[發明專利]一種基于宏觀配置方案的水資源多目標均衡調度方法

有效

• 申請號: 201811620237.4
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109685685B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 王婷;劉羽;謝新民;楊朝暉;游進軍;賀華翔;馬真臻;曹巖;李麗琴
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06;G06Q10/06
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種基于宏觀配置方案的水資源多目標均衡調度方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1構建水資源宏觀配置模型，并運行得出最優的水資源宏觀配置方案；

S2概化水資源多目標均衡調度系統，并進行模型參數設置；

S3基于水資源宏觀配置方案，耦合多目標均衡調度模型的時間序列，目標函數和約束條件；

S4構建水資源多目標均衡調度模型，采用高斯優化混沌粒子群算法對模型進行求解并得到多目標均衡解；

S5判斷多目標均衡解是否滿足全時段、各計算分區最優均衡解，若不滿足，重復S4；若滿足，則輸出水資源多目標均衡調度最優解；

其中，步驟S3包括，

S31從模型計算時段的角度，耦合多目標均衡調度模型的時間序列；

S32從各用水戶需水量及自然狀態下各生態節點處旬均徑流量值兩個指標出發，耦合多目標均衡調度模型的目標函數；

S33從各水源可供水量及各用水戶需水量兩個指標出發，耦合多目標均衡調度模型的約束條件；

步驟S31耦合后的時間序列以旬為計算時段，通過事先根據各計算分區內生活、生產、生態需水的時間分布特征，對水資源宏觀配置模型的方案結果進行數據預處理；

生活用水、生態用水、工業用水需水量旬數據通過配置方案中的月數據平均求得；

農業用水參考當地農業灌溉制度表，根據農作物種類、種植結構及灌溉定額劃分成旬數據；

步驟S32目標函數的耦合，在社會效益目標中，以水資源宏觀配置方案生成的各分區各用水戶實際供水量耦合代替多目標均衡調度模型中的各用水戶需水量；在生態效益目標中，以宏觀配置方案所得的旬均徑流量值耦合代替自然狀態下旬均徑流量值；

耦合后的目標函數表達式為：

社會效益目標：

經濟效益目標：

生態效益目標：

式中，由水資源宏觀配置方案耦合得到的有W_tij、Nm_e,m，分別表示第t時段第j個計算分區內第i類用水戶需水量，萬m³，以及自然狀態下各生態節點處的旬均流量值，m³/s；

Gs_tij、Gg_tij、Gd_tij、Gr_tij分別表示第t時段第j個計算分區內地表水、地下水、外調水和再生水分別供給第i類用水戶水量，萬m³；

Bs_tij、Bg_tij、Bd_tij、Br_tij分別表示第t時段第j個計算分區內第i類用水戶分別從當地地表水、當地地下水、外調水及再生水取單位水量所產生的效益，元/萬m³；

Cs_tij、Cg_tij、Cd_tij、Cr_tij分別表示第t時段第j個計算分區內第i類用水戶分別從當地地表水、當地地下水、外調水及再生水取單位水量所需的費用，元/萬m³；

Nm_0,m表示實施調度后各生態節點處的旬均流量值，m³/s；M_m表示實施調度后與自然狀態下各生態節點的旬均流量值偏差百分率，％；

步驟S33的約束條件的耦合時，各水源供給各用水戶供水量之和不超過宏觀配置模型中各水源實際供水量；調度模型中各用水戶實際需水情況以水資源宏觀配置模型輸出的各計算分區內各用水戶供水量耦合代替，并根據不同用水戶用水保證率的高低調整各水源在不同用水戶之間的供水比例；

耦合后的約束條件表達式為：

(1)各水源供水能力約束

當地地表水可供水量約束：

當地地下水可開采量約束：

外調水可供水量約束：

再生水可供水量約束：

式中，由水資源宏觀配置方案耦合得到的有Ws_tj、Wg_tj、Wd_tj、Wr_tj，分別表示第t時段第j個計算分區內當地地表水、當地地下水、外調水及再生水的實際可供水量，萬m³；

(2)各用水戶需水能力約束

城鎮生活需水量約束：W_t1j≤Gs_t1j+Gg_t1j+Gd_t1j≤U_t1j；

農村生活需水量約束：W_t5j≤Gs_t5j+Gg_t5j+Gd_t5j≤U_t5j；

河道外生態需水量約束：β_sW_t3j≤Gs_t3j+Gg_t3j+Gd_t3j+Gr_t3j≤U_t3j；

工業、農業需水量約束：G_t2j+G_t4j≤Max{(W_t2j+W_t4j),(W_tj-G_t1j-G_t3j-G_t5j)}；

G_t1j＝Gs_t1j+Gg_t1j+Gd_t1j；

G_t2j＝Gs_t2j+Gg_t2j+Gd_t2j+Gr_t2j；

G_t3j＝Gs_t3j+Gg_t3j+Gd_t3j+Gr_t3j；

G_t4j＝Gs_t4j+Gg_t4j+Gd_t4j+Gr_t4j；

G_t5j＝Gs_t5j+Gg_t5j+Gd_t5j；

式中，由水資源宏觀配置方案耦合得到的有W_t1j、W_t2j、W_t3j、W_t4j、W_t5j、W_tj，分別表示第t時段第j個計算分區內城鎮生活、工業及三產、河道外生態、農業、農村生活需水量以及各用水戶需水總量，萬m³；

U_t1j、U_t3j、U_t5j分別表示第t時段第j個計算分區內城鎮生活、河道外生態及農村生活預測需水量，萬m³，在水資源宏觀配置模型前計算求得；

β_s表示河道外生態需水量滿足系數，β_s≤1；

G_t1j、G_t2j、G_t3j、G_t4j、G_t5j分別表示第t時段第j個計算分區內各種水源給城鎮生活、工業及三產、河道外生態、農業及農村生活總供水量，萬m³。