[發明專利]一種山丘區“長藤結瓜”型多水庫系統水資源優化調度方法

有效

• 申請號: 201910918556.1
• 申請日: 2019-09-26
• 公開（公告）號: CN110675281B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 程吉林;龔志浩;蔣曉紅;龔懿;陳興
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: 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

本發明屬于灌區水資源優化配置技術領域，具體涉及一種山丘區“長藤結瓜”型多水庫系統水資源優化調度方法，具體步驟如下：（1）通過實測或向灌區管理部門咨詢，搜集計算所需的相關資料；（2）系統分解，將多水庫系統水資源優化調度模型分解為若干個單水庫子系統水資源優化調度模型；（3）采用動態規劃對單水庫子系統進行優化；（4）采用動態規劃對大系統進行聚合，最終獲得多水庫系統的優化調度方案。本發明建立了相應的水資源優化調度數學模型，在分解聚合理論的基礎上采用動態規劃求解子系統模型和聚合模型，可獲得一定供水期內受水區最小缺水量、對應的各水庫最優供水量和棄水量過程，解決多水庫系統季節性缺水，提高水資源的利用率。

技術領域

本發明涉及一種山丘區“長藤結瓜”型多水庫系統水資源優化調度方法，屬于灌區水資源優化配置技術領域。

背景技術

中國山丘區分布廣泛，占國土面積的70％以上，其耕地約占全國總耕地面積的50％，因此發展山丘區農業對保障國家糧食安全意義重大。蓄引提相結合的“長藤結瓜”型多水庫灌溉系統是中國古代山丘區勞動人民智慧的結晶，主要由首部骨干水庫、輸水渠道系統以及內部的小型水庫、塘堰等組成。由于渠道系統似藤，蓄水工程似瓜，故此得名。該系統不僅可以有效適應地形特點，還可以發揮灌區內部的調蓄作用，充分利用山丘區的雨水資源，有效地保障了山丘區農業的發展。

本質上，“長藤結瓜”灌溉系統的運行調度屬于多水庫聯合調度的范疇。千百年來，雖然山丘區勞動人民對于這類系統總結出了“聯合運用，分片包干”、“閑時灌塘，忙時灌田”等經驗性規律，但具體的調度過程卻缺乏科學的方法論支持。隨著氣候、作物、水政策的變化，傳統調度方法受到了嚴重的挑戰。尤其是最嚴格的水權制度實施后，年內區域水權被嚴格限定。為了在有限的水權下滿足農業灌溉要求，必須科學地、系統地優化“長藤結瓜”灌溉系統的調度方法，從而減少系統棄水，提高水資源利用率。

發明內容

本發明的目的是提供一種山丘區“長藤結瓜”型多水庫系統水資源優化調度方法，針對山丘區“長藤結瓜”型多水庫系統，建立了相應的水資源優化調度數學模型，在分解聚合方法的基礎上采用動態規劃求解子系統模型和聚合模型，可獲得一定供水期內受水區最小缺水量、對應的各水庫最優供水量和棄水量過程，解決多水庫系統季節性缺水，提高水資源的利用率。

本發明方案如下：一種山丘區“長藤結瓜”型多水庫系統水資源優化調度方法，包括優化調度系統，優化調度系統由1座大中型骨干水庫和n座小型水庫及其輸水渠道組成，n座小型水庫與大中型骨干水庫經輸水渠道貫通連接，各水庫獨立地向各自的灌區供水，小型水庫水量不足時，可通過輸水渠道從骨干水庫引水補庫，系統示意圖見圖1。系統優化調度方法具體步驟如下：

(1)通過實測或向灌區管理部門咨詢，搜集計算所需的相關資料，具體包括：

①灌區水庫調度通常劃分的時段數T，灌區包括大中型骨干水庫供水的灌區和小型水庫供水的灌區；

②代表年內所有水庫各時段的來水量LS_i,t(i＝1,2,…,n+1，t＝1,2,…,T)，水庫包括大中型骨干水庫、小型水庫；

③代表年內所有灌區各時段的需水量YS_i,t(i＝1,2,…,n+1，t＝1,2,…,T)；

④所有水庫的特性資料：水庫初始庫容V_i,0，庫容上限和下限(i＝1,2,…,n+1，t＝1,2,…,T)；

(2)系統分解，將多水庫系統水資源優化調度模型分解為n+1個單水庫子系統水資源優化調度模型。

目標函數：式中：f_i為水庫i年內各時段缺水量平方和；X_i,t為水庫i第t時段的供水量；YS_i,t為灌區i第t時段的需水量。

約束條件：