本文選題：水庫(kù)群供水調(diào)度　切入點(diǎn)：供水任務(wù)分配　出處：《大連理工大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：我國(guó)的大型江河流域已經(jīng)或正在形成水庫(kù)群聯(lián)合開發(fā)利用總體布局,科學(xué)合理的水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度已經(jīng)成為流域水資源優(yōu)化配置與實(shí)時(shí)調(diào)控的關(guān)鍵,但隨著水庫(kù)群規(guī)模的增大水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度遇到新的難題,如復(fù)雜水庫(kù)群中共同供水任務(wù)分配、水庫(kù)群的優(yōu)化調(diào)度求解、多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度決策等問(wèn)題。本文以遼寧省東水西調(diào)中線工程為例,對(duì)上述三個(gè)問(wèn)題從調(diào)度模型構(gòu)建、模型優(yōu)化求解、多目標(biāo)決策制定三個(gè)層面開展研究,并對(duì)跨流域引水中人工引水的補(bǔ)償作用機(jī)制進(jìn)行探索性研究,主要研究成果有以下幾個(gè)方面：(1)從社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、供用水情況、水資源特點(diǎn)等多個(gè)方面分析遼寧省東水濟(jì)西的水資源配置格局,基于長(zhǎng)系列徑流資料、用水資料對(duì)中線水利工程的來(lái)水、用水資料進(jìn)行分析,概化中線水利工程及用水戶的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),明確中線工程的調(diào)度難題及目標(biāo)。(2)構(gòu)建通用的水庫(kù)群供水調(diào)度模型,確定調(diào)度規(guī)則的基本形式,將中線工程的原始調(diào)度目標(biāo)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù),并給出約束條件及決策變量,最后結(jié)合現(xiàn)有的模型求解技術(shù),分析其存在的問(wèn)題并提出相應(yīng)的解決策略。(3)針對(duì)水庫(kù)群多目標(biāo)聯(lián)合調(diào)度中決策變量多、求解難度大的問(wèn)題提出了基于敏感性分析的降維優(yōu)化方法。首先利用全局敏感性分析方法來(lái)挖掘各決策變量及其之間相互作用對(duì)調(diào)度結(jié)果的影響,在此基礎(chǔ)上建立僅包含敏感變量的簡(jiǎn)化模型,求解簡(jiǎn)化模型得到Pareto解集,并將其作為完整調(diào)度模型的初始解,以達(dá)到降維及提高搜索效率的目的,并以遼寧省東水西調(diào)工程為例對(duì)方法進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明：Sobol全局敏感性分析方法可用于識(shí)別水庫(kù)群多目標(biāo)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題中決策變量的敏感度,且基于該敏感性結(jié)果的降維優(yōu)化方法提高了搜索效率。(4)針對(duì)復(fù)雜水庫(kù)群共同供水任務(wù)分配的難題,提出了基于補(bǔ)給限制線的補(bǔ)償調(diào)節(jié)法,改善已有補(bǔ)償調(diào)節(jié)法不考慮補(bǔ)水水庫(kù)自身供水任務(wù)而導(dǎo)致補(bǔ)償不足或過(guò)度補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題；在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出綜合考慮當(dāng)前庫(kù)容、水庫(kù)入流以及水庫(kù)供水壓力的動(dòng)態(tài)分水比例法。兩種分配方法能夠合理劃分共同供水任務(wù),有效發(fā)揮庫(kù)容補(bǔ)償作用,避免了水庫(kù)供水的深度破壞,同時(shí)在保證整體最優(yōu)的基礎(chǔ)上均衡了三個(gè)子系統(tǒng)的供水目標(biāo),使三個(gè)子系統(tǒng)的供水質(zhì)量更加均衡,保證子系統(tǒng)之間的公平性,具有明顯的優(yōu)越性。(5)多目標(biāo)進(jìn)化算法可以獲得眾多的非支配解,形成Pareto解集,但這給決策帶來(lái)新的挑戰(zhàn),針對(duì)Pareto解集優(yōu)選問(wèn)題,提出一種基于改進(jìn)擁擠度算子的權(quán)重組合設(shè)計(jì)方法,利用歐式距離來(lái)計(jì)算擁擠度,距離越遠(yuǎn)越不相似,進(jìn)而保證權(quán)重組合的多樣性；之后利用生成的權(quán)重組合從Pareto解集的968個(gè)解中選出13個(gè)解,為決策者提供一個(gè)決策表；最后基于公平性原則提供了推薦方案。(6)連通條件下的水庫(kù)的人工引水可以對(duì)天然徑流形成補(bǔ)償,降低其不確定性,受水水庫(kù)可以以較小的庫(kù)容對(duì)徑流進(jìn)行調(diào)蓄,以大伙房應(yīng)急入連工程中的碧流河水庫(kù)為例,探索性研究人工引水對(duì)天然徑流的補(bǔ)償作用。結(jié)果表明：人工引水對(duì)天然徑流的補(bǔ)償作用呈現(xiàn)非線性關(guān)系,水庫(kù)的缺水指數(shù)與人工引水之間呈現(xiàn)典型的倒S型曲線；在這條曲線上存在兩個(gè)拐點(diǎn),拐點(diǎn)出現(xiàn)的位置受用水戶需水量與天然徑流控制；人工引水的加入可以降低水庫(kù)的庫(kù)容而不減小水庫(kù)的供水效益,在碧流河水庫(kù)的實(shí)例中,當(dāng)人工引水量達(dá)到天然徑流的54%時(shí),僅僅需要原始水庫(kù)庫(kù)容的60%即可對(duì)入流進(jìn)行調(diào)蓄,滿足用水戶的保證率要求。
[Abstract]:Large river basins in China have been or are being formed reservoirs of exploitation and utilization of the overall layout, combined with scientific and reasonable scheduling of multi reservoir has become the key of basin water resources allocation optimization and real-time control, but with the increase of the size of reservoirs joint operation of reservoirs have encountered new problems, such as complex reservoirs in common water supply task assignment. Optimization of reservoir group scheduling problem of multi objective decision making. This paper takes Liaoning Province East West Water Transfer Project as an example, to the above three questions from the scheduling model, model optimization, multi-objective decision making in three aspects to carry out research, exploratory research and compensation mechanism of the artificial water cross in the basin water diversion, the main research results are as follows: (1) from the development of social economy, water supply and demand situation, many aspects of the characteristics of water resources analysis in East Liaoning Province The pattern of water resources allocation of water Jixi, a long series of runoff data based on the data of runoff water of the middle route of water conservancy projects, water use data analysis, generalized midline hydraulic engineering and the topological structure