[發明專利]一種調水工程水量的優化調度方法

在審

• 申請號: 202210152074.1
• 申請日: 2022-02-18
• 公開（公告）號: CN114548546A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 李宗坤;黃婕妤;葛巍;王娟;王特
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;G06N3/00
• 代理公司: 鄭州芝麻知識產權代理事務所(普通合伙) 41173
• 代理人: 董曉勇

本發明公開了一種調水工程水量的優化調度方法，改善了現有技術中跨流域調水工程的水量調度仍須優化的問題。該發明含有步驟1、構建多目標調度模型；步驟2、NSGA?II算法求解；步驟3、構建評價指標體系；步驟4、基于博弈論的組合賦權；步驟5、基于TOPSIS決策方法方案優選。該技術采用NSGA?II算法對模型進行求解，基于博弈論的組合賦權?TOPSIS的多屬性決策方法對求解的非劣方案集進行綜合評價，獲得引江濟淮河南段工程的最優水量調度方案，達到河南受水區的供水率有效提高，且各子區域的缺水量顯著降低，有效緩解河南受水區水資源緊缺狀況和供需水矛盾，對實際工程未來的優化調度具有一定的應用價值。

技術領域

本發明涉及水利建設技術領域，特別是涉及一種調水工程水量的優化調度方法。

背景技術

隨著經濟快速發展和人口持續增長，天然降水時空不均導致的水資源供需矛盾問題日益嚴峻。為解決缺水地區的水資源需求，緩解供需矛盾，促進當地的社會經濟可持續發展，跨流域調水工程應時而生。如何對跨流域調水工程優化調度，實現水資源在時空上的合理分配，成為了當前的熱點研究之一。引江濟淮工程是國家新建的重大水利工程之一，自南向北劃分為：引江濟巢、江淮溝通、江水北送三大段。引江濟淮河南段屬于江水北送的一部分，也是工程的終點段，旨在解決豫北地區的城鄉用水，兼顧改善水生態環境。目前工程還在主體施工階段，尚未開始運行，還未形成完善的水量優化調度方案。因此，研究引江濟淮工程河南段水資源優化調度，對工程未來的實際運行管理具有重要意義和參考價值。

近年來，隨著跨流域工程的大量建設，國內外關于調水工程的優化調度研究也隨之增多。郭玉雪等以受水區內生活、工業、農業供水量最大，調水峰值最小和梯級總抽水量最小為目標，建立南水北調中線工程江蘇段的優化調度模型；張鍇慧等以受水區缺水量最小、工程效益最大為目標函數構建膠東地區多目標優化配置模型；李建美等基于NSGA-III算法對紅延河調水工程的多目標優化配置模型進行求解；劉彬等基于改進的人工魚群算法對引大濟潢工程受水區的水資源優化調度模型進行計算；Xu提出一種多目標參考點自適應進化算法對跨流域調水工程優化調度模型進行求解；Guo基于改進蛙跳算法為南水北調東線的水資源優化配置提供理論依據。王興菊等基于可變模糊集理論得到膠東調水的水量優化調度方案；王慶杰等利用權重融合的灰色關聯分析對水資源配置方案進行優選；Pammi提出一種基于綜合評價的框架對跨流域調水方案進行評價。總結上述研究發現，國內外學者主要從模型構建及求解和調度方案的決策優選2個方面對調水工程的優化調度進行研究。

發明內容

本發明改善了現有技術中跨流域調水工程的水量調度仍須優化的問題，提供一種緩解受水區水資源緊缺和供需水矛盾的調水工程水量的優化調度方法。

本發明的技術解決方案是，提供一種具有以下步驟的調水工程水量的優化調度方法：含有如下步驟：

步驟1、構建多目標調度模型；步驟2、NSGA-II算法求解；步驟3、構建評價指標體系；步驟4、基于博弈論的組合賦權；步驟5、基于TOPSIS決策方法方案優選。

優選地，所述步驟1中把各分區的缺水量最小作為衡量調度效果的目標，考慮泵站的耗能最小作為一個目標函數，其約束條件包括泵站工作能力約束、最大供水量約束、需水量約束和非負約束。

優選地，所述步驟2含有以下步驟，

步驟2.1、設置種群規模pop，迭代次數gen，將泵站提水能力、系統來水與需水情況進行初始化操作；

步驟2.2、在泵站提水能力限制范圍內初始化種群，計算初始化種群下的目標函數值，即受水區供水缺水量最小和泵站提水量最小，并對其進行快速非支配排序和個體擁擠距離計算；

步驟2.3、計算種群中個體適應度值，通過二進制錦標賽選擇、模擬二進制交叉和多項式變異使父代進行繁殖產生子代種群；