多目标水库优化调度幻灯片

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,多目标水库优化调度,专业年级：信息与计算科学06级2班,学生姓名：黄蓉,指导教师：李新有,合作指导教师：王正中,完成日期：2010年6月13日,1,多目标水库优化调度,摘要,绪论,多目标水库供水工程,多目标决策解决多目标水库优化调度的数学模型,实例,结论与展望,参考文献,致谢,2,摘要,本文针对中型水库运行方式的特点，建立了工业用水、农业用水、居民生活用水以及第三产业用水等多功能运行环境。运用多目标决策的原理以及方法，来解决多目标水库最优化的问题。同时根据水库径流的大小，进行具体分析丰水年、平水年和枯水年的情况，对水库所在地区的人口以及经济进行实际分析，通过对该地区水库在各个用途的年需求量，再分别考虑水库优化后的最大经济效益。在这里使用深圳市某水库年径流量的统计数据，进行规划，得到该水库的最优化调度。,3,（1）分析阐述了水库的水量平衡以及相关约束。,（2）分析阐述多目标决策的理论，并结合水利水文学知识，建立多目标兴利调节计算模型。,（3）通过适当假设和简化处理，系统地提出模型的求解分析原理。,（4）鉴于对深圳市某水库年径流量的统计数据进行规划得到该水库的最优化调度,进行分析并预测该水库在将来的年份里的水资源分配。,论文进行的主要工作，取得的主要结论以及创新性成果包括：,4,多目标水库优化调度,摘要,绪论,多目标水库供水工程,多目标决策解决多目标水库优化调度的数学模型,实例,结论与展望,参考文献,致谢,5,绪论,1.1 研究背景,英国一家慈善基金会发表了一篇报告说，由于水资源不能应付人们对水的需求，因此，对于缺水的国家和地区，如何把有限的水资源得以充分的利用，并达到水资源的最大利用率，这是一个至关重要的问题,。,1.2 世界水库水资源的利用,世界各国的发展实践都已经证明，在经济可开发的范围内，水能资源的开发程度越高，社会的经济、环境效益越好。目前，世界各地都有水库，但很难过分的估计它对经济和环境的影响。最近几十年，投入运行的最大型水库的库容总量实质上是在下降，这给环境及经济带来了不良后果。因此，考虑水库各方面用途的最优结果及其重要。,6,1.3多目标水库优化调度研究现状,国外多目标水库优化调度研究状况,我国多目标水库优化调度研究现状,1.4 本文研究内容及创新点,本文研究内容,（1）分析了多目标水库的理论以及供需关系。,（2）详细说明了多目标决策理论解决多目标水库优化调度的数学模型，建立了水库供水平衡方程以及优化调度模型。,（3）通过实例分析，列出了当地主要的几个供水功能，同时考虑到当地的人口，经济等多方面因素，建立起适合当地的多目标水库优化调度模型并加以求解，得出相应的结论。在今后的水库的调度中，可以参照这一调度规则。,研究方法及技术路线,本文以多目标决策理论为基础，根据多目标水库优化调度特征，通过适当简化，运用多目标决策理论方法，系统研究几种常用的供水目标，为水库优化调度的目标提出一定的规则。优选其中比较重要的供水目标，根据当地的实情，建立起多目标决策模型。利用极大模理想点法来计算，最终得到多目标决策模型的弱有效解来解决当地的实际情形。,7,多目标水库优化调度,摘要,绪论,多目标水库供水工程,多目标决策解决多目标水库优化调度的数学模型,实例,结论与展望,参考文献,致谢,8,多目标水库供水工程,2.1 年径流的变化特征,通过水文监测和编整，可以得到实测的年径流量。对许多站年径流量过程线图的观察和分析，可以看出年径流变化的一些特性。,2.2 水库供水规模与来水、用水的关系,天然水资源是客观存在的，取决于非人为因素。其余3项则需要考虑社会、技术、经济等条件加以优化组合。近些年来，供水工程水库的用途主要有发电、灌溉、防洪、居民生活用水以及航运等。多目标水库是指具有这些用途或者其中某些用途综合起来的水库。