基于遗传算法的淠史杭灌区渠系配水优化编组模型的研究
Study on the Optimization Model Based on Genetic Algorithm of Pishihang Irrigation Canal' Allocation System
水资源的短缺已成为我国乃至全球面临的严重问题之一,伴随着人口的不断增加、经济社会的快速发展,水资源短缺呈日益加剧的趋势,因此要求我们在各方面都要节约用水,尽快研究出新的节水技术措施.在社会经济总用水量中,农业灌溉用水量非常大,约占70%,但大部分灌区灌溉用水的利用率很低,仅有0.30~0.50;淠史杭是我国大型灌区之一,目前灌区用水浪费的现象普遍存在且日趋严重,各部门、各地区之间用水矛盾也日益突出,所以,目前只有通过采用现代节水灌溉技术减少渠系输水损失以提高灌溉水的利用效率,增加农民收入,提升灌区农业竞争力以及改善生态环境.本文通过对灌区的工业、农业、城市用水的分析,明确了灌区节水的重要性;对如何协调好各级渠道的配水时间和流量,使灌溉渠系在短时间段内实现大流量输配水,从而使整个渠系的输水损失减小,这是目前灌区迫切需要解决的技术问题.本文在借鉴前人的基础上,结合淠史杭灌区的实际情况,对灌区渠系进行优化配水.具体内容如下:(1)灌区配水系统分解协调模型.杭埠河灌区是一个复杂的多级灌溉渠系,具有多维数、多类变量、复杂偶联等特点;又由于灌区系统的总目标与子系统的目标之间存在着相互联系、相互制约的矛盾;这些因素阻碍了系统的全局优化.对于一个复杂的大规模系统来说,把它按照横向和纵向进行分解,形成一个递阶结构,同一层次的系统不进行信息传递,上下层次的进行传递,这样减少了系统的维数,便于建模.(2)干渠渠系配水优化编组模型.在满足轮期约束、水量约束、水量平衡等约束条件下,以干渠渠系输水损失最小为目标建立干渠渠系配水优化编组数学模型.(3)在干渠的优化模型建立的基础上,在满足各干渠配水流量之和接近干渠渠首设计流量的条件下,以各干渠配水流量均匀且接近设计流量、配水时间短、全灌区输水损失小为目标建模,用于优化分配各干渠配水流量和时间.(4)模型的自适应遗传算法优化求解.由于模型中存在多个约束条件,且存在大搜索空间优化问题,而自适应遗传算法鲁棒性强,搜索度高,因而准备采用此法求解模型.本文方法所得的结果与经验配水方法相比较,明显提高了灌溉用水的利用效率.
- 作者：
- 吴倩
- 学位授予单位：
- 安徽建筑工业学院
- 专业名称：
- 市政工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2011年
- 导师姓名：
- 张红亚
- 中图分类号：
- S274
- 关键词：
- 淠史杭灌区；灌区用水分析；大系统分解；配水优化模型；遗传算法
- irrigation of Pishihang；irrigation water analysis；large-scale system decomposition；adaptive genetic algorithm；water allocation optimization model