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情態(tài)布局在中小灌溉泵站品類分布從優(yōu)和整合里運用
2020-10-07 08:15:54 來源:水泵網(wǎng)對于灌溉泵站而言,為了實現(xiàn)水資源的優(yōu)化使用和灌溉凈效益大化,可以對泵站群進行優(yōu)化,分配其合理的流量,使區(qū)域泵站群凈效益大。目標函數(shù)首先建立動態(tài)規(guī)劃的序列系統(tǒng),設(shè)泵站群中有N座泵站,把每個泵站進行編號,將泵站的編號作為決策階段順序。每個階段的提水量Q作為狀態(tài)變量。
此時,以整個泵站群的效益大為目標進行優(yōu)化,可得目標函數(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個泵站提供提水水源; x i為分配給第i個泵站的流量, h i為分配給第i個泵站輸水渠道損失的流量; g i( x)為第i個泵站分配給x i流量時產(chǎn)生灌溉凈效益。
系統(tǒng)方程
對于引水小型機電灌區(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個泵站提供水量時的流量; x n為分配給n泵站的流量; h n為分配給n泵站流量時損失的流量。
約束條件
該目標函數(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)學表達式為6 N i =1( x i + h i)≤Q 0≤x i≤Q, i = 1,2,…, N 0≤h i≤Q, i = 1,2,…, N(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0≤q≤Q,在初的階段,只有一個泵站時,有f 3 1( q) = max { g 1( x 1) } 0≤q≤Q 0≤x 1 + h 1≤q(4)
然后遞推到第2個泵站,即有兩個泵站1和2時,若分配給這個新泵站的流量為x 2,損失的流量為h 2,0≤x 2 +h 2≤q ,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)用動態(tài)優(yōu)化原理,求得兩個泵站時的大凈效益,可由下列遞推公式表達f 3 2( q) = max { g 2( x 2) + f 3 1( q - x 2) } 0≤q≤Q 0≤x 2 + h 2≤q(5)
依次類推,可寫出f 3, f 4,…, f N,即f 3 N( q) = max { g N( x N) + f 3 N - 1( q - x N) } 0≤q≤Q 0≤x N + h N≤q(6)
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,因此在計算時需將水量和效益進行離散化處理,并形成泵站流量~凈效益的對應(yīng)關(guān)系,使離散出的泵站流量與形成的效益一一對應(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個泵站流量Q i時,使整個區(qū)域泵站群灌溉效益大,由此確定該泵站的分配流量。
到達初階段后,即可得到整個泵站群的水量分配方案。
計算機程序
動態(tài)規(guī)劃模型一般必須配以計算機程序才能應(yīng)用于工程實際?梢杂靡恍┯嬎銠C語言編制程序,使用時只需結(jié)合實際問題改動數(shù)據(jù)文件,并根據(jù)泵站的座數(shù)和流量組合對應(yīng)的各階段總流量適當改變N的大小,這樣計算起來非常方便。
泵站的布局調(diào)整
在對泵站群進行優(yōu)化后,可以得到泵站群在一定流量情況下的各個泵站分配的流量,分配流量為0的泵站,需要對該站進行撤消,在規(guī)劃建設(shè)時考慮將其拆除;分配流量比較小的泵站,需要與其他泵站進行合并。另外還要將其分配的流量與泵站實際能夠打水流量進行比較,若分配流量大于實際打水流量,在規(guī)劃建設(shè)時需考慮擴大泵站的規(guī)模,以便發(fā)揮更大的效益;若分配流量小于實際打水流量,則在規(guī)劃建設(shè)時考慮將其減少規(guī)模。留言
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