本文重点分析水库常用的几个比较重要的用途，如灌溉，居民生活用水，工业用水等。,9,多目标水库优化调度,摘要,绪论,多目标水库供水工程,多目标决策解决多目标水库优化调度的数学模型,实例,结论与展望,参考文献,致谢,10,多目标决策解决多目标水库优化调度的数学模型,3.1 多目标决策简介,多目标决策问题的起源可以追溯到19世纪末，即1896年意大利经济学家V.Pareto首先在经济平衡的研究中提出了多目标最优化问题，引进了被称为pareto最优的概念。,3.2 多目标最优化问题的基本概念,有效解、弱有效解、满意解,多目标最优化问题的评价函数法,评价函数法是把一个多目标问题转化为单目标问题，而单目标问题的目标函数是重新构造的，通常称新构造出来的单目标函数为评价函数。在此使用的是理想点法中的极大模理想点法。,3.3 多目标决策求解多目标水库最优化模型,多目标水库问题的提出,某一大型水库，用于 个目标。已知该水库所在地区供水能力为 以及各用途的水价为 ，每种用途年最大需水量为 。且尽可能的满足第i个目标的需水量；那么如何分配，使得各用途总的缺水量最小且水库用于n个目标的年总收益最大？,11,建立多目标决策模型,设该水库用于各个用途的水量为 。综合问题中给出的条件及相关关系，所考虑的水库调度问题可归结为具有多目标的最优化问题。,求解多目标决策模型,用极大模理想点法来求解。,12,多目标水库优化调度,摘要,绪论,多目标水库供水工程,多目标决策解决多目标水库优化调度的数学模型,实例,结论与展望,参考文献,致谢,13,实例,4.1 水库简介,水库及该地区基本状况分析,该水库总库容为,580,万立方米，正常库容为,440,万立方米。多年平均径流量为,597,万立方米。水库主要承担该地区居民生活用水、工业用水、农业灌溉以及服务业用水等需求。,水库主要功能目标分析,（,1,）农业灌溉 （,2,）工业用水 （,3,）服务业用水 （,4,）居民生活用水,水库调度的主要特点,（,1,）径流的随机特性（,2,）水库调度的持续性 （,3,）调度目标多样性,4.2,水库优化调度模型的建立,水库水量平衡约束,水库优化调度模型,本文主要涉及到该水库,4,个主要的功能：农业灌溉、工业用水、服务业用水以及居民生活用水。最后综合给出的目标条件及相互关系，得出模型如下,14,4.3 求解实例模型,通过该模型以及实例的求解，可以知道为满足缺水量最小，同时使得供水量效益达到最大，满足工业用水以及居民生活用水的调度方案为：农业用水,；工业用水 ；服务业用水 ；居民生活用水 。这样就可以满足提出的几个简单的供水目标了。当用于更加复杂的水库，即供水功能更多时，且所要达到的目标更加广泛时，也能利用这种模型以及求解模型的方法，同时通过相应的数据将模型具体化，使所构建的模型更具说服力。,4.4 实际情形分析,同时根据水库调度规定：在缺水的时候，优先保证居民生活用水，其次是工业用水，最后才是农业用水和服务业用水。即首先限制农业用水和服务业用水，其次限制工业用水，最后才是居民生活用水。,在这里，例如农业用水量，在今后的经济发展中，蔬菜面积会增加，而果树面积会慢慢减少，因此总的农业灌溉面积会相应的发生变化；工业用水量，因为工业是当地经济发展中占主导地位，可以预测工业用水量会持续增加；服务业用水量，服务业正在慢慢的发展当中，此地风光秀丽，旅游业前景广阔，那么服务业用水量在将来也会增加。居民生活用水量，由于每年外来人口的增加，且居民节水意识的增强，政府节水措施的一步步加强，因此居民用水量也会发生一定的变化。,15,多目标水库优化调度,摘要,绪论,多目标水库供水工程,多目标决策解决多目标水库优化调度的数学模型,实例,结论与展望,参考文献,致谢,16,结论与展望,5.1 结论,从该地区的实际情形出发，建立了适合该地区的水库供水平衡方程。根据该地区的经济状况以及农业发展情形，居民的实际生活用水状况，还有本地特有的第三产业的发展状况，形成了该地区主要的供水目标。