梯级水库群联合优化调度函数研究

构建了制定梯级水库群联合优化调度函数的"优化-拟合-再优化-随机仿真"框架:首先建立梯级水库群优化调度模型,通过确定性动态规划方法得到最优样本;然后对最优样本进行多元线性回归分析得到联合调度函数;并基于模拟调度结果采用非线性规划方法直接修正调度函数;最后通过水文随机模拟技术生成径流系列,进一步检验、评价所得调度函数的效率。以清江梯级水库群长期优化调度为对象进行实例研究,计算结果表明:对于1951-2005年实测径流系列,梯级水库群联合优化调度函数较常规调度方案年均增加发电量2.03亿kW·h,增幅达2.79%;对于两种随机模拟方法生成的水文径流系列,年均发电量分别提高了1.74%和2.36%,经济效益显著。     

水库群联合优化调度研究进展与展望

系统阐述了线性规划、非线性规划、网络流、大系统、动态规划、启发式算法等主要的水库群联合优化调度方法,对近年来国内外水库群优化调度理论及应用进展进行综述;重点分析了库群联合调度的基本原则、目标函数、优化算法及在防洪调度、兴利调度和多目标调度中的应用;展望了水库群联合优化调度的多目标技术,决策支持系统和效益分配等研究的方向。     

水库群防洪调度的逐次优化方法

针对防洪系统的具体问题,分析了并联水库群下泄流量与河道防洪控制点洪峰流量之间的内在联系,根据“先泄、后蓄、再分洪”的一般洪水调度原则,提出了水库群拱水调度模型及其逐次优化解法。该方法成功地实现了水库群之间以及水库群与区间汇流的错峰,为洪水实时调度及防洪系统规划提供了一套简捷、高效而又符合实际的模型和解法。     

水库群多目标联合优化调度研究

通过对国内外水库群水电站调度研究状况的分析,结合水库群工程实际,分析水库群工程调度特点和调度方式,充分考虑发电、生态环境等河道内用水以及水量传播时间、水量损失等因素,在确保水库工程安全运行的前提下,提出随径流预报和用水计划不断滚动并可应用实施的该水库群工程非汛期调度方法。     

永定河流域多水源配置与水库群优化调度

针对流域水资源系统中以“面”为主的多水源配置和以“线-点”为主的水库群调度耦合问题,提出多水源配置与水库群优化调度相耦合的二层结构方法。以永定河流域为研究实例,提出包括供水规则、引水规则、多水源供水策略以及共同供水任务分配策略的多水源配置与调度规则,以此建立多水源配置与水库群优化调度模型,分析多水源供水和不同需水情景下的调度方案,以及最优方案下的供水效益。结果表明：永定河流域考虑本地水、引黄水、南水北调水和再生水的多水源供水与节水相结合的情景方案为最优方案,生活用水保证率均大于99%,工业用水保证率均大于97%,灌溉分区供水保证率为76.7%～90.2%(除桑干河上游外),三家店断面生态供水保证率为96.3%;通过多水源供水和节水策略,可以极大地改善用水户的供水效益和保障三家店断面生态水量需求。本文方法可为流域多水源配置与水库群优化调度研究提供借鉴。     

大规模跨流域水库群供水优化调度规则

针对大规模跨流域供水水库群联合调度中调水、引水、供水三者之间的复杂性、动态性和不确定性的特点,在二层规划模型的基础上,应用博弈论原理,建立跨流域水库群供水调度规则的三层规划模型,提出调水规则、引水规则和供水规则相结合的跨流域水库群优化调度规则,从深层次揭示跨流域供水水库群之间的主从递阶层次的独立性及相互关联性;并应用基于免疫进化的粒子群算法对模型进行分层优化求解。以滦河下游跨流域水库群为对象进行研究,计算结果表明:① 减少了水量损失,提高了水资源的利用率;② 提高了供水区唐山、天津的供水保证率,降低了缺水破坏深度。     

水电站水库优化调度研究的若干进展

从单一水库优化调度、水库群优化调产时洪水预报三个方面,阐述了水电站水库优化调度研究的进展。     

基于多目标分析的库群系统分解协调宏观决策方法研究

应用多目标和大系统分解协调方法对串联水库群水量宏观优化调度问题进行分析和研究,建立了基于多目标分析的库群系统分解协调宏观决策模型,并进行了实例计算,结果令人满意.     

水电站水库群模糊优化调度模型与目标协调－模糊规划法

利用大系统和模糊数学规划理论与方法,分析和探讨了水电站水库群模糊优化调度问题,建立了水电站水库群模糊优化调度模型,提出一种目标协调-模糊规划(IB-FP)法.理论分析和实例计算表明,所建立的模糊优化调度模型和提出的IB-FP法是可行和有效的.     

