灌区水资源优化调度及智能控制策略的研究
发布时间：2021-10-23 07:13
随着社会经济的迅速发展,水资源供需关系产生了严重的不平衡,如何协调这种供和需是当前研究学者们的热门课题。农业用水占据水资源使用的最大一部分,而灌区灌溉用水更是农业用水的主体。因此,做好灌区用水的科学性决策和优化调度必定是解决水资源短缺、缓解用水压力的重要途径。本文针对我国大型灌区作物需水量和地表水水源供水量之间的关系,以灌区灌溉需水量为供水目标,分别研究有无外调水源补水情况下灌区水资源在作物生育阶段期间的优化调度问题。具体研究内容和研究成果如下:1)结合作物的生长规律,利用水分生产函数建立作物需水量和作物产量的数学模型;通过Jensen公式求解作物各个生育阶段的水分敏感指数,进而得到水分敏感指数权重系数,权重系数值越大,表明作物处在需水关键期的可能性越大,对水的需求越大。利用两种方法计算作物需水量,并结合灌区有效降雨量,得到灌区内作物灌溉需水量。2)以灌区供水水库为研究对象,以解决多水源引水的供水调度问题为目的,构建供水不足条件下多水源引水的灌区供水优化模型,以灌区整体经济效益最大为目标函数,引水水库的可供水量为变量,利用区间规划算法,求解模型,得到最优的经济供水方案。3)研究灌区在非...
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
灌区水资源优化调度流程图
第2章基本理论和技术-15-法模型更适合研究作物不同生育阶段因缺水造成作物减产或绝产的作物产量之间的关系。乘法模型考虑前后阶段因缺水对最终作物产量的影响因素，而加法模型是把作物生长阶段划分为相互独立的，忽略了作物每个生育阶段对灌溉用水的缺少与作物产量的相互关系。乘法模型考虑到作物某一阶段因缺水导致作物死亡，其他阶段灌溉情况如何，最终都是绝产，更注重作物因该阶段缺水不仅对本阶段作物生长有影响，而且会影响后阶段的作物生长状况，进而会影响最终作物产量，因此，乘法模型更加适合研究灌区作物不同阶段的需水量和产量的关系。水分生产函数研究的是作物需水量与作物产量之间的关系，决策变量可以是灌溉用水水量和作物实际需水量，输出变量可以是作物单位面积的产量和边际产量，其中边际产量的一阶导数反应作物需水量变化引起的产量变化。作物水分生产函数图如图2（a）所示，表示作物产量和作物灌溉需水量之间的关系。（a）作物产量和作物灌溉需水量关系（b）作物产量和作物需水量的一阶导数关系图2作物水分生产函数从图2可知，只有在一定范围内aY随aET线性增加。当aY达到一定水平后，再继续增加则需要其他农业的措施。所以，在灌溉水量不足时，可以采用线性关系，即反应产量和需水量的关系，实验证明，这种关系只适合对作物产量要求不高的地区。随着灌溉水量的增加，作物产量与作物需水量出现了转折点，呈现二次抛
第2章基本理论和技术-17-等达到节约水资源的目的。所以最终需要对调度方案进行评价。水资源调度评价包括指标体系，通过确定某些指标最优，或者选择一些特定的结果，还可以根据某些目标的权重确定结果的优越程度。灌区水资源调度是集技术与管理为一体的大系统，通过一定的方式对灌区引水进行合理的调度，实现水资源最佳利用，主要以大型水库调度为主，结合控制理论、计算机程序、水利参数等，研究引水水库可供水量，保障这部分水经过渠首、干支渠等各级用水单元的引水过程，最终用于灌溉。强化统一调度，加强计划用水、严格控制总量、综合利用多种水资源，保障大型灌区灌溉的有序进行。构建数学模型是水资源调度中最重要的步骤，既可以反应真实水资源的实际特征，精度高，又可以简化流程，降低计算程度，以便易于操作和快速求解。水资源优化调度模型的构建步骤如下：1）确定目标函数和决策变量；2）确定对决策变量和目标函数的各种约束条件，例如等式约束，非等式约束或非负约束等；3）求解模型；4）编写程序，运行程序；5）计算结果并处理、分析、修正结果；6）输出优化调度结果。模型构建思路流程图如图3所示：图3模型构建思路流程图2.3遗传算法遗传算法（GeneticAlgorithm）是模仿生物的进化过程，通过自然条件下，遵循优胜劣汰原则，整个种群进化的过程，进化过程长，受外界条件的影响大[43]。若人为的干预种群的进化，则会以一定目的性，有选择进化，可以得到最优解的过
