孟鈺婕 劉吉貴 王維平 曲士松

文章編號：1671-3559（2024）01-0087-08DOI：10.13349/j.cnki.jdxbn.20230322.004

摘要：針對跨流域調(diào)水工程運行線路中經(jīng)驗型閘泵切換啟閉形式的問題，選取位于山東省德州市中心城區(qū)潘莊引黃灌區(qū)馬頰河左岸辛店閘至溝盤河水庫整條線路為研究區(qū)域，基于動態(tài)規(guī)劃的正向遞推法，以調(diào)水線路經(jīng)濟最優(yōu)、調(diào)水最快為目標函數(shù)分別建立2個調(diào)水過程模型；利用Python語言對2個調(diào)水過程模型進行計算，確定不同運行階段的閘泵切換方式、開啟時刻及開啟時長，得到流量與水位相結(jié)合的經(jīng)濟優(yōu)且調(diào)水快的閘泵切換優(yōu)化調(diào)度方案。結(jié)果表明，溝盤河水庫初始水位為影響總運行費用及總調(diào)水時間的主要因素，閘泵切換優(yōu)化調(diào)度方案可使運行費用降低20%，總調(diào)水時間縮短8%，提升了調(diào)水線路的經(jīng)濟效益與運行效率。

關(guān)鍵詞：優(yōu)化調(diào)度；閘泵切換；動態(tài)規(guī)劃法；調(diào)水過程模型

中圖分類號：TV68；TV675；TV633

文獻標志碼：A

開放科學(xué)識別碼（OSID碼）：

Optimal Dispatching Schemes of Gate and Pump Switching in

Water Transfer Project Based on Dynamic Programming Method

MENG Yujie1， LIU Jigui2， WANG Weiping1， QU Shisong1

（1. School of Water Conservancy and Environment， University of Jinan， Jinan 250022， Shandong， China;

2. Dezhou Riverway Management Service Center， Dezhou 253000， Shandong， China）

Abstract： Aiming at the problem of experiential gate and pumping switching station opening or closing forms in operation lines of inter-basin water transfer projects， the whole line from Xindan Gate sited on the left side of Majia River to Guopanhe Reservoir in Panzhuang Irrigation District along the Yellow River in central Dezhou city， Shandong province was selected as a research area. On the basis of forward recursive method of dynamic programming， two water transfer process models were established with objective functions of optimal economy and the fastest water transfer of water transfer routes. The two water transfer process models were calculated by using Python language to determine gate and pump switching modes， starting instants， and starting time at different operating stages， and economical and fast water transfer optimal dispatching schemes of gate and pump switching combined with flow and water level were obtained. The results show that the initial water level of Goupanhe Reservoir is the main factor affecting the total operating cost and the total water transfer time. The optimal dispatching schemes of gate and pump switching can reduce the operating cost by 20%， shorten the total water transfer time by 8%， and improve the economic benefits and operating efficiency of the water transfer lines.

Keywords： optimal dispatching; gate and pump switching; dynamic programming method; water transfer process model

收稿日期：2022-10-20????????? 網(wǎng)絡(luò)首發(fā)時間：2023-03-23T15：05：56

基金項目：山東省自然科學(xué)基金項目（ZR2021ME069）

第一作者簡介：孟鈺婕（1998—），女，山東棗莊人。碩士研究生，研究方向為土木水利。電話： 15254156231， E-mail： meng199803@126.com。

通信作者簡介：王維平（1961—）， 男， 山東滕州人。 教授， 博士， 博士生導(dǎo)師， 研究方向為水資源與水環(huán)境、含水層補給管理。E-mail：

stu_wangwp@ujn.edu.cn。

網(wǎng)絡(luò)首發(fā)地址：https：//kns.cnki.net/kcms/detail/37.1378.n.20230322.1408.008.html

