情態(tài)布局在中小灌溉泵站品類分布從優(yōu)和整合里運(yùn)用

1、情態(tài)布局在中小灌溉泵站品類分布從優(yōu)和整合里運(yùn)用對(duì)于灌溉泵站而言，為了實(shí)現(xiàn)水資源的最優(yōu)化使用和灌溉凈效益 最大化，可以對(duì)泵站群進(jìn)行優(yōu)化，分配其最合理的流量，使區(qū)域泵站 群凈效益最大。目標(biāo)函數(shù)首先建立動(dòng)態(tài)規(guī)劃的序列系統(tǒng)， 設(shè)泵站群中 有N座泵站，把每個(gè)泵站進(jìn)行編號(hào)，將泵站的編號(hào)作為決策階段順 序。每個(gè)階段的提水量 Q作為狀態(tài)變量。此時(shí)，以整個(gè)泵站群的效益最大為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，可得目標(biāo)函數(shù)為f N ( Q )= max 6 N i =1 g i ( x i + h i) ( 1)式中Q為渠首引水總流量，可以為N個(gè)泵站提供提水水源；x i 為分配給第i個(gè)泵站的流量，h i為分配給第i個(gè)泵站輸水渠道損失

2、的流量；g i( x)為第i個(gè)泵站分配給x i流量時(shí)產(chǎn)生灌溉凈效益。系統(tǒng)方程對(duì)于引水小型機(jī)電灌區(qū)，其系統(tǒng)方程有Q n +1 = Q n - x n - h n(2) 式中Q n +1， Q n分別為第n + 1和n個(gè)泵站提供水量時(shí)的流量；x n為分配給n泵站的流量；hn為分配給n泵站流量時(shí)損失的流量。約束條件該目標(biāo)函數(shù)的約束條件為分配流量與損失流量之和不大于渠首 的引水流量，且每個(gè)泵站的引水流量大于等于0且小于等于引水流量。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 6 N i =1 ( x i + h i) <Q 0<x i ,Qi = 1 , 2,，N 0 < h i ,Qi = 1 , 2,，N

3、(3)遞推方程按泵站1-泵站N的順序，用N階段分配流量Q,并把每階段 分配和損失所剩余的流量q作為狀態(tài)變量，因此顯然有OWqWQ在最 初的第一階段，只有一個(gè)泵站時(shí)，有f 3 1 ( q) = max g 1 ( x 1) OW q< Q 0 < x 1 + h (4) Wq然后遞推到第2個(gè)泵站，即有兩個(gè)泵站1和2時(shí)，若分配給這個(gè)新泵站的流量為x 2,損失的流量為h 2,0Wx 2 +h 2 Wq凈效益為g 2(x 2)，其留下的水量(q - x 2 - h 1 - h 2 )分配給泵站1，應(yīng)用 動(dòng)態(tài)最優(yōu)化原理，求得兩個(gè)泵站時(shí)的最大凈效益，可由下列遞推公式 表達(dá) f 3 2 ( q)

4、= max g 2 ( x 2)+ f 3 1 ( q - x 2) 0 WqW Q OWx2 + h 2 W(5)依次類推，可寫出f 3, f 4,，f N，即f 3 N ( q)= max gN ( x N)+ f 3 N - 1 ( q - x N) 0 W qW Q 0W x N + h (6)q最后可求得：x 1 , x 2,，x N和f N (Q)。模型的求解變量的離散化由于分配不同的水量可以有不同的效益，因此在計(jì)算時(shí)需將水量和效益進(jìn)行離散化處理，并形成泵站流量?jī)粜б娴膶?duì)應(yīng)關(guān)系， 使離 散出的泵站流量與形成的效益對(duì)應(yīng)。模型的求解根據(jù)遞推方程式(6)，按逆序逐階段遞推。在分配給第i個(gè)

5、泵站流量Q i時(shí)，使整個(gè)區(qū)域泵站群灌溉效益最 大，由此確定該泵站的分配流量。至V達(dá)最初階段后，即可得到整個(gè)泵站群的水量分配方案。計(jì)算機(jī)程序動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型一般必須配以計(jì)算機(jī)程序才能應(yīng)用于工程實(shí)際。可以用一些計(jì)算機(jī)語言編制程序，使用時(shí)只需結(jié)合實(shí)際問題改動(dòng)數(shù)據(jù)文 件，并根據(jù)泵站的座數(shù)和流量組合對(duì)應(yīng)的各階段總流量適當(dāng)改變N的大小，這樣計(jì)算起來非常方便。泵站的布局調(diào)整在對(duì)泵站群進(jìn)行優(yōu)化后，可以得到泵站群在一定流量情況下的各 個(gè)泵站分配的流量，分配流量為0的泵站，需要對(duì)該站進(jìn)行撤消，在 規(guī)劃建設(shè)時(shí)考慮將其拆除；分配流量比較小的泵站，需要與其他泵站 進(jìn)行合并。另外還要將其分配的流量與泵站實(shí)際能夠打水流量進(jìn)行比

6、 較，若分配流量大于實(shí)際打水流量，在規(guī)劃建設(shè)時(shí)需考慮擴(kuò)大泵站的 規(guī)模，以便發(fā)揮更大的效益；若分配流量小于實(shí)際打水流量，則在規(guī) 劃建設(shè)時(shí)考慮將其減少規(guī)模。優(yōu)化實(shí)例淮安市淮漣灌區(qū)二干渠沿線有灌溉面積 1 907 hm 2（ 2. 86萬 畝），渠首設(shè)計(jì)引水流量?jī)H9 m 3 / s.目前二干渠沿線有提水泵站 32 座計(jì)869 kW，提水流量13. 8 m 3 / s,灌溉面積2 867 hm 2（4. 3萬 畝），整個(gè)區(qū)域泵站群規(guī)劃很不科學(xué)。為了更好地對(duì)該區(qū)域泵站進(jìn) 行規(guī)劃，建立了動(dòng)態(tài)規(guī)劃求解模型，并運(yùn)用以上的求解方法進(jìn)行了優(yōu) 化。優(yōu)化結(jié)果見1.根據(jù)優(yōu)化情況，對(duì)該區(qū)域的32座泵站中分配流量小于0. 1 m 3/ s的泵站進(jìn)行拆除，這樣的泵站共有7座；對(duì)其中分配流量比原有流量 有較大提高的泵站進(jìn)行改造，擴(kuò)大規(guī)模，這樣的泵站的 3座，并對(duì)田 間工程進(jìn)行調(diào)整，讓擴(kuò)大規(guī)模的泵站對(duì)拆除的泵站灌溉區(qū)域進(jìn)行供 水，保證灌溉。對(duì)于其他泵站，根據(jù)泵站的老化情況，按原有規(guī)