【参考文献】：
期刊论文
[1]跨区域调水多水源水库群系统供水联合优化调度多情景优化模型研究与应用[J]. 曹明霖,徐斌,王腊春,储晨雪,杜宝义,李昆朋. 南水北调与水利科技. 2019(06)
[2]灌区水量供需平衡分析[J]. 辛钰. 内蒙古水利. 2019(07)
[3]水资源规划与管理的利用与意义[J]. 曾庆凡. 科学技术创新. 2019(18)
[4]浅谈灌区水利工程改造技术应用[J]. 汪峰. 中国新技术新产品. 2018(17)
[5]彭曼公式在作物需水计算中的应用[J]. 金昕. 江淮水利科技. 2018(01)
[6]衡邵干旱走廊典型灌区水资源优化调度研究[J]. 刘元沛,盛东,山红翠,邹亮,徐幸仪. 湖南水利水电. 2016(05)
[7]都江堰人民渠灌区水资源优化调度的相关问题探讨[J]. 陈琳林. 黑龙江科技信息. 2016(29)
[8]大型灌区管理存在的问题及改进措施[J]. 隋兆军. 黑龙江科技信息. 2016(11)
[9]气候变化背景下四川省单季稻水分盈亏的变化特征[J]. 陈超,庞艳梅,潘学标. 自然资源学报. 2014(09)
[10]冀京津冬小麦灌溉需水量时空变化特征[J]. 胡玮,严昌荣,李迎春,周元花,刘勤. 中国农业气象. 2013(06)
博士论文
[1]黑河干流梯级水电站水库多目标优化调度研究[D]. 赵梦龙.西安理工大学 2019
[2]黄河干流灌区土壤墒情动态预测与用水需求模型研究[D]. 王玮.西安理工大学 2019
[3]辽浑太流域大型水库供水联合调度模型及规则研究[D]. 王强.大连理工大学 2015
[4]基于现代智能技术的灌区水资源优化调度研究[D]. 段春青.西安理工大学 2007
硕士论文
[1]新疆兵团第十三师水资源配置与优化模拟研究[D]. 李年亮.西安理工大学 2019
[2]六合区大泉水库灌区水资源优化调度[D]. 赵诣.扬州大学 2019
[3]渭南市抽黄供水工程水资源优化配置研究[D]. 雷澄.西安理工大学 2018
[4]灌区多水源复合系统水资源优化配置研究[D]. 刘银凤.东北农业大学 2016
[5]基于多目标遗传算法的灌区水资源优化调度研究[D]. 赵恩龙.长江科学院 2013
[6]区间线性规划的最优解与最优值[D]. 刘志涛.杭州电子科技大学 2012
[7]东雷二期抽黄灌区水资源调度问题研究[D]. 王丰收.西安理工大学 2002
[8]大型灌区水资源优化调度决策模型研究[D]. 苏里坦.河海大学 2001
本文编号：3452728
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
灌区水资源优化调度流程图
第2章基本理论和技术-15-法模型更适合研究作物不同生育阶段因缺水造成作物减产或绝产的作物产量之间的关系。乘法模型考虑前后阶段因缺水对最终作物产量的影响因素，而加法模型是把作物生长阶段划分为相互独立的，忽略了作物每个生育阶段对灌溉用水的缺少与作物产量的相互关系。乘法模型考虑到作物某一阶段因缺水导致作物死亡，其他阶段灌溉情况如何，最终都是绝产，更注重作物因该阶段缺水不仅对本阶段作物生长有影响，而且会影响后阶段的作物生长状况，进而会影响最终作物产量，因此，乘法模型更加适合研究灌区作物不同阶段的需水量和产量的关系。水分生产函数研究的是作物需水量与作物产量之间的关系，决策变量可以是灌溉用水水量和作物实际需水量，输出变量可以是作物单位面积的产量和边际产量，其中边际产量的一阶导数反应作物需水量变化引起的产量变化。作物水分生产函数图如图2（a）所示，表示作物产量和作物灌溉需水量之间的关系。（a）作物产量和作物灌溉需水量关系（b）作物产量和作物需水量的一阶导数关系图2作物水分生产函数从图2可知，只有在一定范围内aY随aET线性增加。当aY达到一定水平后，再继续增加则需要其他农业的措施。所以，在灌溉水量不足时，可以采用线性关系，即反应产量和需水量的关系，实验证明，这种关系只适合对作物产量要求不高的地区。随着灌溉水量的增加，作物产量与作物需水量出现了转折点，呈现二次抛