我國社會經(jīng)濟發(fā)展迅速，水資源需求量日益增加，加劇了水資源短缺的問題［1］?？鐓^(qū)域調(diào)水是緩解水資源供需矛盾、實現(xiàn)水資源科學(xué)配置、促進區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的有效措施［2］。調(diào)水線路中的泵站、閘門等水工建筑物是調(diào)水過程的核心樞紐，在整個跨流域調(diào)水工程的成本及效率方面起到了關(guān)鍵性的作用［3-4］。調(diào)度人員僅憑借經(jīng)驗調(diào)節(jié)閘門及泵站的啟閉情況，使調(diào)水線路的運行效率很難達到最佳，從而造成能源浪費［5］。依據(jù)優(yōu)化模型計算出閘泵切換方案，優(yōu)化調(diào)水線運行，可提高調(diào)水工程的效益。

在經(jīng)濟效益方面，有許多學(xué)者針對泵站及閘門的優(yōu)化問題展開了相關(guān)研究［6-8］。黃草等［9］以垸和片區(qū)為基本配水單元，構(gòu)建地區(qū)多閘泵系統(tǒng)水資源優(yōu)化配置模型，使得區(qū)域缺水范圍大幅縮小，缺水時間大幅縮短，補水工程效益顯著。錢睿智等［10］建立城區(qū)河網(wǎng)水動力-水環(huán)境模型，根據(jù)實測資料并結(jié)合模型演算，優(yōu)化了現(xiàn)有閘泵聯(lián)合調(diào)度方式。目前，依據(jù)不同閘門及泵站的特性，提升調(diào)水工程經(jīng)濟效益的優(yōu)化算法有很多，例如遺傳算法［11］、改進粒子群優(yōu)化算法［12］、多目標粒子群算法［13］、動態(tài)規(guī)劃法［14］等。其中，動態(tài)規(guī)劃法在優(yōu)化調(diào)水線路閘門及泵站方面應(yīng)用較少，但可以更好地反映多級閘泵切換形式，并得到最優(yōu)解，形成優(yōu)化調(diào)度方案。本文中以山東省德州市中心城區(qū)調(diào)水工程為例，以向溝盤河水庫調(diào)水為目標，結(jié)合調(diào)水線路中所有的水工建筑物，從運行功率與流量角度分別建立經(jīng)濟最優(yōu)模型、調(diào)水最快模型，利用動態(tài)規(guī)劃法調(diào)整調(diào)水狀態(tài)和供水規(guī)則。最終根據(jù)德州市中心城區(qū)調(diào)水現(xiàn)狀，結(jié)合經(jīng)濟最優(yōu)模型及調(diào)水最快模型得到經(jīng)濟優(yōu)且調(diào)水快的閘泵切換優(yōu)化調(diào)度方案，為調(diào)水線路的高效運行提供參考。相對于目前單純的閘門控制調(diào)度或泵站控制調(diào)度而言，本文中將提出在引黃時間有限的情況下德州市中心城區(qū)調(diào)水工程中流量與水位結(jié)合的閘泵切換的運行方式。

1? 研究對象概況

1.1? 區(qū)域概況

德州市地處山東省西北部，海拔約為32.6 m，屬于溫帶季風(fēng)氣候，降水量較少且分布不均，年平均降水量約為554.8 m，屬于缺水地區(qū)。德州市中心城區(qū)人口約7萬，地區(qū)生產(chǎn)總值約為8×1011元，主要依靠引蓄黃河水來滿足城區(qū)各類用水需求。為了解決德州市中心城區(qū)缺水問題，于2009年開啟穿減河引黃調(diào)水工程，由潘莊灌區(qū)的引黃總干渠向馬頰河引水，經(jīng)馬頰河左岸處的辛店閘引水至溝盤河水庫，以完成整個調(diào)水過程。

