多目標(biāo)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度幻燈片

1、多目標(biāo)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度 專業(yè)年級(jí)：信息與計(jì)算科學(xué)06級(jí)2班 學(xué)生姓名：黃蓉 指導(dǎo)教師：李新有 合作指導(dǎo)教師：王正中 完成日期：2010年6月13日1多目標(biāo)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度摘要緒論多目標(biāo)水庫(kù)供水工程多目標(biāo)決策解決多目標(biāo)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學(xué)模型實(shí)例結(jié)論與展望參考文獻(xiàn)致謝2摘要 本文針對(duì)中型水庫(kù)運(yùn)行方式的特點(diǎn)，建立了工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水、居民生活用水以及第三產(chǎn)業(yè)用水等多功能運(yùn)行環(huán)境。運(yùn)用多目標(biāo)決策的原理以及方法，來解決多目標(biāo)水庫(kù)最優(yōu)化的問題。同時(shí)根據(jù)水庫(kù)徑流的大小，進(jìn)行具體分析豐水年、平水年和枯水年的情況，對(duì)水庫(kù)所在地區(qū)的人口以及經(jīng)濟(jì)進(jìn)行實(shí)際分析，通過對(duì)該地區(qū)水庫(kù)在各個(gè)用途的年需求量，再分別考慮水庫(kù)優(yōu)化后的最大

2、經(jīng)濟(jì)效益。在這里使用深圳市某水庫(kù)年徑流量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行規(guī)劃，得到該水庫(kù)的最優(yōu)化調(diào)度。 3 （1）分析闡述了水庫(kù)的水量平衡以及相關(guān)約束。 （2）分析闡述多目標(biāo)決策的理論，并結(jié)合水利水文學(xué)知識(shí)，建立多目標(biāo)興利調(diào)節(jié)計(jì)算模型。 （3）通過適當(dāng)假設(shè)和簡(jiǎn)化處理，系統(tǒng)地提出模型的求解分析原理。 （4）鑒于對(duì)深圳市某水庫(kù)年徑流量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)劃得到該水庫(kù)的最優(yōu)化調(diào)度,進(jìn)行分析并預(yù)測(cè)該水庫(kù)在將來的年份里的水資源分配。 論文進(jìn)行的主要工作，取得的主要結(jié)論以及創(chuàng)新性成果包括：4多目標(biāo)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度摘要緒論多目標(biāo)水庫(kù)供水工程多目標(biāo)決策解決多目標(biāo)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學(xué)模型實(shí)例結(jié)論與展望參考文獻(xiàn)致謝5緒論 1.1 研究背景

3、 英國(guó)一家慈善基金會(huì)發(fā)表了一篇報(bào)告說，由于水資源不能應(yīng)付人們對(duì)水的需求，因此，對(duì)于缺水的國(guó)家和地區(qū)，如何把有限的水資源得以充分的利用，并達(dá)到水資源的最大利用率，這是一個(gè)至關(guān)重要的問題。1.2 世界水庫(kù)水資源的利用 世界各國(guó)的發(fā)展實(shí)踐都已經(jīng)證明，在經(jīng)濟(jì)可開發(fā)的范圍內(nèi)，水能資源的開發(fā)程度越高，社會(huì)的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益越好。目前，世界各地都有水庫(kù)，但很難過分的估計(jì)它對(duì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的影響。最近幾十年，投入運(yùn)行的最大型水庫(kù)的庫(kù)容總量實(shí)質(zhì)上是在下降，這給環(huán)境及經(jīng)濟(jì)帶來了不良后果。因此，考慮水庫(kù)各方面用途的最優(yōu)結(jié)果及其重要。61.3多目標(biāo)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度研究現(xiàn)狀國(guó)外多目標(biāo)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度研究狀況我國(guó)多目標(biāo)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度研究

4、現(xiàn)狀1.4 本文研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)本文研究?jī)?nèi)容（1）分析了多目標(biāo)水庫(kù)的理論以及供需關(guān)系。（2）詳細(xì)說明了多目標(biāo)決策理論解決多目標(biāo)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學(xué)模型，建立了水庫(kù)供水平衡方程以及優(yōu)化調(diào)度模型。（3）通過實(shí)例分析，列出了當(dāng)?shù)刂饕膸讉€(gè)供水功能，同時(shí)考慮到當(dāng)?shù)氐娜丝冢?jīng)濟(jì)等多方面因素，建立起適合當(dāng)?shù)氐亩嗄繕?biāo)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度模型并加以求解，得出相應(yīng)的結(jié)論。在今后的水庫(kù)的調(diào)度中，可以參照這一調(diào)度規(guī)則。研究方法及技術(shù)路線 本文以多目標(biāo)決策理論為基礎(chǔ)，根據(jù)多目標(biāo)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度特征，通過適當(dāng)簡(jiǎn)化，運(yùn)用多目標(biāo)決策理論方法，系統(tǒng)研究幾種常用的供水目標(biāo)，為水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)提出一定的規(guī)則。優(yōu)選其中比較重要的供水目標(biāo)，根據(jù)

