基于DPSA算法的_单库_单站_水资源优化调度方法研究

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1、灌溉排水学报２０１５年２月第３４卷第２期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄＤｒａｉｎａｇｅ文章编号：１６７２－３３１７（２０１５）０２－００３７－０４基于ＤＰＳＡ算法的“单库－单站”水资源优化调度方法研究史振铜１，程吉林１，杨树滩２，常本春２，蒋咏２（１．扬州大学水利与能源动力工程学院，江苏扬州２２５００９；２．江苏省水资源服务中心，南京２１００２９）摘要：提出了单座水库与单座补水泵站水资源优化调度的非线性数学模型，模型以年内各时段的缺（弃）水量的平方最小为目标函数，各时段水库供水量和

2、泵站引提水量为决策变量，各时段水库库容为状态变量，以年调节水库可供水量、泵站年引提水总量、水库与补水泵站的联合运行准则（泵站闲时补库、忙时供水）等为约束条件，并以南水北调东线一期江苏境内“骆马湖－皂河站”为实例，采用动态规划逐次逼近法进行求解。结果表明，相同供水保证率时，５０％、７５％、９５％来水频率下泵站补水量、缺水量、弃水量比常规调度均有减少。关键词：水库；泵站；优化调度；动态规划；逐次逼近中图分类号：ＴＶ２１４文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．１３５２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｇｐｓ．２０１５．０２．

3、００９史振铜，程吉林，常本春，等．基于ＤＰＳＡ算法的“单库－单站”水资源优化调度方法研究［Ｊ］．灌溉排水学报，２０１５，３４（２）：３７－４０．［１－２］［３－４］［５］［６－７］近几十年来，国内外学者采用线性规划、动态规划等传统优化算法以及遗传、蚁群、粒子群等智能优化算法对水库水资源优化调度的模型及方法开展了研究，并取得了一定的成果，但均未涉及水库补水泵站的年用水总量控制约束以及水库－泵站调度准则约束。为此，在研究水库水资源优化调度模型的基础上，针对单座水库与单座补水泵站的联合调度问题，提出“

4、单库－单站”水资源优化调度模型，考虑水库补水泵站的年用水总量以及水库与补水泵站的联合运行约束，可实现泵站“闲时补库、忙时供水”的联合调度方式。并将该模型应用于南水北调东线一期江苏段“骆马湖－皂河站”工程中，采用动态规划逐次逼近法对其进行求解，获得最优运行策略，并与常规调度方法进行比较。１“单库－单站”水资源优化调度模型１．１模型的建立以单座年调节水库和单座补水泵站为研究对象，以年内各时段的缺［３］（弃）水量的平方最小为目标函数，各时段水库供水量ｘｉ和泵站引提水量ｙｉ为决策变量，各时段水库库容Ｖｉ

5、为状态变量，以水库可供水总量、泵站年引提水总量、水库－泵站调度准则、水库蓄水库容等为约束条件，建立“单库－单站”水资源优化调度模型。模型概化如图１所示。１）目标函数对于水量相对丰沛地区的年调节水库的水资源优化调度模型，目标图１“单库－单站”水资源优化函数可采用年内各时段内的缺（弃）水量的平方最小为目标函数，即：调度概化图Ｎ（ｘ）２，（１）ｍｉｎＺ＝ｉ＋ｙｉ－Ｒｉ－ＷＤｉｉ＝１收稿日期：２０１４－０９－１１基金项目：国家自然科学基金项目（６０９７４０９９）；教育部博士点基金项目（２００９３２５０

6、１１０００２）；江苏省属高校自然科学重大项目（０９ＫＪＡ５７０００１）；江苏省水利科技项目（２０１３０３７）；江苏省２０１３年度普通高校研究生科研创新计划项目（校助ＣＸＬＸ１３＿９０９）作者简介：史振铜（１９８６－），男，山东章丘人。博士研究生，主要从事水利规划与管理研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｚｔ８６０３２４＠１２６．ｃｏｍ通讯作者：程吉林（１９６３－），男，江苏常熟人。教授，主要从事水利规划优化理论与应用研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｌｃｈｅｎｇ＠ｙｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ３７式中：ｉ＝１，２，３，…，Ｎ，表示

7、各个时段；Ｎ为时段总数；Ｒ为ｉ时段区间用水户需水量（ｍ３）；ＷＤ为外调水量ｉｉ（ｍ３），按南水北调一期工程预案考虑，作为常量。２）约束条件①水量平衡约束：水库的来水、蓄水和供水之间的水量平衡关系。Ｖｉ＝Ｖｉ－１＋ＬＳｉ＋ｙｉ－ｘｉ－ＷＤｉ－Ｃｉ－ＥＦｉ，（２）式中：Ｖ、Ｖ为ｉ、ｉ－１时段的水库蓄水量（ｍ３）；ＬＳ、Ｃ、ＥＦ为ｉ时段的水库来水量、水库弃水量、水库蒸发ｉｉ－１ｉｉｉ与渗漏量（ｍ３）；其他参数同前。②年调节水库的可供水量约束：ｘ１＋ｘ２＋…＋ｘＮ≤ＳＫ，（３）式中：ＳＫ为年调节水库的年

8、可供水量（ｍ３）。③泵站年引提水总量约束：考虑到水资源短缺现状和水资源开发利用控制红线等要求，各受水区分配水总量是一定的，通过引提泵站进行补水，要满足年引提水总量要求。ｙ１＋ｙ２＋…＋ｙＮ≤ＢＺ，（４）式中：ＢＺ为泵站年引提水总量（ｍ３）。④库站联合调度约束：ＮＮｘｉ＋ｙｉ≤ＳＫ＋ＢＺ。（５）ｉ＝１ｉ＝１３），根据式（１）确定水库－泵站调度准则⑤水库－泵站调度准则约束：以Ｖｍａｘ为水库最大兴利蓄水库容（ｍ约束。当Ｖｉ≤Ｖｍａｘ时：ｘｉ＝ＬＳｉ＋ｙｉ－（Ｖｉ－Ｖｉ－１）－ＷＤｉ－ＥＦｉ；Ｃｉ＝