基于梯度分析法的长江上游水库群供水-发电-环境互馈关系解析

长江上游水资源耦合系统优化调控涉及供水、发电和生态需水等相互竞争、不可公度的调控目标。其供水-发电-环境互馈协变机制难以数学解析和刻画，多维目标效益均衡优化调控难以实施。为此，以多目标优化、运筹学理论及方法为基础，提出了基于梯度分析法的供水-发电-环境两两互馈关系研究方法。通过多目标约束优化方法求解长江上游水库群联合优化调度在供水-发电-环境目标空间的最优解集，并进行插值构造了供水-发电-环境互馈关系多维空间曲面，以此为基础，采用一阶差分近似求解供水对环境和发电对环境偏导函数值，以量化环境对供水变化和发电变化响应的梯度，进而解析环境-供水和环境-发电间互馈协变关系。该方法为水库群优化调度多目标互馈关系研究提供了一种新的思路。     

高速公路顺层路堑边坡优化设计方法

高速公路顺层路堑边坡的稳定与否, 直接影响着公路的运行安全, 因此对该类边坡特点进行总结, 确定其研究方法是一项十分重要的任务.首先对高速公路顺层路堑边坡特点进行了总结, 提出了高速公路顺层路堑边坡从野外调查-稳定评价-开挖坡角确定-加固设计的优化设计路线.在此基础上, 以京珠高速公路大悟县境南段为例, 按照高速公路顺层边坡设计思路: 即在分析工程地质条件的基础上, 采用剩余推力法和Sarma法计算了其稳定性, 对影响边坡的各因素进行了敏感性分析; 并根据计算成果确定了最优设计坡角.在保证边坡总体稳定的前提下, 提出了边坡开挖方案及经济合理的边坡锚喷加固设计方案.结果表明该设计方案对工程建设具有很强的系统性和实用性.      

组合评价模型在地下水水质评价中的应用

基于主观赋权法和客观赋权法对于水质评价有各自的优点和缺点,采用基于遗传算法的组合评价模型,通过该模型将多种评价方法进行组合,并利用遗传算法优化各评价方法的权重,根据评价指标函数值评价出各样本的优劣.通过对评价实例的对比分析,表明该组合评价模型的评价结果更符合实际.     

砾岩边坡稳定性分析与防治工程

沪蓉国道主干线宜昌至恩施段高速公路,是国家“五纵七横“交通网的重要组成部分,其砾岩边坡稳定性分析与防治工程是重要的研究课题。本文以砾岩岩体结构面模拟研究,岩体力学参数估算为基础,结合砾岩特征及边坡地质环境条件,提出砾岩边坡稳定性评价的地质模型,并采用数值模拟与计算,得出砾岩边坡稳定性分析的确切结果。砾岩边坡岩土工程加固设计是关系到该高速公路安全、经济、适用的重要内容,紧密结合砾岩边坡的地质环境和砾岩岩体特征,采用信息化设计,运用生态化设计理念,充分发挥岩土工程技术优势,保护环境,提出合理的岩土工程加固设计方案。本研究成果对砾岩边坡防治工程提出了系统的研究思路,对沪蓉国道主干线宜昌至恩施段高速公路砾岩边坡的设计与施工具重要意义。     

边坡稳定性评价MSARMA法及最佳加固力研究

摘要：目前，各行业在边坡稳定性评价和设计中采用的方法主要是极限平衡方法。文章对各种极限平衡方法的特点和适用范围进行了综合评价，在此基础上，提出了适用于岩质高边坡稳定性评价和设计的一种极限平衡方法——MSARMA法和基于该方法开发研制的“边坡工程稳定性MSARMA法评价分析系统”。该方法是在著名的SARMA法基础上改进形成的，同其它极限平衡方法比较，具有推导严格、假设条件较少、实用性强等优点。此系统不仅能够进行在非齐次边界条件下的稳定性计算，而且还能够进行坡面存在荷载和加固力情况下的边坡稳定性计算。鉴于目前边坡工程规模愈来愈大的特点，提出了边坡最佳加固力概念，此概念认为，对于边坡加固工程，应综合考虑各种状态下的边坡稳态，寻找导致边坡失稳最不利因素的组合状态，加固力的大小只要保证边坡在该状态下稳定就行，此时的加固力就是最佳加固力。考虑到岩土工程的复杂性、计算所采用的力学模型、物理力学性质参数等具有的非绝对准确性和确定性，在设计时应在最佳加固力基础上，再增加一定的保险系数，但该保险系数不宜过大，实施时应根据具体工程规模确定，一般应在0．05以内。此时对边坡进行加固既满足边坡的稳定性要求又经济合理。以实际工程为例，展示了MSARMA法广阔的应用前景。     

A general method for simulating reactive dissolution in carbonate rocks with arbitrary geometry

