[發明專利]一種河湖補水的“兩庫—兩站”系統水資源優化調度方法

有效

• 申請號: 201811216569.6
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109002946B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 龔志浩;程吉林;龔懿;蔣曉紅;陳興;汪靚
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

1.一種河湖補水的“兩庫—兩站”系統水資源優化調度方法，河湖補水的“兩庫—兩站”系統由兩座水庫和兩座泵站組成，兩座水庫包括低庫和高庫，各自向獨立的用水戶供水，兩座泵站包括低庫補水泵站和高庫補水泵站，低庫補水泵站從外部河道中提水補充低庫，高庫補水泵站從低庫提水補充高庫；

系統優化調度方法包括以下步驟：

(1)獲取以下資料，具體包括：

①灌區水庫調度通常劃分的時段數T和對應各時段的長度N_i；

②代表年內水庫各時段的來水量LS_1,i，LS_2,i(i＝1,2,…,T)；

③代表年內灌區各時段的需水量YS_1,i，YS_2,i(i＝1,2,…,T)；

④低庫、高庫的特性資料：水庫初始庫容V_1,0，V_2,0，庫容上下限和

⑤低庫補水泵站、高庫補水泵站的特性資料：設計提水流量Q₁，Q₂和實際的年總提水量資料；

⑥當地水行政部門分配的水權資料，主要指系統從外部河道引水的年允許提水總量BZ₁；

(2)系統分解，將“兩庫—兩站”系統水資源優化調度模型分解為高庫及其補水泵站系統和低庫及其補水泵站系統兩個子系統水資源優化調度模型；

①高庫及其補水泵站

目標函數：

式中：F₂為高庫及其補水泵站子系統年內各時段缺水量平方和；X_2,i為高庫及其補水泵站子系統第i時段的供水量；YS_2,i為高庫及其補水泵站子系統第i時段的需水量；

約束條件：

Y_2,i≤Q₂×N_i (3)

V_2,i＝V_2,i-1+LS_2,i-X_2,i+Y_2,i-PS_2,i-EF_2,i (4)

V_2,i^m≤V_2,i≤V_2,i^M (5)

式中：LS_2,i為高庫在時段i的入庫徑流量；BZ₂為高庫補水泵站的年允許提水量；Y_2,i為高庫補水泵站在i時段內的提水量；Q₂為高庫補水泵站的設計流量；N_i為時段i的長度；V_2,i和V_2,i-1分別為高庫在i和i-1時段末的蓄水量；PS_2，i為高庫在i時段的棄水量；EF_2,i為高庫在i時段的水量損失；為高庫在i時段的蓄水量下限；為高庫在i時段的蓄水量上限；

②低庫及其補水泵站

目標函數：

式中：F₁為低庫及其補水泵站子系統年內各時段缺水量平方和；X_1,i為低庫及其補水泵站子系統第i時段的供水量；YS_1,i為低庫及其補水泵站子系統第i時段的需水量；Y_2,i為高庫補水泵站在i時段內從低庫中提取的水量；

約束條件：

Y_1,i≤Q₁×N_i (8)

V_1,i＝V_1,i-1+LS_1,i-X_1,i+Y_1,i-PS_1,i-EF_1,i (9)

V_1,i^m≤V_1,i≤V_1,i^M (10)

式中：BZ₁為低庫補水泵站年允許提水量，即當地水行政部門分配的水權；Y_1,i為低庫補水泵站在i時段內的提水量；Q₁為低庫補水泵站的設計流量；V_1,i和V_1,i-1分別為低庫在i和i-1時段末的蓄水量；PS_1,i為低庫在i時段的棄水量；EF_1,i為低庫在i時段的水量損失；為低庫在i時段的蓄水量下限；為低庫在i時段的蓄水量上限；

(3)子系統優化

以高庫補水泵站的允許提水量BZ₂為協調變量，令其在未優化前實際年提水總量和高庫實際年缺水總量之間，按滿足系統調度精度要求的步長d離散，對高庫及其補水泵站子系統進行優化，獲得高庫年內各階段缺水量平方和F₂、供水量過程X_2,i、棄水量過程PS_2,i及其補水泵站的提水量過程Y_2,i；將高庫補水泵站的提水量Y_2,i作為需水量之一代入低庫及其補水泵站系統的優化模型，獲得低庫年內各階段缺水量平方和F₁、供水量過程X_1,i、棄水量過程PS_1,i及其補水泵站的提水量過程Y_1,i；

(4)系統協調

以系統年內各階段缺水量平方和F為因變量，F＝F₁+F₂，以高庫補水泵站的允許提水量BZ₂為自變量進行回歸分析，確定最佳的F和BZ₂取值及其對應的兩座水庫和泵站的調度過程，最終獲得“兩庫-兩站”系統的優化調度方案。