of the water diversion project scheduling problem, clear and objective. (2) the establishment of group scheduling model of general water supply reservoir, to determine the basic form the scheduling rules, the original scheduling objective of the middle route project into the corresponding objective function and constraint conditions are given, and the decision variables, finally combining model to solve the existing technology, analyzed the existing problems and puts forward corresponding solutions. (3) according to the decision of reservoirs multi-objective scheduling in multi variables, solving difficulty the proposed dimensionality reduction method based on sensitivity analysis. First, using the global sensitivity analysis method to explore the decision variables and the interaction between the impact of scheduling results On this basis, the simplified model contains only the sensitive variables, a simplified model is obtained Pareto solution set, and as a complete scheduling model of the initial solution, in order to achieve dimensionality reduction and improve the search efficiency, and to the East West Water Transfer Project in Liaoning Province as an example to verify the method. The results showed that: Sobol global the sensitivity analysis method can be used to identify the joint optimal scheduling decision variable reservoirs multi-objective problem in sensitivity, and improve the efficiency of search based on dimensionality reduction method of the sensitivity of the results. (4) to solve the problem of complex reservoir water supply joint task allocation, put forward the adjustment method of supply limit line compensation based on improving the existing compensation adjustment method does not consider the water reservoir own water supply task due to lack of compensation or over compensation; on this basis, considering the current capacity of reservoir inflow and water Dynamic water diversion ratio method. Two kinds of reservoir water pressure distribution method can divide common water supply, effective capacity compensation, avoid the reservoir water depth of damage, while ensuring the best overall balance on the basis of the three subsystems of water supply, the three subsystems of the water quality is more balanced, to ensure fairness among the subsystems, has obvious advantages. (5) the non dominated solutions of multi-objective evolutionary algorithm can obtain many, the formation of Pareto solution set, but the decision to bring new challenges for the Pareto solution set of optimization problems, put forward a design method for improving weight combination crowding operator based on calculation congestion by Euclidean distance farther from the similarity, so as to ensure the diversity of weight combination; after using the weight combination generated from the Pareto solution set of 968 solutions from 13 solutions for decision makers Provide a decision table; finally the recommended scheme is provided based on the principle of fairness. (6) the reservoir connectivity under the condition of artificial water can be formed to compensate the natural runoff, reduce the uncertainty of water reservoir on runoff for storage with a smaller capacity, emergency into even Biliuhe reservoir engineering for patients taking Dahuofang, compensation of the exploratory research on the artificial water runoff. The results show that the compensation effect of artificial water diversion on the runoff are nonlinear, inverted S curve between reservoir water index and artificial water diversion; there are two inflection points on this curve, the inflection point of location for users water demand and natural runoff control; artificial water could reduce the storage capacity of the reservoir without reducing the reservoir water supply efficiency, in the case of the Biliuhe reservoir, when the artificial water amount of natural runoff At 54%, only 60% of the reservoir capacity of the original reservoir can be adjusted for the inflow to meet the requirement of the user's guarantee rate.

【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TV697.12

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本文編號(hào)：1698185