都江堰灌區(qū)渠首水資源優(yōu)化配置研究.pdf

1、近年來(lái)，都江堰灌區(qū)岷江上游來(lái)水量呈逐年下降趨勢(shì)，而灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉面積及生活、生態(tài)、工業(yè)供水量卻隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展逐年遞增，因此灌區(qū)現(xiàn)有的水資源總量不能滿足供需平衡；另一方面隨著“工程水利”向“資源水利”的轉(zhuǎn)變，提高水資源配置的合理化、科學(xué)化以實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)發(fā)展也成為今后水資源工作的重要方向。 本文要完成的任務(wù)就是以科學(xué)合理的方法對(duì)灌區(qū)來(lái)水量進(jìn)行全灌區(qū)優(yōu)化配置，并通過(guò)渠首六干渠工程實(shí)現(xiàn)之，以獲得較傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)法配水更好的效果。為此

2、，本文首先介紹了都江堰灌區(qū)的基本情況，說(shuō)明了灌區(qū)水資源利用現(xiàn)狀，指出了優(yōu)化配水的重要性和必要性。然后，研究了常用的水資源配置準(zhǔn)則，結(jié)合灌區(qū)實(shí)際情況確定以農(nóng)業(yè)效益最大為本文配水準(zhǔn)則；在完成了對(duì)常用的基于農(nóng)業(yè)效益的各種配水方法的分析研究后指出了這些方法的不足之處，提出了本文的基于優(yōu)化各種植物灌溉定額以實(shí)現(xiàn)全灌區(qū)非充分灌溉的配水思想；基于這一配水思想開展了模型方程的推導(dǎo)，通過(guò)引入作物畝灌水量歸一化系數(shù)α<,j>和以歸一化系數(shù)為自變量的水分生產(chǎn)

3、函數(shù)y<,j>(α<,j>)進(jìn)一步得到基于α<,j>的模型函數(shù)，從而將求解灌區(qū)農(nóng)業(yè)效益最大化水資源調(diào)配問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求解優(yōu)化向量組(α<,1>α<,2>α<,3>…α<,m>)的問(wèn)題，最后得出了模型方程及其約束條件。在比較了各種尋優(yōu)方法之后決定選擇遺傳算法對(duì)模型進(jìn)行尋優(yōu)。為此，首先對(duì)基本遺傳算法及其常用改進(jìn)方式了做了介紹，并具體介紹了近年來(lái)提出的加速遺傳算法這一新的改進(jìn)遺傳算法。然后，將加速遺傳算法與本文模型背景結(jié)合起來(lái)給出了詳細(xì)的加速遺傳

4、算法尋優(yōu)步驟。在仿真分析中，首先給出了模型的各具體參數(shù)；然后以小春作物種植階段為例，分別用基本遺傳算法和加速遺傳算法對(duì)其展開尋優(yōu)，通過(guò)結(jié)果對(duì)比看到了優(yōu)化法配水比傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)法配水在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益上增長(zhǎng)了204036182.45元，增長(zhǎng)百分比為6.45％，優(yōu)化法配水較經(jīng)驗(yàn)法配水獲得了更好的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，并且結(jié)合本文實(shí)際的加速遺傳算法比標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法取得了更好的尋優(yōu)結(jié)果；最后計(jì)算出了小春作物種植階段期間渠首六干渠各具體分水量，并對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)列出了表格

5、以比較優(yōu)化法配水和經(jīng)驗(yàn)法配水的各方面性能。 本文主要的研究?jī)?nèi)容如下：在進(jìn)行了詳實(shí)的研究之后確定以灌區(qū)農(nóng)業(yè)效益最大為模型構(gòu)建準(zhǔn)則，對(duì)比了現(xiàn)有的常用建模方式，指出了它們的不足之處，提出了本文的建模思想，通過(guò)推導(dǎo)論證得出了模型方程和約束條件。給出了標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法的常用改進(jìn)方法，對(duì)近年來(lái)提出的加速遺傳算法做了介紹，并結(jié)合本文模型背景對(duì)其做了改進(jìn)將其實(shí)際應(yīng)用到模型尋優(yōu)中，給出了詳細(xì)的尋優(yōu)步驟。仿真分析包括三步：第一步是確定模型方程的各項(xiàng)系數(shù)

6、，第二步是用遺傳算法對(duì)模型進(jìn)行尋優(yōu)，第三步是通過(guò)尋優(yōu)得出的結(jié)果計(jì)算六干渠各具體分水量。 本文基于都江堰灌區(qū)的水資源配置問(wèn)題研究，按從配水模型構(gòu)建到模型尋優(yōu)直至利用尋優(yōu)結(jié)果計(jì)算具體配水量的解決步驟較好地解決了灌區(qū)的水資源優(yōu)化配置問(wèn)題。在模型構(gòu)建中提出了基于優(yōu)化各種植物灌溉定額以實(shí)現(xiàn)全灌區(qū)非充分灌溉的建模思想；在模型尋優(yōu)中通過(guò)對(duì)基本遺傳算法的改進(jìn)提高了遺傳算法的尋優(yōu)功能，獲得了更好的尋優(yōu)效果；最后本文采用系統(tǒng)的計(jì)算流程對(duì)尋優(yōu)結(jié)果進(jìn)行