本文選題：跨流域引水 + 生態(tài)調(diào)度�。� 參考：《大連理工大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：隨著水利工程的修建對(duì)河道生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的影響越來越突出,生態(tài)目標(biāo)開始逐漸受到人們的重視,并被考慮到水庫的調(diào)度決策當(dāng)中。跨流域引水條件下,為了節(jié)約高額的長距離引水成本,調(diào)度中不僅需要考慮引水規(guī)則問題,還需要考慮對(duì)受水區(qū)各用水戶的供水規(guī)則以及受水區(qū)的生態(tài)環(huán)境問題。在綜合考慮引水、供水、生態(tài)等問題的條件下,水庫的調(diào)度情景變得更加復(fù)雜,不但會(huì)遇到求解多目標(biāo)Pareto解集的困難,而且面對(duì)眾多的調(diào)度方案也難于作出滿意決策。因此,對(duì)于考慮生態(tài)目標(biāo)的水庫引水與供水聯(lián)合調(diào)度研究,建立一套基于生態(tài)目標(biāo)及調(diào)度方案的確定、多目標(biāo)調(diào)度模型的求解技術(shù)、多目標(biāo)調(diào)度方案的優(yōu)選決策方法等問題的研究體系,具有重要意義。本文以碧流河水庫為研究對(duì)象,系統(tǒng)地研究了跨流域引水條件下,生態(tài)環(huán)境目標(biāo)的確定、計(jì)算方法以及生態(tài)調(diào)度方案的設(shè)計(jì)等問題,在構(gòu)建考慮生態(tài)目標(biāo)的水庫引水與供水聯(lián)合調(diào)度模型的基礎(chǔ)上,對(duì)模型的優(yōu)化求解以及多目標(biāo)方案的優(yōu)選決策方法等進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容及成果如下：(1)首先對(duì)研究區(qū)概況、入庫資料、供水任務(wù)等進(jìn)行介紹與復(fù)核。然后利用水文情勢(shì)變化分析法-RVA法分析了水庫現(xiàn)狀條件下的河流生態(tài)水文情勢(shì),發(fā)現(xiàn)33個(gè)生態(tài)水文指標(biāo)中,嚴(yán)重改變的有19個(gè),中度改變的有11個(gè),輕度改變的只有3個(gè),水文整體改變程度達(dá)83.71%。最后依據(jù)上述情勢(shì)變化,分析了水庫實(shí)施跨流域引水,并考慮生態(tài)目標(biāo)的必要性。(2)建立了最大引水能力條件下,以壩下最小生態(tài)徑流為生態(tài)目標(biāo)的調(diào)度模型。根據(jù)水庫各時(shí)段的來水、用水及引水工程管道輸水能力,制定了最大引水能力條件下的引水分配規(guī)則。基于引水扣除壩下最小生態(tài)徑流外,其它全部用于增加工業(yè)與生活供水的原則求解調(diào)度模型,發(fā)現(xiàn)實(shí)施壩下最小生態(tài)徑流后,33個(gè)生態(tài)水文指標(biāo)中,重度改變的仍然高達(dá)17個(gè),中度改變的為9個(gè),輕度改變的7個(gè),水文整體改變程度為79.95%,變化程度仍然很高。得出壩下最小生態(tài)徑流法對(duì)水庫下游河道生態(tài)水文情勢(shì)改善不顯著的結(jié)論。(3)根據(jù)水文指標(biāo)與生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)關(guān)系,結(jié)合碧流河水庫下游河道魚類多樣性減少等生態(tài)環(huán)境問題,利用主成分分析法,確定了水庫調(diào)度的生態(tài)目標(biāo)。并針對(duì)傳統(tǒng)RVA法對(duì)落在閾值范圍外的水文指標(biāo)無法進(jìn)行描述,導(dǎo)致對(duì)徑流系列評(píng)價(jià)不準(zhǔn)確的缺陷,提出了高斯隸屬度函數(shù)的生態(tài)目標(biāo)計(jì)算法,使調(diào)度后徑流系列能夠在量值、延時(shí)、頻率等各個(gè)方面,最大程度地接近于天然徑流系列。另外,通過不同用水戶供水量分配情景下,生態(tài)徑流約束法與生態(tài)調(diào)度線法兩種不同生態(tài)調(diào)度方案的調(diào)度結(jié)果對(duì)比,從水庫整體效益最優(yōu)角度,確定了跨流域引水條件下,水庫對(duì)工業(yè)與生活、農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境的供水量分別為3.4×108m3、0.4×108m3和1.6×108m3。(4)為了進(jìn)一步減少引水成本,提出了根據(jù)水庫時(shí)段來水及用水,按照引水上、下限制線控制引水量的調(diào)度方法,并建立了考慮生態(tài)目標(biāo)的水庫引水與供水聯(lián)合調(diào)度模型。模型考慮工業(yè)與生活、農(nóng)業(yè)、生態(tài)、引水等問題,以工業(yè)與生活缺水指數(shù)、農(nóng)業(yè)缺水指數(shù)、生態(tài)整體滿足度、引水量為調(diào)度目標(biāo),決策變量包括工業(yè)與生活、農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境等供水調(diào)度線上的時(shí)段水位參數(shù),以及引水上、下線上的水位參數(shù),共計(jì)36+16+36×3=160個(gè)。