[发明专利]一种多闸群明渠调水工程的短期多目标优化调度方法

说明书

本发明提供一种多闸群明渠调水工程的短期多目标优化调度方法，涉及水资源调度技术领域；对于长距离输水工程而言，本发明构建一维非恒定流水动力模型，实现长距离输水系统的水力衔接和联系，从而模拟整个调度期内各时刻的水位、流量情况；构建多目标优化调度模型，采用NSGA‑Ⅱ算法，满足实际多个调度目标的需求，通过优化各时刻闸门的调控过程，生成了多组直接作用于闸门的调控方案，保证输水系统的平稳安全运行；构建多目标优化算法(NSGA‑Ⅱ)与一维非恒定流水动力模型的耦合优化调度模型，对优化过程中涉及的水动力过程进行仿真模拟，更加贴合实际情况，从而实现复杂明渠调水工程的模拟优化调度工作。

技术领域

本发明涉及多闸群明渠水资源调度技术领域，尤其涉及一种多闸群明渠调水工程的短期多目标优化调度方法。

背景技术

长距离明渠调水工程是解决地区间水资源分配不均，实现水资源合理配置的有效方法，目前长距离调水工程具有线路长、途径区域多、沿线相关建筑物多，水力联系复杂，调度难度巨大等难点，它是一个复杂的多目标优化调度问题，其具有高维性、非凸性、非线性性、而且约束条件众多，同时由于闸门开度只能为整数，导致了此问题变量为整型，又是一个复杂的整数规划问题。因此如何提出有效的方案提高输水效率和效益，保障工程安全成为亟待解决的问题。

对于长距离明渠调水工程的优化调度问题，目前的研究大多采用传统自动控制算法来求解，传统自动控制算法一般是通过输入渠池水位、流量等相关信息，输出闸门动作来实现整个渠道的控制操作，但是传统自动控制算法通常只考虑一个目标，无法兼顾多个目标，并且自动控制算法的闸门调节频次高，对于闸门的损耗也更加严重，再者就是对于大规模闸群的调节效果并不理想，无法满足实际工程的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多闸群明渠调水工程的短期多目标优化调度方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种多闸群明渠调水工程的短期多目标优化调度方法，包括以下步骤：

S1,构建一维非恒定流水动力模型，模拟计算获得整个系统的水位、流量过程，确定一维非恒定流水动力模型输入数据；

S2，构建多目标优化算法，耦合一维非恒定流水动力模型的优化调度模型；

S3，求解步骤S2中构建的优化调度模型，从而得到多组优化后的调度方案。

优选地，步骤S1具体包括：

S11，列出圣维南方程组：

S12,列出节制闸和分水口方程：

式中：Q表示节制闸过流流量，m³/s；m表示过流系数；e表示闸门开度，m；B表示过流宽度，m；Z_up表示闸前水位，m；Z_down表示闸后水位；

Q_i+1＝Q_i-q_j (3)

式中：Q_i+1表示后一个断面的流量，m³/s；Q_i表示前一个断面的流量，m³/s；q_j表示第j个分水口的分水流量，m³/s；

S13，将圣维南方程组(1)采用Preissmann格式离散，加上系统两端的边界条件，形成封闭的代数方程组，求解获得渠道内任一断面的水位和流量。

优选地，步骤S2具体包括：