5、當(dāng)?shù)氐膶?shí)情，建立起多目標(biāo)決策模型。利用極大模理想點(diǎn)法來計(jì)算，最終得到多目標(biāo)決策模型的弱有效解來解決當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情形。 7多目標(biāo)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度摘要緒論多目標(biāo)水庫(kù)供水工程多目標(biāo)決策解決多目標(biāo)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學(xué)模型實(shí)例結(jié)論與展望參考文獻(xiàn)致謝8多目標(biāo)水庫(kù)供水工程 2.1 年徑流的變化特征 通過水文監(jiān)測(cè)和編整，可以得到實(shí)測(cè)的年徑流量。對(duì)許多站年徑流量過程線圖的觀察和分析，可以看出年徑流變化的一些特性。 2.2 水庫(kù)供水規(guī)模與來水、用水的關(guān)系 天然水資源是客觀存在的，取決于非人為因素。其余3項(xiàng)則需要考慮社會(huì)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等條件加以優(yōu)化組合。近些年來，供水工程水庫(kù)的用途主要有發(fā)電、灌溉、防洪、居民生活用水以及航運(yùn)

6、等。多目標(biāo)水庫(kù)是指具有這些用途或者其中某些用途綜合起來的水庫(kù)。本文重點(diǎn)分析水庫(kù)常用的幾個(gè)比較重要的用途，如灌溉，居民生活用水，工業(yè)用水等。9多目標(biāo)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度摘要緒論多目標(biāo)水庫(kù)供水工程多目標(biāo)決策解決多目標(biāo)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學(xué)模型實(shí)例結(jié)論與展望參考文獻(xiàn)致謝10多目標(biāo)決策解決多目標(biāo)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學(xué)模型3.1 多目標(biāo)決策簡(jiǎn)介 多目標(biāo)決策問題的起源可以追溯到19世紀(jì)末，即1896年意大利經(jīng)濟(jì)學(xué)家V.Pareto首先在經(jīng)濟(jì)平衡的研究中提出了多目標(biāo)最優(yōu)化問題，引進(jìn)了被稱為pareto最優(yōu)的概念。3.2 多目標(biāo)最優(yōu)化問題的基本概念有效解、弱有效解、滿意解多目標(biāo)最優(yōu)化問題的評(píng)價(jià)函數(shù)法 評(píng)價(jià)函數(shù)法是把一個(gè)多目標(biāo)

7、問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)問題，而單目標(biāo)問題的目標(biāo)函數(shù)是重新構(gòu)造的，通常稱新構(gòu)造出來的單目標(biāo)函數(shù)為評(píng)價(jià)函數(shù)。在此使用的是理想點(diǎn)法中的極大模理想點(diǎn)法。3.3 多目標(biāo)決策求解多目標(biāo)水庫(kù)最優(yōu)化模型多目標(biāo)水庫(kù)問題的提出 某一大型水庫(kù)，用于 個(gè)目標(biāo)。已知該水庫(kù)所在地區(qū)供水能力為 以及各用途的水價(jià)為 ，每種用途年最大需水量為 。且盡可能的滿足第i個(gè)目標(biāo)的需水量；那么如何分配，使得各用途總的缺水量最小且水庫(kù)用于n個(gè)目標(biāo)的年總收益最大？11 建立多目標(biāo)決策模型 設(shè)該水庫(kù)用于各個(gè)用途的水量為 。綜合問題中給出的條件及相關(guān)關(guān)系，所考慮的水庫(kù)調(diào)度問題可歸結(jié)為具有多目標(biāo)的最優(yōu)化問題。 求解多目標(biāo)決策模型 用極大模理想點(diǎn)法來求解

8、。 12多目標(biāo)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度摘要緒論多目標(biāo)水庫(kù)供水工程多目標(biāo)決策解決多目標(biāo)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學(xué)模型實(shí)例結(jié)論與展望參考文獻(xiàn)致謝13實(shí)例 4.1 水庫(kù)簡(jiǎn)介水庫(kù)及該地區(qū)基本狀況分析 該水庫(kù)總庫(kù)容為580萬立方米，正常庫(kù)容為440萬立方米。多年平均徑流量為597萬立方米。水庫(kù)主要承擔(dān)該地區(qū)居民生活用水、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)灌溉以及服務(wù)業(yè)用水等需求。水庫(kù)主要功能目標(biāo)分析 （1）農(nóng)業(yè)灌溉 （2）工業(yè)用水 （3）服務(wù)業(yè)用水 （4）居民生活用水水庫(kù)調(diào)度的主要特點(diǎn) （1）徑流的隨機(jī)特性（2）水庫(kù)調(diào)度的持續(xù)性 （3）調(diào)度目標(biāo)多樣性 4.2 水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度模型的建立水庫(kù)水量平衡約束 水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度模型 本文主要涉及到該水庫(kù)4個(gè)主