(5)針對(duì)引水與供水聯(lián)合調(diào)度模型維數(shù)高,求解困難的問題,提出了利用sobol'敏感性分析對(duì)優(yōu)化問題進(jìn)行預(yù)處理的方法,以提高優(yōu)化搜索的效率與質(zhì)量。首先,通過sobol'法分析確定不同調(diào)度線上對(duì)不同調(diào)度目標(biāo)敏感的時(shí)段水位參數(shù)。然后,利用敏感參數(shù)局部優(yōu)化得到的可行解作為初始解,進(jìn)行全局參數(shù)優(yōu)化。該種優(yōu)化方法與未對(duì)初始解作任何預(yù)處理的全局優(yōu)化方法相比,在優(yōu)化搜索效率、最終可行解質(zhì)量以及搜索運(yùn)行時(shí)間等方面,都有顯著提高。(6)利用可視化工具、邊際效益分析以及模糊優(yōu)選等方法,提出了將圖形展示與數(shù)學(xué)分析相結(jié)合的多目標(biāo)方案逐步優(yōu)選決策方法。首先,通過AeroVis可視化分析工具,對(duì)Pareto前沿解作形象、直觀地可視化展示,通過兩兩目標(biāo)間的非支配排序比較,并結(jié)合決策者對(duì)不同目標(biāo)的決策偏好信息,得到初步?jīng)Q策可行解集。然后,利用邊際效益分析以及模糊優(yōu)選兩種方法,對(duì)初步?jīng)Q策的可行解集進(jìn)行再次優(yōu)選,得到考慮目標(biāo)改進(jìn)效益以及目標(biāo)重要性程度兩種不同決策方法下的再次決策可行解集。最后,通過有限可行方案目標(biāo)間的比較分析,得到跨流域引水條件下,水庫引水與供水聯(lián)合調(diào)度的最終滿意方案。
[Abstract]:Based on the study of water diversion , water supply and ecology , the paper systematically studies the water supply rules and the optimal decision - making method of multi - objective scheme . ( 2 ) According to the water , water and water diversion capacity of the lower reaches of the reservoir , the water diversion allocation rule is established under the condition of maximum water diversion capacity . According to the water , water and water diversion capacity of the water diversion project in different periods of the reservoir , the ecological goal of reservoir dispatching is determined . ( 4 ) In order to further reduce the cost of water diversion , the paper puts forward a method for controlling the water diversion quantity according to the water and water according to the reservoir period , and establishes a combined dispatching model of reservoir diversion and water supply considering the ecological goal . ( 6 ) Using the method of visualization tools , marginal benefit analysis and fuzzy optimization , this paper presents a multi - objective scheme step - by - step optimization method combining graphic display and mathematical analysis . First , through the aeroVis visual analysis tool , the Pareto front is visualized and visually displayed . Then , the feasible solution set of preliminary decision is obtained by comparing the non - dominant ranking between the two targets and combining the decision - making preference information of the decision makers to different goals . Finally , the final satisfactory solution of the joint dispatching of the diversion and water supply of the reservoir is obtained through the comparative analysis between the targets of the limited feasible schemes .

【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TV697.11
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本文編號(hào)：1829726