高水位均较低的理想调度结果。     

多维确定性动态规划双收敛新算法

在总结现有多维确定性动态规划计算方法利弊的基础上,提出一种新的优化计算方法,即双收敛算法。该算法应用于引滦工程系统(五水库)实时联合供水优化调度。实践证明:该算法从根本上克服了“维数灾”,适用于多水库(五库以上)发电及供水优化调度计算。     

梯级水库群优化调度并行动态规划方法

针对动态规划方法求解梯级水库群优化调度易造成计算耗时长、求解效率低等缺点,提出了梯级水库群优化调度并行动态规划方法。该方法将调度期内所有离散状态点组合计算求解作为父任务,采用Fork/Join多核并行框架将父任务分解为多个子任务进行并行化求解。以西江干流梯级水库群长期发电优化调度为研究实例,在多核配置上验证所提方法的有效性。计算结果表明,在4核并行环境下,最大加速比可达到3.84,大幅度缩减计算耗时,计算效率显著提升。     

多时间尺度嵌套的梯级水电可承载风光资源规模研究

随着双碳目标的提出,我国能源结构正逐步以依赖化石能源转向以可再生清洁能源体系为主。然而以风电和光伏发电为代表的清洁能源因出力波动性与不确定性难以单独运行并网消纳。水电站具有良好的调节能力,可与风电场、光伏电站联合运行,平抑新能源发电的不稳定性。我国西南地区水能资源丰富,建设有大量具有调节性水库的梯级水电站,将梯级水电与流域周边风电、光伏资源互补运行,充分利用梯级水电的调节能力打捆外送优质电能是实现能源转型的重要手段。为量化梯级水电站对风电、光伏资源的承载能力,提出了水电中长期优化调度—水风光短期优化配置的嵌套计算模型。以水电中长期优化调度计算结果确定短期调度计算边界,在短期调度时调整风电、光伏规模,以源荷匹配度最大、发电量最大和弃电率最小为目标进行优化调度,采用分层嵌套策略进行解耦,以计算梯级水电站可承载的风电、光伏资源规模。应用该模型于雅砻江流域梯级水电站群,计算得到雅砻江流域“三库七级”梯级水电站承载风电、光伏资源规模。研究结果表明：考虑2025规划水平年以及5%弃电率约束,雅砻江流域梯级水电可承载风电资源规模139.6万kW、光伏资源规模1 074万kW。研究成果对优化流域内水风...     

“七一”水库的优化调度

根据“七一”水库优化调度实施成果,闸述了水库优化调度的任务与方法。考虑该水库以灌溉为主,且需实行水电站的群体补偿调节等多重因素,在运用动态规划与马尔柯夫决策过程时,引进了灌溉与发电保证率双重罚因子方法,对计算方法进行了简化。提出了优化调度回检法及宏观控制与微观决策相结合的手段,使优化调度方案在实施过程中能取得最佳成效。     

江苏省赣榆县平原水库与地下水库联合运用

运用运筹学方法建立了平原地区多水库联合运用情况下供水优化调度的动态规划模型。该模型以多水库从不同水源取水及各水库向城市供水的成本最低为目标函数,以月为计算时段,在各时段内通过计算对比不同取、供水方案的目标函数值,分别选取各阶段最优方案,最终使水库联合供水方案趋近总体最优。采用该模型对江苏省赣榆县平原水库和拟建地下水库的联合运用情况进行了模拟,结果表明,水库联合运用可很大程度上缓解枯水期的供水压力,与水库单一运用相比,不仅可提高城市供水保证率,每年还将节省约370万元的水源成本费用。     

多年调节水库年末消落水位的确定

多年调节水库年末消落水位的合理控制是保证水库(群)长期正常运用的关键。在分析了多年调节水库发电量与水库蓄能关系的基础上建立了确定其年末消落水位的多目标决策模型，并使用模糊多目标动态规划的方法进行求解，在给定权重下可一次性得到多年调节水库的最优年末水位及相应的最优发电策略，为最终决策提供依据。     

Conjunctive use modeling for multicrop irrigation

A mathematical model is developed to arrive at an optimal conjunctive use policy for irrigation of multiple crops in a reservoir-canal–aquifer system. The integration of the reservoir operation for canal release, ground water pumping and crop water allocations during different periods of crop season (intraseasonal periods) is achieved through the objective of maximizing the sum of relative yields of crops over a year considering three sets of constraints: mass balance at the reservoir, soil moisture balance for individual crops, and governing equations for ground water flow. The conjunctive use model is formulated with these constraints linked together by appropriate additional constraints as a deterministic linear programming model. A two-dimensional isotropic, homogeneous unconfined aquifer is considered for modeling. The aquifer response is modeled through the use of a finite element ground water model. A conjunctive use policy is defined by specifying the ratio of the annual allocation of surface water to that of ground water pumping at the crop level for the entire irrigated area. A conjunctive use policy is termed stable when the policy results in a negligible change in the ground water storage over a normal year. The applicability of the model is demonstrated through a case study of an existing reservoir command area in Chitradurga district, Karnataka State, India.     