潘莊引黃灌區(qū)涉及德州市德城、武城、禹城、平原、陵縣、夏津、寧津、齊河等8個區(qū)、縣（市），總控制面積為5 851 hm2。春灌時期由于農(nóng)耕用水和生活用水需求突出，因此須開啟潘莊閘引調(diào)黃河水，每年2—7月份和10—12月份進行調(diào)水（冰期、汛期不引水），其中2—7月份為主要調(diào)水時段，每年引水5～7次，每次引水時間約為30 d。調(diào)水工程面臨如何在引黃閘開啟時間內(nèi)將黃河水引入調(diào)蓄水庫的問題。

1.2? 調(diào)水線路運行方式

本研究中的調(diào)水線路如圖1所示。 將黃河水由潘莊灌區(qū)進入馬頰河， 再由馬頰河左岸辛店閘進入沙楊河（河口寬度為60 m， 河面寬度為18 m， 長度為8 400 m）， 經(jīng)程官屯揚水站進入九龍溝（河口寬度為30 m， 河底寬度為6 m， 長度為9 060 m）、再經(jīng)蘆家河揚水站進入溝盤河水庫調(diào)蓄后向德州市第三水廠供水， 日供水量為105 m3， 輸水線路總長度為17.46 km。 程官屯揚水站與蘆家河揚水站處既設(shè)立閘門又設(shè)立泵站，閘與泵合一，以滿足利用閘門自流輸水或泵站提水輸水2種不同情況的調(diào)水方式。 泵站輸水流量大， 時間短， 耗能多；閘門輸水流量小， 時間長， 不耗能。 整個調(diào)水線路中設(shè)置了自動化控制設(shè)備， 在庫區(qū)安裝監(jiān)控設(shè)備， 可及時讀取調(diào)水前后水位、流量數(shù)據(jù)。 本線路每年調(diào)水9次左右， 每次運行時間為7 d， 單次調(diào)水量約2.7×106 m3。每年2—7、10—12月份進行引水，為居民生活供水。溝盤河水庫庫容約5.5×106 m3（興利水位為20.5 m），死庫容為3×106 m3（死水位為17.9 m），居民日供水量為105 m3，占據(jù)整個城市供水量的67%。

2? 調(diào)水過程模型

2.1? 數(shù)據(jù)來源

調(diào)水過程模型的建立基于調(diào)水時間、調(diào)水量及其不同的需水條件。調(diào)水線路的計算數(shù)據(jù)及規(guī)則如下：

1） 程官屯揚水站處設(shè)有4臺立式軸流泵，單機功率為180 kW，單機提水體積流量為2.5 m3/s，當程官屯閘前水位達20.5 m時泵站或閘門開啟，向九龍溝河段輸水。

2）蘆家河揚水站處自流閘寬度、高度均為

3 m， 單孔；設(shè)有2臺潛水軸流泵， 單機提水體積流量為2.5 m3/s， 單機配套功率為200 kW， 運行電費C為0.6 元/（kW·h）。當蘆家河閘前水位達21 m時， 選擇開啟此處的閘門或泵站， 向溝盤河水庫輸水。

3）當沙揚河河道及九龍溝河道所蓄水量滿足溝盤河水庫的剩余庫容時關(guān)閉辛店閘，直至溝盤河水庫水位達到21 m時調(diào)水結(jié)束。

4）程官屯與蘆家河處閘門及泵站只保留一種開啟形式，不存在閘門與泵站共同開啟的情況。閘門與泵站的切換根據(jù)程官屯及蘆家河處的閘門自流流量大小來判斷?？紤]運行費用時，須在整條線路調(diào)水正常的前提下盡量不開啟泵站；考慮調(diào)水時長時，當過閘流量小于泵站提水流量時就要開啟此處泵站。

其他數(shù)據(jù)如下：

1）九龍溝處農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)在灌溉期間農(nóng)業(yè)需水量約為2.035×105 m3；

2）沙楊河河道滲漏量約為3.36×104 m3，九龍溝河道滲漏量約為3.08×104 m3。

3）溝盤河水庫向居民日供水量約為105 m3， 水庫庫容曲線如圖2所示。 溝盤河水庫開始調(diào)水時的水位為17.9～19.0 m， 當水位低于17.9 m時停止供水；當水位高于19.0 m時， 水庫蓄水量較多， 無須調(diào)水。

