哥伦比亚波哥大水资源优化调度模型及其应用研究

摘要

自上世纪五十年代以来，哥伦比亚进行了大规模的水电建设，科勒吉尔(Colegia)工程，青噶扎(Chingaza)工程，祈沃尔(Chivor)工程，加维尔(Guavio)工程等极大地改进了哥伦比亚的调水环境。为综合有效地利用各流域水资源，EAAB(波哥大供水及污水处理公司)，CAR(区域供水管理局)以及哥伦比亚工程大学联合开展了《优化技术用于水资源在波哥大及其周围地区的管理项目》，利用项目数据建立的整体调水模型最大程度的利用了哥伦比亚所有可供利用的水资源，建立起了各流域之间的联系，从而实现了调水的整体布局与规划。为进一步细化模型，建立起用水部门与水资源调度部门之间的联系，选取Chingaza水电工程系统为主要研究对象并建立局部调水模型。一方面，其为首都波哥大最主要的饮用水供应系统，另一方面，其水源还用于灌溉，发电等多种目标。因此针对此系统建立多目标优化调度模型比较典型。
　　 本文阐述了整体水资源及Chingaza系统与用水部门关系模型。整体模型主要采用水资源DSS(决策支持系统)MODSIM软件模拟以及微软office数据库工具输出结果；Chingaza．局部模型应用MATLAB遗传算法工具箱中的非支配排序遗传算法NSGA—Ⅱ进行求解，最终选择Pareto系列解中的较优解带入整体模型中验证其可行性。结果显示，整体模型与局部模型结合可行。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 课题的研究背景

1.2 选题的理论意义和实用价值

1.3 国内外研究现状

1.3.1 国外水库优化调度方法研究现状

1.3.2 国内水库优化调度方法研究现状

1.3.3 DSS系统研究现状

1.4 本文的主要研究内容

2 水库调度方法比较

2.1 线性规划法

2.2 非线性规划及网络模型

2.3 动态规划模型

2.4 模拟模型

2.5 多目标优化模型

2.6 大系统分解协调模型

2.7 现行的HEC-3调度方法

2.8 遗传算法

2.9 非支配排序遗传算法NSGA及NSGA-Ⅱ

2.10 小结

3 现行DSS系统比较

3.1 Southwestern Division(SWD)高级模型系统

3.2 HEC-ResSim模型系统

3.3 RiverWare模型系统

3.4 MODSIM模型系统

3.5 WRAP模型系统

3.6 几种模型系统的特征总结

4.哥伦比亚整体水资源调度模拟模型

4.1 收集整理数据

4.2 MODSIM中的拓扑结构实现以及图形界面的创立

4.2.1 MODSIM模拟优化原理

4.2.2 哥伦比亚整体水资源分配模拟界面建立以及模型建立

4.3 MODSIM历史过程模拟及初步配水结果输出

4.4 图形界面结果输出

4.5 不同调度方式的模拟

4.6 小结

5 波哥大Chingaza系统水资源优化调度模型

5.1 Chingaza系统要素

5.2 建立波哥大Chingaza系统水资源多目标优化调度模型

5.3 用NSGA-Ⅱ对模型求解

5.3.1 多目标优化理论与NSGA-Ⅱ算法

5.3.2 NSGA算法适应度值计算

5.3.3 快速非支配排序方法原理

5.3.4 拥挤度和拥挤度比较算子的计算

5.3.5 利用Matlab遗传算法工具箱求解模型

5.4 结合MODSIM整体模型输出配水方案

5.5 结果分析与对比

6 结论与展望

6.1 总结

6.2 展望

在学期间发表的学术论文和参加科研情况

致谢

参考文献