[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

摘要

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。

主权项

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，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，其特征在于，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：F=minZ=minΣh=1RΣi=1N(Gh,i+Σk=1MYBh,k,i-YSh.i)2---(1)]]>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；Gh，i、YSh，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；YBh，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。二、模型求解1.数据准备，具体包括：将1年划分为N个时段，并确定各时段长度；测定各水库初始库容Vh，0；确定各水库年可供水总量SKh、死库容Vh，min、防洪限制水位对应的库容Vh，P、以及兴利库容Vh，min+Δh，1；测量和计算各水库各时段来水量LSh，i、蒸发与渗漏量EFh，i，h＝1，2，…R；确定各补渠泵站年允许提水总量BZh，k，k＝1，2，…M；测定不同时段扬程Hh，k，i下运行的提水流量Qh，k，i及对应的ηz，h，k，i、ηmot，h，k、ηint，h，k；确定各时段各受水区的作物需水量YSh，i，h＝1，2，......R；i＝1，2，…，N。2.将直接补渠的“多库‑多站”大系统模型分解为R个直接补渠的单库‑多站水资源优化配置数学模型，目标函数为：Fh=minZh=minΣi=1N(Gh,i+Σk=1MYBh,k,i-YSh,i)2---(14)]]>3.对直接补渠的单库‑多站水资源优化配置数学模型进行优化，从末级无外调水量要求的单库‑多站系统出发，依次进行单库‑多站系统水资源优化配置，具体包括：(1)利用动态规划逐次逼近对单座水库‑多站系统水资源优化配置子模型求解，获得的水库供水量过程Gh，i和泵站群补渠总水量过程Yh，i作为原模型最优解，同时还获得目标函数最优值，水库最优弃水量过程PSh，i，以及上一级水库对其的补库水量过程BKh，i，其中，h＝1，…R；i＝1，…N。(2)利用分解‑动态规划聚合方法对补群泵站群二级子系统模型求解，获得满足第i时段泵站群目标提水总量Yh，i的Lh，i值，以及对应的各泵站最优补水量组合YBh，k，i*k＝1，2，…M。4.获得多水库‑多泵站系统中每个水库各时段供水量Gh，i、外调水量WDh，i、弃水量PSh，i、上一级水库最优补库水量BKh，i，以及对应的各补渠泵站补水量YBh，k，i过程，h＝1，2，…，R。