南水北调东线工程江苏段多目标优化调度研究.pdfVIP

水 利 学 报 2018年11月 SHUILI XUEBAO 第49卷 第11期 文章编号：0559-9350（2018）11-1313-15 南水北调东线工程江苏段多目标优化调度研究 1 2 2 1 2 1 郭玉雪 ，张劲松 ，郑在洲 ，方国华 ，薛刘宇 ，闻 昕 （1. 河海大学，江苏 南京 210098；2. 江苏省水利厅，江苏 南京 210029） 摘要：考虑南水北调东线工程供水目标、经济成本以及系统稳定性特点，本文以受水区生活、工业以及农业用水 供水量最大，梯级总抽水量最小以及调水峰值最小5个目标为优化目标，构建了南水北调东线工程江苏段水资源 优化调度模型。在此基础上，针对传统多目标蛙跳算法（MOSFLA）存在多样性差，后期易陷于局部最优解等缺 点，本文提出了一种改进的多目标蛙跳算法（MQSFLA），通过引入实数量子编码、采用改进的量子旋转门局部更 新策略以及基于动态外部档案集维护Pareto非劣解的方式，改善传统MOSFLA。分别基于MQSFLA和MOSFLA求 解3种典型来水条件下的多目标优化模型，分析不同目标之间的关系，提出调蓄湖泊群联合优化调度和水量调配 方案。结果表明：MQSFLA在多样性和收敛性方面都优于传统的MOSFLA，能得到更多高质量的非劣解集，更有 效协调供水以及抽水的矛盾，满足不同来水条件下多水源相互补给的多目标优化调度，为南水北调东线工程江苏 段的运行管理提供理论依据和科学支撑。 关键词：多目标；南水北调东线工程江苏段；水资源优化调度；改进的多目标蛙跳算法；动态外部档案集 中图分类号：TV213.9 文献标识码：A doi：10.13243/ki.slxb 1 研究背景 随着社会经济的发展和人口规模的增长，我国水资源时空分布不均导致的水资源短缺问题日益 突出。为解决缺水地区的水资源紧张状况，如何实施跨流域调水工程，在时空上重新合理分配水资 源，实现优化调度已成为当前研究的热点之一。南水北调东线工程作为我国重大的跨流域调水工程 之一，是调节区域水资源时空分布不均，缓解我国北方水资源严重短缺问题的重大战略性基础设 施。南水北调东线工程江苏段作为东线工程起始段，地处淮河及沂沭泗流域的下游，旨在解决苏北 六市以及北方省市的水资源用水紧张问题。工程沿线调蓄湖泊和各梯级泵站，使南水北调东线水资 ［1］ 源系统具有较大的调蓄能力，能统筹调配江水、淮水及沂沭泗水，实现系统内水资源的互济互调 。 然而，目前工程运行调度主要根据一期工程试运行水量调度方案，尚未形成完善的湖泊群联合优化 调度和水量调配方案。因此，研究南水北调东线工程江苏段水资源优化调度，对提高工程的运行管 理水平，提出以调蓄湖泊和大型泵站工程为核心的骨干枢纽联合调度方案，具有重要意义。 近年来，众多学者从系统的概化方式、优化目标的选择以及模型的求解方法3个方面展开了对南 ［2］ 水北调东线工程江苏段优化调度的研究。早期研究主要集中于单目标问题：侍翰生等 以系统抽水量 及缺水量最小为目标建立水量调配模型，将问题简化为单目标问题，并采用基于动态规划与模拟退 ［3］ 火相结合的混合算法求解优化了工程水资源调度方案；王文杰等 建立江苏段水量优化调度数学模 ［4］ 型，模拟计算了3种不同保证率工况下的水量调配方案；王攀等 基于改进的量子遗传算法求解江苏 收稿日期：2018-06-26；网络出版日期：2018-11-29 网络出版地址：http：///kcms/detail/11.1882.TV