第2章基本理论和技术-17-等达到节约水资源的目的。所以最终需要对调度方案进行评价。水资源调度评价包括指标体系，通过确定某些指标最优，或者选择一些特定的结果，还可以根据某些目标的权重确定结果的优越程度。灌区水资源调度是集技术与管理为一体的大系统，通过一定的方式对灌区引水进行合理的调度，实现水资源最佳利用，主要以大型水库调度为主，结合控制理论、计算机程序、水利参数等，研究引水水库可供水量，保障这部分水经过渠首、干支渠等各级用水单元的引水过程，最终用于灌溉。强化统一调度，加强计划用水、严格控制总量、综合利用多种水资源，保障大型灌区灌溉的有序进行。构建数学模型是水资源调度中最重要的步骤，既可以反应真实水资源的实际特征，精度高，又可以简化流程，降低计算程度，以便易于操作和快速求解。水资源优化调度模型的构建步骤如下：1）确定目标函数和决策变量；2）确定对决策变量和目标函数的各种约束条件，例如等式约束，非等式约束或非负约束等；3）求解模型；4）编写程序，运行程序；5）计算结果并处理、分析、修正结果；6）输出优化调度结果。模型构建思路流程图如图3所示：图3模型构建思路流程图2.3遗传算法遗传算法（GeneticAlgorithm）是模仿生物的进化过程，通过自然条件下，遵循优胜劣汰原则，整个种群进化的过程，进化过程长，受外界条件的影响大[43]。若人为的干预种群的进化，则会以一定目的性，有选择进化，可以得到最优解的过
【参考文献】：
期刊论文
[1]跨区域调水多水源水库群系统供水联合优化调度多情景优化模型研究与应用[J]. 曹明霖,徐斌,王腊春,储晨雪,杜宝义,李昆朋. 南水北调与水利科技. 2019(06)
[2]灌区水量供需平衡分析[J]. 辛钰. 内蒙古水利. 2019(07)
[3]水资源规划与管理的利用与意义[J]. 曾庆凡. 科学技术创新. 2019(18)
[4]浅谈灌区水利工程改造技术应用[J]. 汪峰. 中国新技术新产品. 2018(17)
[5]彭曼公式在作物需水计算中的应用[J]. 金昕. 江淮水利科技. 2018(01)
[6]衡邵干旱走廊典型灌区水资源优化调度研究[J]. 刘元沛,盛东,山红翠,邹亮,徐幸仪. 湖南水利水电. 2016(05)
[7]都江堰人民渠灌区水资源优化调度的相关问题探讨[J]. 陈琳林. 黑龙江科技信息. 2016(29)
[8]大型灌区管理存在的问题及改进措施[J]. 隋兆军. 黑龙江科技信息. 2016(11)
[9]气候变化背景下四川省单季稻水分盈亏的变化特征[J]. 陈超,庞艳梅,潘学标. 自然资源学报. 2014(09)
[10]冀京津冬小麦灌溉需水量时空变化特征[J]. 胡玮,严昌荣,李迎春,周元花,刘勤. 中国农业气象. 2013(06)
博士论文
[1]黑河干流梯级水电站水库多目标优化调度研究[D]. 赵梦龙.西安理工大学 2019
[2]黄河干流灌区土壤墒情动态预测与用水需求模型研究[D]. 王玮.西安理工大学 2019
[3]辽浑太流域大型水库供水联合调度模型及规则研究[D]. 王强.大连理工大学 2015
[4]基于现代智能技术的灌区水资源优化调度研究[D]. 段春青.西安理工大学 2007
硕士论文
[1]新疆兵团第十三师水资源配置与优化模拟研究[D]. 李年亮.西安理工大学 2019
[2]六合区大泉水库灌区水资源优化调度[D]. 赵诣.扬州大学 2019
[3]渭南市抽黄供水工程水资源优化配置研究[D]. 雷澄.西安理工大学 2018
[4]灌区多水源复合系统水资源优化配置研究[D]. 刘银凤.东北农业大学 2016
[5]基于多目标遗传算法的灌区水资源优化调度研究[D]. 赵恩龙.长江科学院 2013
[6]区间线性规划的最优解与最优值[D]. 刘志涛.杭州电子科技大学 2012
[7]东雷二期抽黄灌区水资源调度问题研究[D]. 王丰收.西安理工大学 2002
[8]大型灌区水资源优化调度决策模型研究[D]. 苏里坦.河海大学 2001
本文编号：3452728
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3452728.html