2.2? 模型建立

本研究共涉及2個優(yōu)化目標，分別為經(jīng)濟最優(yōu)目標和調(diào)水最快目標，根據(jù)這2個目標，結(jié)合調(diào)水過程，對調(diào)水、供水規(guī)則及外調(diào)水量進行優(yōu)化，根據(jù)研究區(qū)工程組成現(xiàn)狀建立目標函數(shù)，在不同調(diào)水時段與不同節(jié)點處設(shè)立決策方式，利用動態(tài)規(guī)劃的正向遞推法進行計算，結(jié)合Python語言循環(huán)計算，最終得到滿足目標函數(shù)的優(yōu)化結(jié)果?；趯嶋H調(diào)水工況的動態(tài)規(guī)劃路線如圖3所示。

2.2.1? 經(jīng)濟最優(yōu)模型

在考慮經(jīng)濟最優(yōu)的情況下，由于調(diào)水過程中的運行費用來源于泵站開啟后產(chǎn)生的電費，因此將運行費用最少作為目標函數(shù)。經(jīng)濟最優(yōu)模型旨在最大

限度地降低輸水過程的成本，即在每個階段處根據(jù)決策變量正向判斷，使得各階段都滿足運行費用最低的條件，以達到優(yōu)化調(diào)水過程的目的。經(jīng)濟最優(yōu)模型如下：

1）階段變量i。將整個調(diào)水過程簡化為4個階段：階段i=1為水流經(jīng)辛店閘；階段i=2為水流至程官屯揚水站；階段i=3為水流至蘆家河揚水站；階段i=4為水流入溝盤河水庫。

2）決策變量為階段i處閘門或泵站的輸水功率Pi。其中閘門的輸水功率為0，泵站的輸水功率依據(jù)泵的類型而定。

時段運行費為第i階段輸水功率為Pi時產(chǎn)生的運行費用Wi，計算公式為

Wi（Pi， ti）=Pi ti C ，（1）

式中ti為第i階段的輸水運行時間。

3）狀態(tài)變量Si，即為第i階段處的輸水功率。Si≥Pi，即在階段狀態(tài)的范圍內(nèi)，決策者可以選擇無功率（閘門），2、4臺泵功率。根據(jù)圖3中的動態(tài)規(guī)劃路線，各階段可選擇的最大決策集合為

S1={A}， S2={B1，B2，B3}， S3={C1，C2}， S4={D}，其中A、B1、B2、B3、C1、C2、D為辛店閘開啟、程官屯閘門開啟、程官屯2臺泵開啟、程官屯4臺泵開啟、蘆家河閘門開啟、蘆家河2臺泵開啟、溝盤河水庫蓄水。

設(shè)立總調(diào)水過程中運行費用最小的目標函數(shù)，表達式為

f1=min∑4i=1Wi ，（2）

式中f1為總調(diào)水過程中的總運行費用。

4）系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程，即

Si-1=Si-Pi 。（3）

5）總功率約束，即

∑4i=1Pi=Pt≤Pa ，（4）

式中Pa、Pt分別為整個調(diào)水系統(tǒng)的最大運行功率、總運行功率。

6）依據(jù)決策變量與狀態(tài)變量，采取動態(tài)規(guī)劃正向計算，遞推方程可表示為

Fi（Si）=mini=1，2，3，4{Wi（Pi， ti）+Wi+1（Si-Pi ）} ，

Fi（Si）=Wi（Pi）（5）

式中：Fi（Si ）為調(diào)水過程中以各階段經(jīng)濟最優(yōu)方式輸水所產(chǎn)生的運行費用；Wi（·）為第i階段

產(chǎn)生的運行費用。

2.2.2? 調(diào)水最快模型

在考慮調(diào)水最快的情況下，需保證每階段的過水流量最大才能滿足要求，即轉(zhuǎn)化為單位時間內(nèi)調(diào)水量最大作為目標函數(shù)。調(diào)水最快模型旨在使在最短時間內(nèi)完成整個調(diào)水過程，即在每個判斷調(diào)水狀況的階段處選擇單位時間內(nèi)所調(diào)水量最大的選項，結(jié)合動態(tài)規(guī)劃法，最大程度地縮短輸水時間，以達到優(yōu)化整體調(diào)水速度的目的。調(diào)水最快模型如下：

