[发明专利]一种充分灌溉条件下直接补渠的多库‑多站系统水资源优化配置方法

说明书

本发明公开了一种充分灌溉条件下直接补渠的多库—多站系统水资源优化配置方法，采用“多库—多站”大系统分解—直接补渠的“单库—多站”子系统逆序动态规划逐次逼近优化—“补渠泵站群”二级子系统分解‑动态规划聚合的求解方法，可获得一定供水期内所有受水区最小缺水量、对应的各水库各时段最优供水量、弃水量、外调水量，以及各补渠泵站补水量过程。本发明对平原水库灌区水资源优化配置具有重要理论意义和实际应用价值。

技术领域

本发明涉及充分灌溉条件下梯级水库群与多个补渠泵站群联合运行调度的方法，属于灌区水资源优化配置技术领域。

背景技术

当前由于水资源时空分布不均，已制约不少地区的经济社会发展，对于充分灌溉条件的灌区而言，在有限水资源总量和水源工程规模下，以用水综合效益最大为目标，加强区域水资源的统一调度和管理，把灌溉系统的水利工程作为统一整体来运用和调节，运用已建工程(如多个水库群和多个泵站群联合调度运行)使其发挥更大的作用，是解决灌区缺水问题的主要途径。多水库—多泵站系统运行调度作为水资源管理一项内容，如何合理地运用系统水资源调度达到某个目标使系统效益最佳，是水利工程管理中较为常见的问题。

对于直接补渠的多库—多站系统水资源优化配置，由多个补渠泵站向单水库供水渠道供水，形成一个直接补渠的单库—多站系统，再由多个串联的单库—多站系统构成直接补渠的多库—多站系统，联合向多个受水区供水。虽然水源条件充分，但由于涉及多个水库群，在系统实际运行时，除末级单库—多站系统仅向受水区供水外，其余各级单库—多站系统还附加外调给下一级单库—多站系统的供水量；且对每一个单库—多站系统而言，又包含多个补渠泵站群，如何在保证受水区供水充分的条件下，降低补渠泵站群系统运行能耗，节约工程运行成本，是不可忽视的重要问题。

发明内容

本发明针对特定的年调节多水库—多泵站联合运行调度系统，在已知水库供水划分的时段数、水库数量、各水库的初始库容、死库容、兴利库容、防洪限制水位对应的库容、年可供水总量、各时段来水量过程、蒸发与渗漏量过程，各水库补渠泵站数量、各补渠泵站年允许提水总量，以及各时段各受水区需水量过程情况下，采用“多库—多站”大系统分解—直接补渠的“单库—多站”子系统逆序动态规划逐次逼近优化—“补渠泵站群”二级子系统分解-动态规划聚合的求解方法，可获得一定供水期内受水区最小缺水量、对应的各水库供水期内各时段最优供水量、弃水量、外调水量，以及各补渠泵站各时段补水量过程。

本发明方案如下：

一种充分灌溉条件下直接补渠的多库—多站系统水资源优化配置，由多个补渠泵站向单水库所在供水渠道供水，形成一个直接补渠的单库—多站系统，再由多个串联的单库—多站系统构成直接补渠的多库—多站系统，联合向多个受水区供水。其水资源优化配置方法包括以下步骤：

一、模型构建，包括以下步骤1～步骤2：

1.以直接补渠的多库—多站系统年内各时段的各水库供水量与受水区需水量之差的平方和最小为目标，建立如下目标函数：

式中：F为研究对象年内各时段的供需水量之差的最小平方和；Z为研究对象年内各时段的供需水量之差的平方和；R为水库数量，单位：座；h为水库编号，h＝1,2,……R；N为年内划分的时段数；i为时段编号，i＝1,2,……N；G_h,i、YS_h,i分别为第h座水库第i时段的供水量和对应的受水区第i时段的需水量，单位：万m³；YB_h,k,i为第h座水库所在供水渠道第k座补渠泵站第i时段供水量，单位：万m³；目标函数采用平方和表达是为了加速减少水库供水量与受水区需水量之间的偏差。

2.设置约束条件

包括直接补渠的单库—多站系统年可供水总量约束条件，考虑上级水库调入与自身外调水量要求的单水库水量平衡约束条件，单水库库容约束条件，以及补渠泵站群运行能耗最小约束条件。