朱小凱，齊 兵

（遼寧省白石水庫管理局，遼寧 朝陽 122000）

1 概述

一般說來，水庫都是綜合利用的，可行的興利調度方案要考慮的也通常是多目標問題[1]，如水庫汛限水位、水庫的各項供水指標和水庫上下游生態(tài)用水考慮等。因此，復雜的水庫興利調度決策，必須兼顧技術、經濟、社會、環(huán)境、法律等多方面的因素，同時在多目標要素中有的還具有模糊性[2]，并且有的目標還不可公度，比如生態(tài)環(huán)境的好與壞、社會效益的大與小等。因此，在進行興利調度方案決策時，不應該追求最優(yōu)解，而應基于“滿意準則”，以獲得滿意解為目標。

實踐證明，對于這類多目標且部分目標值具有模糊性的決策問題，系統(tǒng)多目標模糊優(yōu)化決策理論與模型可提供滿意的解決方案[3]，該模型在很多領域已經得到廣泛應用；實踐還表明，傳統(tǒng)的多目標優(yōu)化決策模型由于在目標權重確定、目標相對優(yōu)屬度計算公式的選擇等方面，容易具有一定的人為性，也因此導致決策結果的人為性。為解決這一問題，本文以白石水庫為背景，從權重確定、相對優(yōu)屬度函數確定和優(yōu)屬度級別劃分等幾個方面進行了重要改進，在一定程度上消除了多目標模糊優(yōu)化決策中的人為性，也使得決策結果更可信[4]，該模型已經用于解決一些領域的多目標決策問題[5-6]。

2 白石水庫的工程背景

2.1 水庫工程概況

白石水庫位于遼寧省北票市上園鎮(zhèn)大凌河干流上，距北票市46km，距義縣45km，是一座以防洪、灌溉、供水為主，兼顧發(fā)電、養(yǎng)魚等綜合利用的大（1）型水利樞紐工程。設計洪水標準500年一遇，校核洪水標準5000年一遇。水庫攔河壩為混凝土重力壩，部分采用RCD筑壩技術。壩頂長513m，最大壩高49.3m，總庫容16.45億m3。

2.2 水庫設計興利調度任務及變更

白石水庫建成后，可使水庫下游防洪標準由20年一遇提高到50年一遇，每年可向阜新、錦州等城市提供2.02億m3的城市用水，向遼河三角洲地區(qū)提供2.67億m3的農業(yè)用水,增加水田1.33萬hm2，并可提高濱海地區(qū)1.53萬hm2葦田的供水保證率到52%。它的建成將緩解遼西地區(qū)嚴重缺水局面，對遼西乃至全省經濟發(fā)展起著重要的作用。

遼寧西部是水資源十分緊缺的地區(qū)，并且隨著地區(qū)經濟的迅速發(fā)展，水資源供需矛盾也越來越突出，一些地區(qū)開始新建引水工程從白石水庫調水。目前在建和擬建的白石水庫取水工程有阜新引白工程、錦州引白工程、北票引白工程。其中阜新引白工程一期工程設計2015年前，引水能力為16.5萬m3/d，二期工程設計2015年后，引水能力為12.0萬m3/d，兩期合計引水能力為28.5萬m3/d，一期工程將在2009年底投產運行。已批準的擬建的錦州引白工程，供水能力為15萬m3/d；北票引白工程，供水能力為7萬m3/d，而這些供水工程在白石水庫的規(guī)劃設計階段考慮的并不充分。顯然，白石水庫興利調度任務發(fā)生了較大變化，因此必須制定新的調度方案來適應這種變化，確保水庫最大的興利效益的發(fā)揮。

3 白石水庫興利調度方案集生成

針對白石水庫興利調度任務發(fā)生的變化，采用時歷法重新進行水庫興利調節(jié)計算。在水庫興利調節(jié)計算過程中，城市計劃供水量分別取3億m3和2.02億m3，擬按4種不同水位起調，共生成8個方案如表1所示。

表1 白石水庫興利調度方案集

4 興利調節(jié)計算方案的多目標優(yōu)選

針對白石水庫的興利調度方案的多目標性、目標的模糊性，構建相應的多目標可變模糊優(yōu)化決策模型以獲得滿意解。在方案決策過程中，以起調水位和城市計劃供水量作為決策變量；為方便計算主要考慮5個目標：城市年平均供水量、葦田年灌水量、水田年灌水量、城市供水年缺水量和年平均棄水量。采用多目標可變模糊優(yōu)選模型，對8個可行方案進行模糊優(yōu)選。

首先由表1得到白石水庫可行興利調度方案集X。

上式矩陣中，xij為方案j的第i個目標值，評價之前需對各目標值進行歸一化。計算得到方案優(yōu)屬度矩陣R。

根據專家給出的權重w=(0.32,0.28,0.15,0.17,0.08)。 令 μA(u)ij=rij，應用可變模糊優(yōu)選模型（式 2）和方案相對優(yōu)屬度矩陣（式1），求出在模型1～模型4的四種情況下方案集的綜合相對優(yōu)屬度V。

式中 q=1，2，3，4，代表模型 1～4。

式中 vA(u)j，為方案集(j=1，2，…，n；n 為方案數)綜合相對優(yōu)屬度；a為優(yōu)化準則參數，a=1為最小一乘方準則，a=2為最小二乘方準則；dgj為方案j的距優(yōu)距離。

根據對立模糊集定義，可得到方案集對2級(即劣級)的綜合相對隸度vAc(u)j=1-vA(u)j。應用級別特征值公式（3）計算得到反感級別特征值矩陣H。

式中 1表示優(yōu)級；2表示劣級。

由矩陣H可見，不同模型的最小級別特征值雖然相差不大，但相當穩(wěn)定，推薦方案均為方案八，即方案八為此邊界條件下的滿意興利調度方案。

[1]姚榮，唐德善.應用模糊模式識別交叉迭代模型優(yōu)選水庫興利調度決策方案[J].水利水運工程學報，2003，(3)：55～58.

[2]陳守煜，黃憲成，李登峰.大連市水資源利用與宏觀經濟協(xié)調發(fā)展規(guī)劃多目標群決策模型與方法[J].水利學報，2003，(3)：42～48.

[3]陳守煜.系統(tǒng)模糊決策理論與應用[M].大連:大連理工大學出版社，1994.

[4]陳守煜.水資源與防洪系統(tǒng)可變模糊集理論與方法[M].大連：大連理工大學出版社，2005.

[5]陳守煜，王子茹.可變模糊優(yōu)選理論及在水電站聯合調度方案優(yōu)選中的應用[J].水電自動化與大壩監(jiān)測，2006，30(6)：16～20.

[6]陳守煜，胡吉敏.可變模糊工程綜合評定方法及其應用[J].系統(tǒng)工程與電子技術.2008，30(8):1474～1477.