1）階段變量k。整個調(diào)水階段簡化為4個階段k：階段k=1為水流過辛店閘；階段k=2為水流至程官屯揚水站；階段k=3為水流至蘆家河揚水站；階段k=4為水流入溝盤河水庫。

2）決策變量為處于k階段處的閘門或泵站的體積流量Qk。閘門處過水流量依據(jù)寬頂堰過流公式進行推導(dǎo)，泵站的過水流量則依據(jù)泵的類型及開啟情況而定。

寬頂堰過流公式為

Qk=σεαB2g H320 ，（6）

式中：σ為淹沒系數(shù)；ε為側(cè)收縮系數(shù)；α為流量系數(shù)；B為寬頂堰總寬度；H0是堰上總水頭。

單位時間內(nèi)斷面處的過水總體積Vk的計算公式為

Vk（Qk， tk）=Qk tk ，（7）

式中tk為第k階段的過水時間。

3）狀態(tài)變量Ik即為第k階段處的過水體積流量。Ik≥Qk，即在階段狀態(tài)的范圍內(nèi)，決策者可以選擇閘門，2、4臺泵的開啟形式。根據(jù)圖3中的動態(tài)規(guī)劃線路，各階段可選擇的最大決策集合為

I1={A}， I2={B1，B2，B3 }， I3={C1，C2}， I4={D}。

設(shè)立總調(diào)水過程中調(diào)水最快的目標函數(shù)，表達式為

f2=∑4k=1Vk ，（8）

式中f2為總調(diào)水過程中的總調(diào)水體積。

4）系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程，即

Ik-1=Ik-Qk 。（9）

5）各階段流量約束，

Qk，min

式中Qk，min、Qk，max為第k階段所允許的最小過流量、最大過流體積。

6）河道水量平衡約束，即

Wk+1=Xk+Wk-Pk-Fk ，（11）

式中Wk、Xk、Pk、Fk為第k階段處河道的蓄水量、來水量、出流量、河道損失量。

7）各河段蓄水量約束，即

0≤V0+Qk1Δtk1-Qk2Δtk2≤Vmax ，（12）

式中：V0為輸水前各河段渠道內(nèi)的初始蓄水量；Vmax為各河段渠道內(nèi)設(shè)計水位條件下最大蓄水體積；Qk1Δtk1為第k階段的入流體積；Qk2Δtk2為第k階段下游的出流體積。

8）溝盤河水庫水量約束，即

Vded≤V0+QkΔtk-Qk，supΔtk≤Vuti ，（13）

式中：Vded為水庫的死庫容；V0為水庫初始水量， m3；Vuti為水庫的興利庫容，即水位達到21 m；QkΔtk為第k階段內(nèi)流入水庫的水量；Qk，supΔtk為第k階段內(nèi)水庫供水量。

9）利用動態(tài)規(guī)劃正向計算，遞推方程可表示為

Fk（Dk）=maxk=1，2，3，4

{Vk（Qk， tk）+Vk+1（Dk-Qk ）}，

Fk（Dk）=Vk（Qk ），（14）

式中：Fk（Dk ）為調(diào)水總過程的最大調(diào)水量；Vk（·）為第k階段過水體積流量。

3? 調(diào)水過程模型結(jié)果分析

利用Python語言對經(jīng)濟最優(yōu)模型、調(diào)水最快模型進行計算，以確定不同運行階段下閘泵切換方式、開啟時刻及開啟時長。由于沙楊河河段、九龍溝河段及溝盤河水庫的初始水位皆為變量，因此在優(yōu)化計算時，采取單變量對比法比較沙洋河河段、九龍溝河段及溝盤河水庫初始水位對整個調(diào)水過程各階段時長的影響。因為辛店閘處體積流量為16 m3/s（實測流量），幾乎不變，所以在研究不同河段初始水位及溝盤河水庫初始水位對整個調(diào)水過程的影響時，默認另一河段初始水位為17.5 m，溝盤河水庫初始水位為18.5 m。

