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本文针对沙坡头北干渠供水工程美利渠灌区水资源合理配置方案问题,采用线性规划、0-1规划、遗传算法等优化方法,对北干渠供水工程美利渠灌区优化配水进行了较系统的研究,其主要成果归纳如下:
⑴分析了美利渠灌区水资源优化调度的必要性,综述了农作物最优种植比例和渠系灌溉水量的最优分配国内外应用现状,掌握了本学科优化配水的国内外研究动态。
⑵在广泛调研的基础上,重点了解了灌区水资源利用现状,为供需水平衡分析做了充分的准备。
⑶主要进行了美利渠灌区的生活、工业、农业以及生态需水预测,并做了供需水平衡分析,结果表明:该灌区未来供水只有4.65亿m3,不能满足灌区生活、工业、农业以及生态用水4.78亿m3的需要,需进行优化配水。
⑷采用线性规划方法,建立了最优种植面积优化模型,用单纯形法求得满足各种约束条件下的目标函数效益最大化优化结果,最优种植面积比原传统种植面积经济效益增加16.82%,使水资源发挥了最大的经济效益,缓解了供水和用水的矛盾。
⑸以水量损失最小为目标函数建立0-1规划数学模型,对支斗渠轮灌配水组合进行了优化,并在Excel“规划求解”中应用了分枝定界法对模型进行求解。经优化,支斗渠轮灌比原续灌方式节省时间10h。
⑹阐述了遗传算法的基本原理,用遗传算法求解了灌区一次灌水水资源优化配置模型,该模型以灌水定额为决策变量,灌区作物增产值最大和供水部门受益最高为优化目标。
本研究成果,对美利渠灌区水资源高效合理利用,保障工农业、生态和人畜饮水安全,提高灌区调度管理水平具有重要参考价值。