流域水量供需協(xié)同優(yōu)化調度系統(tǒng)研究與應用.pdf

1、我國是一個水資源相對貧乏的國家，自古以來旱災就是主要自然災害之一。為解決有限的供水能力和日益增長的需水要求之間的矛盾，必須研究多目標約束條件下水資源高效利用的科學方法，尋找合理調配水源與用水的時空配置方法，達到利用有限的水資源促進經(jīng)濟、社會的持續(xù)發(fā)展和保護環(huán)境健康，實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用的目標。
　　水資源的科學合理配置涉及到來水和用水兩個過程，除需要解決兩個過程的預測問題外，更重要的是需要解決兩個過程的時空及要素匹配，以便于應用

2、多目標優(yōu)化理論與技術，實現(xiàn)來水過程與用水過程的協(xié)同優(yōu)化。為此，本論文參考協(xié)同學的相關理論和方法，從構造基于流域水量供需協(xié)同優(yōu)化調度理念的智能系統(tǒng)體系結構入手，對來水過程和用水過程的多因素模擬方法與計算兩個過程的協(xié)同優(yōu)化算法等研究成果進行了系統(tǒng)化的論述，并以江西省撫河流域為研究原型，通過與不同方法的對比分析檢驗了主要研究成果。本論文的主要工作成果如下:
　　(1)制定多級水量協(xié)同優(yōu)化調度參與對象和原則，提出流域多級水量協(xié)同優(yōu)化調度的

3、框架和流程，分析了水量調度系統(tǒng)的功能需求和設計目標的基礎，并對研究區(qū)域的來水過程和需水過程進行辨析，提出水量調度的依據(jù)。
　　(2)系統(tǒng)構建流域控制斷面最小需水流量計算模型。依托現(xiàn)有水文站、雨量站、水庫和大型灌區(qū)取水口，遵循干流與支流相結合的原則，確定流域控制斷面和用水區(qū)。根據(jù)水量分配協(xié)商確認方案計算各用水區(qū)河道外用水量，利用流域水文站點實測數(shù)據(jù)和水功能區(qū)劃資料計算各用水區(qū)生態(tài)環(huán)境需水量，在此基礎上，結合區(qū)間來水，構建流域各控制斷

4、面最小生態(tài)需水量計算方法。
　　(3)提出了基于動態(tài)免疫克隆粒子群算法的產(chǎn)匯流動態(tài)模型。通過實驗函數(shù)的測試了該算法的優(yōu)勢和用處，分析了算法的快速收斂過程。新安江產(chǎn)匯流計算模型，提供了供水數(shù)據(jù)處理的途徑，但模型的多因子調試和模型的準確性，很難處理。應用提出的基于免疫克隆粒子群算法的動態(tài)產(chǎn)匯流參數(shù)調配的手段和計算方法，通過改變不同時期的新安江模型參數(shù)，使新安江日模型的模擬精度有較大的提高，表明該計算方法具有可行性。
　　(4)基

5、于數(shù)據(jù)驅動建模和GRNN理論，提出了河流徑流的中長期、短期預測模型，并通過對撫河流域洪門水庫區(qū)域三個主要水文站月徑流序列和10天徑流序列的預測結果與BPNN模型對比，檢驗了動態(tài)GRNN徑流預測模型的擬合精度和預測的可靠性。
　　(5)確定了撫河流域協(xié)同水量優(yōu)化調度的原則，并構建水量調度模型，包括目標函數(shù)、約束條件、模型的求解和調度啟動條件;基于供需模型的構建，分析不同來水條件下的撫河流域供需狀況，構建了協(xié)同水量優(yōu)化調度方法，在非汛

6、期水量協(xié)同優(yōu)化調度方法的基礎上，模擬了不同頻率來水條件下水量調度結果，驗證該方法的可行性。
　　(6)非汛期水量調度輔助決策平臺構建。以流域控制斷面最小需水流量計算方法、動態(tài)供水量預測模型和多級流域水量協(xié)同優(yōu)化調度模型為基礎，使用C#語言在VisualStudio2005平臺上開發(fā)了非汛期水量調度輔助決策系統(tǒng)平臺，介紹了水量調度系統(tǒng)平臺的運行設備及其運行環(huán)境，數(shù)據(jù)信息流過程。同時提出水量調度專家知識庫技術，介紹了水量調度專家知識庫