本文選題：跨流域引水 + 生態(tài)調(diào)度��； 參考：《大連理工大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：隨著水利工程的修建對河道生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的影響越來越突出,生態(tài)目標開始逐漸受到人們的重視,并被考慮到水庫的調(diào)度決策當中�？缌饔蛞畻l件下,為了節(jié)約高額的長距離引水成本,調(diào)度中不僅需要考慮引水規(guī)則問題,還需要考慮對受水區(qū)各用水戶的供水規(guī)則以及受水區(qū)的生態(tài)環(huán)境問題。在綜合考慮引水、供水、生態(tài)等問題的條件下,水庫的調(diào)度情景變得更加復(fù)雜,不但會遇到求解多目標Pareto解集的困難,而且面對眾多的調(diào)度方案也難于作出滿意決策。因此,對于考慮生態(tài)目標的水庫引水與供水聯(lián)合調(diào)度研究,建立一套基于生態(tài)目標及調(diào)度方案的確定、多目標調(diào)度模型的求解技術(shù)、多目標調(diào)度方案的優(yōu)選決策方法等問題的研究體系,具有重要意義。本文以碧流河水庫為研究對象,系統(tǒng)地研究了跨流域引水條件下,生態(tài)環(huán)境目標的確定、計算方法以及生態(tài)調(diào)度方案的設(shè)計等問題,在構(gòu)建考慮生態(tài)目標的水庫引水與供水聯(lián)合調(diào)度模型的基礎(chǔ)上,對模型的優(yōu)化求解以及多目標方案的優(yōu)選決策方法等進行了研究。主要研究內(nèi)容及成果如下：(1)首先對研究區(qū)概況、入庫資料、供水任務(wù)等進行介紹與復(fù)核。然后利用水文情勢變化分析法-RVA法分析了水庫現(xiàn)狀條件下的河流生態(tài)水文情勢,發(fā)現(xiàn)33個生態(tài)水文指標中,嚴重改變的有19個,中度改變的有11個,輕度改變的只有3個,水文整體改變程度達83.71%。最后依據(jù)上述情勢變化,分析了水庫實施跨流域引水,并考慮生態(tài)目標的必要性。(2)建立了最大引水能力條件下,以壩下最小生態(tài)徑流為生態(tài)目標的調(diào)度模型。根據(jù)水庫各時段的來水、用水及引水工程管道輸水能力,制定了最大引水能力條件下的引水分配規(guī)則。基于引水扣除壩下最小生態(tài)徑流外,其它全部用于增加工業(yè)與生活供水的原則求解調(diào)度模型,發(fā)現(xiàn)實施壩下最小生態(tài)徑流后,33個生態(tài)水文指標中,重度改變的仍然高達17個,中度改變的為9個,輕度改變的7個,水文整體改變程度為79.95%,變化程度仍然很高。得出壩下最小生態(tài)徑流法對水庫下游河道生態(tài)水文情勢改善不顯著的結(jié)論。(3)根據(jù)水文指標與生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)關(guān)系,結(jié)合碧流河水庫下游河道魚類多樣性減少等生態(tài)環(huán)境問題,利用主成分分析法,確定了水庫調(diào)度的生態(tài)目標。并針對傳統(tǒng)RVA法對落在閾值范圍外的水文指標無法進行描述,導(dǎo)致對徑流系列評價不準確的缺陷,提出了高斯隸屬度函數(shù)的生態(tài)目標計算法,使調(diào)度后徑流系列能夠在量值、延時、頻率等各個方面,最大程度地接近于天然徑流系列。另外,通過不同用水戶供水量分配情景下,生態(tài)徑流約束法與生態(tài)調(diào)度線法兩種不同生態(tài)調(diào)度方案的調(diào)度結(jié)果對比,從水庫整體效益最優(yōu)角度,確定了跨流域引水條件下,水庫對工業(yè)與生活、農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境的供水量分別為3.4×108m3、0.4×108m3和1.6×108m3。(4)為了進一步減少引水成本,提出了根據(jù)水庫時段來水及用水,按照引水上、下限制線控制引水量的調(diào)度方法,并建立了考慮生態(tài)目標的水庫引水與供水聯(lián)合調(diào)度模型。模型考慮工業(yè)與生活、農(nóng)業(yè)、生態(tài)、引水等問題,以工業(yè)與生活缺水指數(shù)、農(nóng)業(yè)缺水指數(shù)、生態(tài)整體滿足度、引水量為調(diào)度目標,決策變量包括工業(yè)與生活、農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境等供水調(diào)度線上的時段水位參數(shù),以及引水上、下線上的水位參數(shù),共計36+16+36×3=160個。(5)針對引水與供水聯(lián)合調(diào)度模型維數(shù)高,求解困難的問題,提出了利用sobol'敏感性分析對優(yōu)化問題進行預(yù)處理的方法,以提高優(yōu)化搜索的效率與質(zhì)量。首先,通過sobol'法分析確定不同調(diào)度線上對不同調(diào)度目標敏感的時段水位參數(shù)。然后,利用敏感參數(shù)局部優(yōu)化得到的可行解作為初始解,進行全局參數(shù)優(yōu)化。該種優(yōu)化方法與未對初始解作任何預(yù)處理的全局優(yōu)化方法相比,在優(yōu)化搜索效率、最終可行解質(zhì)量以及搜索運行時間等方面,都有顯著提高。(6)利用可視化工具、邊際效益分析以及模糊優(yōu)選等方法,提出了將圖形展示與數(shù)學(xué)分析相結(jié)合的多目標方案逐步優(yōu)選決策方法。首先,通過AeroVis可視化分析工具,對Pareto前沿解作形象、直觀地可視化展示,通過兩兩目標間的非支配排序比較,并結(jié)合決策者對不同目標的決策偏好信息,得到初步?jīng)Q策可行解集。然后,利用邊際效益分析以及模糊優(yōu)選兩種方法,對初步?jīng)Q策的可行解集進行再次優(yōu)選,得到考慮目標改進效益以及目標重要性程度兩種不同決策方法下的再次決策可行解集。最后,通過有限可行方案目標間的比較分析,得到跨流域引水條件下,水庫引水與供水聯(lián)合調(diào)度的最終滿意方案。
[Abstract]:Based on the study of water diversion , water supply and ecology , the paper systematically studies the water supply rules and the optimal decision - making method of multi - objective scheme . ( 2 ) According to the water , water and water diversion capacity of the lower reaches of the reservoir , the water diversion allocation rule is established under the condition of maximum water diversion capacity . According to the water , water and water diversion capacity of the water diversion project in different periods of the reservoir , the ecological goal of reservoir dispatching is determined . ( 4 ) In order to further reduce the cost of water diversion , the paper puts forward a method for controlling the water diversion quantity according to the water and water according to the reservoir period , and establishes a combined dispatching model of reservoir diversion and water supply considering the ecological goal . ( 6 ) Using the method of visualization tools , marginal benefit analysis and fuzzy optimization , this paper presents a multi - objective scheme step - by - step optimization method combining graphic display and mathematical analysis . First , through the aeroVis visual analysis tool , the Pareto front is visualized and visually displayed . Then , the feasible solution set of preliminary decision is obtained by comparing the non - dominant ranking between the two targets and combining the decision - making preference information of the decision makers to different goals . Finally , the final satisfactory solution of the joint dispatching of the diversion and water supply of the reservoir is obtained through the comparative analysis between the targets of the limited feasible schemes .

【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TV697.11
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本文編號：1829726