通过对多目标决策理论知识的学习，以及上述成果的形成，逐渐建立起来多目标优化调度的模型并根据实际数据得到解决。,5.2 展望,本文虽然对多目标水库优化调度等方面做了较为系统的研究，但由于时间所限，加之研究问题及影响因素的复杂性，对水库平衡方面以及其它供水目标等方面仍需作进一步深入研究。对于其他的大型水库，供水目标会更多；对于一些大中城市，它的供水系统会更加复杂。针对某些问题，应具体问题具体分析。利用文本方法可以得到水库利用的最大经济效益，这对衡量一个水库在该地区的价值有一定的实际意义。,17,多目标水库优化调度,摘要,绪论,多目标水库供水工程,多目标决策解决多目标水库优化调度的数学模型,实例,结论与展望,参考文献,致谢,18,参考文献,1 刘俊民,余新晓.水文与水资源学.北京:北京市园林业出版社,1999.9.,2 叶宋峰.水文水利计算.武汉大学:中国水利水电出版社,2005.,3 赵宏兴,谢立群.多目标动态规划模型在调蓄工程优化调度中的应用研究.辽宁 沈阳:辽宁省水利水电勘测设计研究院;沈阳农业大学,2006.11,4 李钰心.水资源系统运行调度.北京:中国水利电力出版社,1996.5.,5 叶秉如.水资源系统优化规划和调度.北京:中国水利电力出版社2001,6 崔远来等.自优化模拟技术在多目标水库优化调度中的应用. 水电能源科学,1996.4.,7 刘伟,刘明丽.莲花水库优化调度研究.牡丹江水力发电总厂,2004.,8 颜竹丘.水能利用.北京:水利水电出版社,1986:519.,9 卢华友,郭元裕.利用多层递阶回归分析制定水库优化调度函数的研究.水力学报,1998,(12):10-13.,10 王亚芬.决策支持系统.西安:陕西科学技术出版社,1988:68109.,11 陈洋波,陈安勇.水库优化调度理论、方法、应用.湖北科学技术出版社,1995:106120.,12 陈洋波,曾碧球.水库供水发电多目标优化调度模型及应用研究.广东:中山大学,水资源与环境系，2004(35),4.,13 刘春月,刘云.多目标水库资源优化调度决策支持系统及应用.北京:北京交通大学,电子信息工程学院, 2007 .,14 深海.崔广柏.多水源多目标供水系统模拟模型研究J.中国农村水利水电.2003(6):4850.,15 正杰,胡铁松,崔远来等.水库多目标供水调度规则研究J.水科学进展.2005(6):115120.,16 守建,李怀恩,白玉慧等.多目标调度模型在尼山水库的应用J.水利发电学报.2006(2):7175.,17 嘉炀.水资源综合利用M.北京:中国水利水电出版社,1995.,18 兴菊,赵然杭.水库多目标优化调度理论及其应用研究J.水利学报,2003(3):104109.,19 庆华,白玉慧,倪红珍.节水灌溉方式的优化选择J.水利学报,2002(1):4751.,20 牛映武,杨文鹏等.运筹学（第二版）.西安交通大学出版社,2006,5（2）.,19,多目标水库优化调度,摘要,绪论,多目标水库供水工程,多目标决策解决多目标水库优化调度的数学模型,实例,结论与展望,参考文献,致谢,20,致谢,本文是在李新有教授和王正中教授的悉心指导下完成的。在论文的研究过程中，凝结着李新有教授和王正中教授的心血和汗水，二位老师高尚的品德、渊博的学识、乐观豁达的人生态度、勤奋严谨的工作作风给予我极大的影响和熏陶，使我在专业知识和品德修养上受益匪浅，同时也为我今后的学习和生活树立了榜样。在论文完成之际，谨向恩师致以崇高的敬意和衷心的感谢！,在论文研究期间，我还得到了梁美社、刘计良、郭霞等师兄、姐热情的支持和帮助，向你们致以衷心的感谢。,在论文完成初稿时，我分别得到了李老师和王老师的建议，他们无私的教诲和帮助使我拓宽了视野，提升了专业水平，为我今后的学习和研究留下了宝贵财富，让我深受感动、永记在心。,21,报告结束，谢谢大家！,22,