跨流域调水多水源多目标水量调度模拟-优化双层耦合算法

摘要

跨流域调水系统的水量调度问题涉及多水源、多用户、多目标等，关系结构复杂，决策变量众多，传统单一模拟方法或优化方法难以兼顾求解效率与优化性能的需求。针对此，提出一种多水源调度模拟-优化双层耦合求解算法，上层算法基于近似最优原则模拟本地水源调配，下层算法引入大系统分解协调优化外调水调配，能够在保障优化性能的同时有效降低计算复杂度。以南水北调东线工程一期及北延段为研究区域，以受水区用户加权缺水率平方和最小与源头调水总量最小为优化目标，构建水量调度多目标优化模型，并采用模拟-优化双层耦合算法进行求解。结果表明：相较于直接优化，模拟-优化双层耦合算法优化效果近似，但平均耗时更短；算法将本地水与外调水的联合调配按优先次序进行模型分解，提高了多水源调度结果的可解释性；算法能够为求解大规模跨流域调水多水源多目标水量调度问题提供参考。

关键词

跨流域调水 / 多水源 / 多目标 / 模拟-优化 / 大系统分解协调 / 南水北调东线工程

基金资助

国家重点研发计划项目（2021YFC3000104）; 国家自然科学基金项目（52279010;52322902）; 水利部重大科技项目（SKS-2022001;SKS-2022013;SKS-2022124）