The two-scale continuum model is widely used in simulating the reactive dissolution process and predicting the optimum injection rate for carbonate reservoir acidizing treatment. The numerical methods of this model are currently based on structured grids, which are not applicable for complicated geometries. In this study, a general numerical scheme for simulating a reactive flow problem on both structured and unstructured grids is presented based on the finite volume method (FVM). The convection and diffusion terms involved in the reactive flow model are discretized by using the upwind scheme and two-point flux approximation (TPFA), respectively. The location of the centroid node inside each control volume is moved by using an optimization algorithm to make the connections with the surrounding elements as orthogonal as possible, which systematically improves the accuracy of the TPFA scheme. Additionally, in order to avoid the computational complexity resulting from the discretization of the non-linear term, the mass balance equation is only discretized in the spatial domain to get a set of ordinary differential equations (ODEs). These ODEs are coupled with the reaction equations and then solved using the numerical algorithm on ODEs. The accuracy and efficiency of the proposed method are studied by comparing the results obtained from the proposed numerical method with previous experimental and numerical results. This comparison indicates that, compared with the previous methods, the proposed method predicts the wormhole structure more accurately. Finally, the presented method is used to check the effect of the domain geometry, and it is found that the geometry of the flow domain has no effect on the optimum injection velocity, but the radial domain requires a larger breakthrough volume than the linear domain when other parameters are fixed.     

基于投影寻踪和粒子群优化算法的洪水分类研究

洪水分类实际上是洪水强度大小辨别的优化问题。洪水分类不仅影响着水库的实时调度，而且也影响着洪水灾害危险评估。对利用降水预报进行洪水资源利用的水库来说，洪水分类对水库实时调度规则的建立有着重要的作用。因此，洪水分类是一个重要的理论和实践问题。本文以长江三峡水库代表性水文站——宜昌站为研究对象．基于投影寻踪方法建立了洪水分类的优化模型，并利用粒子群优化算法对所建模型进行求解。结果表明了投影寻踪方法和粒子群优化算法在洪水分类研究中的有效性和合理性．     

开采沉陷遥感监测中多维纹理特征影像分类方法

为提高采用遥感影像监测开采沉陷演化的准确性,探讨了基于多维纹理特征的影像分类方法。首先提取影像的多维纹理特征:局部方差、局部平均梯度、局部能量和局部信息熵,然后将其与地物光谱值一并作为人工免疫算法中样本的特征向量,利用免疫算法的选择、克隆、变异算子进行自学习得到全局最优聚类中心,从而提高影像分类精度。对淮南煤田进行开采沉陷遥感监测,结果表明,该方法分类总精度为88.26%,Kappa系数为0.853,优于传统的Parallelepiped和Maximum likelihood分类方法。      

A Comparative Study for 3D Surface Modeling of Coal Deposit by Spatial Interpolation Approaches

The planning stages of mining require comprehensive and detailed analyses. The proper determination of the orebody boundary is one of the most important points to provide optimum model structure and projections. The limits can be determined by different methods based on the site geology. Although some three dimensional (3D) models were proposed for providing detailed information concerning a mine deposit, developing a solid model via a 3D approach is novelty. In other words, surface modeling should be performed for creating a solid model and determining limits of the deposit. In this way, sensible generation of the surface model can be achieved. This study investigated the estimation capability of the polynomial approach, which is a novel spatial interpolation method, for modeling a coal deposit surface. The performance of the proposed model was compared with some conventional methods in the literature. The results showed that the polynomial interpolation method is an effective method to employ for surface modeling of a mine deposit.     

Application of an improved P(m)-SOR iteration method for flow in partially saturated soils

This paper studies the potential of using the successive over-relaxation iteration method with polynomial preconditioner (P(m)-SOR) to solve variably saturated flow problems described by the linearized Richards’ equation. The finite difference method is employed to numerically discretize and produce a system of linear equations. Generally, the traditional Picard method needs to re-evaluate the iterative matrix in each iteration, so it is time-consuming. And under unfavorable conditions such as infiltration into extremely dry soil, the Picard method suffers from numerical non-convergence. For linear iterative methods, the traditional Gauss-Seidel iteration method (GS) has a slow convergence rate, and it is difficult to determine the optimum value of the relaxation factor w in the successive over-relaxation iteration method (SOR). Thus, the approximate optimum value of w is obtained based on the minimum spectral radius of the iterative matrix, and the P(m)-SOR method is extended to model underground water flow in unsaturated soils. The improved method is verified using three test examples. Compared with conventional Picard iteration, GS and SOR methods, numerical results demonstrate that the P(m)-SOR has faster convergence rate, less computation cost, and good error stability. Besides, the results reveal that the convergence rate of the P(m)-SOR method is positively correlated with the parameter m. This method can serve as a reference for numerical simulation of unsaturated flow.