淠史杭灌区渠系输水优化研究及应用

【摘要】：本文研究了淠史杭灌区上游的杭埠河灌区干渠输水优化调配问题,探讨了整个淠史河灌区主要渠系目前情况下的工作情况,并对其现有情况下灌区渠系水资源管理运行情况进行评价。 针对淠史杭灌区用水与灌区干渠综合治理之间的矛盾,充分发挥现有渠系的功能,实现灌区输水利用系数最大化,即渗漏最小化,最大化水资源利用率。本文重点分析研究灌区现有渠道渗漏计算方法,对准确计算渠道渗漏量、合理确定渠道输水、配水规模,为今后灌区水资源的优化配置,节约国家投资,同时也对淠史杭灌区水资源的优化配置和综合管理具有重要的现实意义。 基于以上目的,以淠史杭灌区所辖支渠水流量渗漏损失长期实测资料为背景,对渠道渗漏损失、渠道水利用系数及评估方法进行了探讨,采用大系统分解协调与动态规划相结合的方法对灌区干渠系统建立了以渗漏量最小为目标函数的优化模型。该模型所计算结果比较接近最优值,具有实用、可操作性等特点,可为其它输水工程施工借鉴和参考。 具体内容如下： 1)灌区渠道输水损失主要因素的测量与分析。淠史杭灌区是一个复杂的多级灌溉渠系,为保证建立的渠系输水优化模型具有典型性和可操作性,在众多影响渠道输水损失的因素中找出主要的影响因素。同时也可以对淠史杭三大灌区渠道建设情况和管理水平有初步了解。 2)建立灌区多级渠系输水优化协调模型。淠史杭灌区的杭埠河灌区是一个复杂的多级灌溉渠系,变量维数、类型多且具有复杂偶联等特点；同时,灌区系统的总目标与子系统的目标之间的关系既紧密联系又相互制约的矛盾关系。鉴于以上原因本文建立以以干渠渠系输水损失最小为目标函数,以轮期约束、水量约束、水量平衡为约束条件建立干渠渠系输水优化数学模型,用于优化各干渠输水流量及时间的分配。 3)模型的动态非线性规划法优化求解。针对模型中存在约束条件和变量多的情况,设计了基于非线性规划法模型求解方法,并将计算结果经验输配水流量进行比较分析,结果表明本文采用的算法能快速求解多约束条件下模型问题,保证各干渠输水流量之和接近渠首流量的前提下,上级渠道输水流量较为均匀且总输水损失小等优点,明显提高了灌溉用水的利用效率,可满足灌区管理需要。