灌区优化调度的节水作用浅析

以 1个水库灌区为例 ,从节水的 3个作用分析了灌溉水资源在时间和空间上优化调度的 2个模型。优化调度不仅能减少灌区水量损失 ,提高水分生产效率 ,还能在提高灌区水分生产效率方面起明显的作用。这类节水技术对于缓解我国农业供水危机具有重要的现实意义 ,是节水技术的一个发展方向     

Optimal irrigation planning model for an existing storage based irrigation system in India

A weekly irrigation planning LP model is formulated for determining the optimal cropping pattern and reservoir water allocation for an existing storage based irrigation system in India. Objective of the model is maximization of net annual benefit from the project. In an irrigation planning of a storage based irrigation system, initial storage of the reservoir at the beginning of the reservoir operation, expected inflows into the reservoir during each intraseasonal period, capacity of channels, crop calendar and yield response to water deficit in each growth stage of crop play a vital role in deciding acreage and water allocation to each crop. The planning model takes into account yield response to water deficit in each intraseasonal period of the crop, expected weekly inflows entering into the reservoir, storage continuity of reservoir, land and water availability, equity of water allocation among sub areas and proportionate downstream river release. One year comprising of 52 weeks is considered as planning horizon. To account for uncertainty in water resources availability, the model is solved for four levels of reliability of weekly inflows entering into the reservoir (90%, 85%, 80% and 75%). Alternative optimal cropping patterns and weekly releases to crops grown in each sub area under each main canal are obtained for various states of initial storage at the beginning of reservoir operation and for various levels of weekly inflows into the reservoir. Results reveal the importance of initial state of reservoir storage for feasible solution and shows the impact on cropping pattern with the change in initial storage of reservoir for different levels of reliability of weekly inflows.     

灌溉兼防洪水库的优化调度

我国干旱半干旱地区，天然降水量少且时程及地域相差大，并有很大的随机性。对有水库调节的地区，如何处理天然降水的随机性，合理利用有限的水资源，解决人畜饮水、工业用水、林业及农业灌溉耗水，使其在各种情况下都能达到最佳的社会效益和经济效益，该文选用动态规划法，编制的电算程序，很好地解决了这一问题。     

非充分灌溉条件下水库优化调度模型研究

研究了非充分灌溉条件下的水库调度问题 ,建立了较为通用的模型 ,并提出利用控制方法进行求解 ,模拟计算表明提出的模型和方法的有效性     

深圳市东部供水系统优化配置方案

针对深圳市东部供水系统的特点，应用大系统分解聚合分析的原理和方法，建立了东部水库群联合供水优化调度二层递阶模型，并根据各层次数学模型的不同特点给出了相应的求解方法，得出了合理的结果，为深圳市水资源优化调度提供了一种有效的决策工具。     

Modelling scenarios to identify a combined sediment-water management strategy for the large reservoirs of the Tuyamuyun hydro-complex

This paper introduces a combined modelling approach using a simple water budget model (THC-model) and a 3D reservoir sedimentation model (MOHID Water) to adapt reservoir operation and visualise their effects on the sediment deposition. By this, an effective combined sediment-water management can be identified under semi-arid conditions for dry, median and wet years. Results are presented for the reservoirs of the Tuyamuyun Hydro-Complex (THC), which is located in the lower Amu Darya River. The determination of the actual and usable reservoir storage volume shows that siltation will significantly adversely affect the ability of the in-stream Channel Reservoir to regulate seasonal demand for both irrigation and municipal water supply. However, modelling scenarios results confirm the effectiveness of adapted operation rules for the THC reservoirs and show that the operation of large dams could be modified according to a combined sediment-water management. The experience gained during this study emphasizes the fact that the concept of a combined reservoir management of sediments as well as water can be an efficient measure to improve the sustainable long-term use of reservoirs and to contribute towards a safe water supply in water crisis regions.     

抬高水库汛限水位的洪水资源化利用研究

以河北洋河水库汛限水位分析为例，采用水库洪水调度多目标动态规划模型，模拟计算了不同频率入库洪水下水库不同汛限水位所对应的蓄、泄洪关系。在此基础上建立了综合考虑入库洪水、水库安全运行、下泄洪水超下游地区防洪标准、下泄洪水减少导致下游生态环境用水破坏等不确定性因素的水库汛限水位抬高风险评估模型与多目标风险决策模型，并对不同汛限水位下洪水资源化利用效益进行了计算，得出了不同频率入库洪水下的水库最优分期汛限水位方案。