9、要的功能：農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)用水、服務(wù)業(yè)用水以及居民生活用水。最后綜合給出的目標(biāo)條件及相互關(guān)系，得出模型如下 144.3 求解實(shí)例模型 通過該模型以及實(shí)例的求解，可以知道為滿足缺水量最小，同時(shí)使得供水量效益達(dá)到最大，滿足工業(yè)用水以及居民生活用水的調(diào)度方案為：農(nóng)業(yè)用水 ；工業(yè)用水 ；服務(wù)業(yè)用水 ；居民生活用水 。這樣就可以滿足提出的幾個(gè)簡(jiǎn)單的供水目標(biāo)了。當(dāng)用于更加復(fù)雜的水庫(kù)，即供水功能更多時(shí)，且所要達(dá)到的目標(biāo)更加廣泛時(shí)，也能利用這種模型以及求解模型的方法，同時(shí)通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)將模型具體化，使所構(gòu)建的模型更具說服力。4.4 實(shí)際情形分析同時(shí)根據(jù)水庫(kù)調(diào)度規(guī)定：在缺水的時(shí)候，優(yōu)先保證居民生活用水，其次是工業(yè)

10、用水，最后才是農(nóng)業(yè)用水和服務(wù)業(yè)用水。即首先限制農(nóng)業(yè)用水和服務(wù)業(yè)用水，其次限制工業(yè)用水，最后才是居民生活用水。在這里，例如農(nóng)業(yè)用水量，在今后的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，蔬菜面積會(huì)增加，而果樹面積會(huì)慢慢減少，因此總的農(nóng)業(yè)灌溉面積會(huì)相應(yīng)的發(fā)生變化；工業(yè)用水量，因?yàn)楣I(yè)是當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展中占主導(dǎo)地位，可以預(yù)測(cè)工業(yè)用水量會(huì)持續(xù)增加；服務(wù)業(yè)用水量，服務(wù)業(yè)正在慢慢的發(fā)展當(dāng)中，此地風(fēng)光秀麗，旅游業(yè)前景廣闊，那么服務(wù)業(yè)用水量在將來也會(huì)增加。居民生活用水量，由于每年外來人口的增加，且居民節(jié)水意識(shí)的增強(qiáng)，政府節(jié)水措施的一步步加強(qiáng)，因此居民用水量也會(huì)發(fā)生一定的變化。 15多目標(biāo)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度摘要緒論多目標(biāo)水庫(kù)供水工程多目標(biāo)決策解決多目標(biāo)

11、水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學(xué)模型實(shí)例結(jié)論與展望參考文獻(xiàn)致謝16結(jié)論與展望5.1 結(jié)論 從該地區(qū)的實(shí)際情形出發(fā)，建立了適合該地區(qū)的水庫(kù)供水平衡方程。根據(jù)該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)狀況以及農(nóng)業(yè)發(fā)展情形，居民的實(shí)際生活用水狀況，還有本地特有的第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，形成了該地區(qū)主要的供水目標(biāo)。通過對(duì)多目標(biāo)決策理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，以及上述成果的形成，逐漸建立起來多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度的模型并根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)得到解決。5.2 展望 本文雖然對(duì)多目標(biāo)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度等方面做了較為系統(tǒng)的研究，但由于時(shí)間所限，加之研究問題及影響因素的復(fù)雜性，對(duì)水庫(kù)平衡方面以及其它供水目標(biāo)等方面仍需作進(jìn)一步深入研究。對(duì)于其他的大型水庫(kù)，供水目標(biāo)會(huì)更多；對(duì)于一些大中城市，它的

12、供水系統(tǒng)會(huì)更加復(fù)雜。針對(duì)某些問題，應(yīng)具體問題具體分析。利用文本方法可以得到水庫(kù)利用的最大經(jīng)濟(jì)效益，這對(duì)衡量一個(gè)水庫(kù)在該地區(qū)的價(jià)值有一定的實(shí)際意義。 17多目標(biāo)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度摘要緒論多目標(biāo)水庫(kù)供水工程多目標(biāo)決策解決多目標(biāo)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學(xué)模型實(shí)例結(jié)論與展望參考文獻(xiàn)致謝18參考文獻(xiàn)1 劉俊民,余新曉.水文與水資源學(xué).北京:北京市園林業(yè)出版社,1999.9.2 葉宋峰.水文水利計(jì)算.武漢大學(xué):中國(guó)水利水電出版社,2005.3 趙宏興,謝立群.多目標(biāo)動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型在調(diào)蓄工程優(yōu)化調(diào)度中的應(yīng)用研究.遼寧 沈陽:遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院;沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué),2006.114 李鈺心.水資源系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度.北京:中國(guó)

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