3.1? 經(jīng)濟最優(yōu)模型結(jié)果分析

計算不同河段及水庫不同初始水位時的調(diào)水優(yōu)化結(jié)果，可得總調(diào)水時間的變化情況，如圖4所示。

由圖可知：總調(diào)水時間隨河段及水庫初始水位的升高呈現(xiàn)下降趨勢， 但溝盤河水庫初始水位的變化相較于2個河段初始水位變化為總調(diào)水時間的最大影響因素。 當溝盤河水庫初始水位變化時， 總運行費用變化也最大， 水庫初始水位為17.9 m時， 運行費用為4.85×104元；水庫初始水位為19.0 m時， 運行費用為3.52×104元。 在九龍溝河段與沙揚河河段初始水位變化情形下， 總運行費用分別為（4.21～4.26）×104、（4.20～4.28）×104元， 數(shù)值相差小， 基本呈水平線分布。 由此證明溝盤河水庫初始水位變化為整個總調(diào)水運行費用的最大影響因素。

3.2? 調(diào)水最快模型結(jié)果分析

沙揚河河段、九龍溝河段及溝盤河水庫初始水位變化計算結(jié)果如圖5所示。由圖可知：隨著河段及水庫的初始水位升高，每個調(diào)水階段時間均呈現(xiàn)縮短趨勢。除九龍溝河段初始水位變化對程官屯閘門開啟時間影響較為明顯以外，其他閘門及泵站的開啟時間均對九龍溝河段及沙楊河河段初始水位的變化敏感度不高，溝盤河水庫初始水位變化仍為總調(diào)水過程的最大影響因素。在沙揚河河段、九龍溝河段、溝盤河水庫初始水位為18.0～18.2 m時，由于溝盤河水庫的可用水量較少，因此各泵站與閘門開啟的時長隨溝盤河水庫水位變化的幅度較小，此時溝盤河水庫水位對閘門及泵站的影響要小于九龍溝河段；隨著水庫初始水位逐漸增高，水庫的可用庫容迅速增加，逐漸超越了九龍溝河段及沙楊河河段初始水位變化對于各調(diào)水過程帶來的影響。

對比經(jīng)濟最優(yōu)模型與調(diào)水最快模型可知， 在調(diào)水最快模型的情形下， 各泵站開啟時間遠長于經(jīng)濟最優(yōu)模型情形下的泵站開啟時間。 這是因為當處于調(diào)水最快模型的情形下， 閘門處自流流量小于泵站輸水流量時，直接切換為開泵的運行方式，從而縮短了總調(diào)水時間。 由泵站開啟時間可計算出運行費用， 在調(diào)水最快模型中， 溝盤河水庫初始水位從17.9 m升至19.0 m時的運行費用從5.36×104元降至4.56×104元， 沙楊河初始水位從17.5 m升至19.0 m時的運行費用從5.42×104元降至5.35×104元，九龍溝初始水位從17.5 m升至19.0 m時的運行費用從5.54×104元降至5.37×104元。 經(jīng)過對比， 調(diào)水最快情形下產(chǎn)生的運行費用比經(jīng)濟最優(yōu)情形下產(chǎn)生的運行費用要高出約20%， 均來自于為保持調(diào)水最快而延長了泵站開啟時間所帶來的用電消費。

4? 閘泵切換優(yōu)化調(diào)度方案與實例分析

研究區(qū)域未經(jīng)優(yōu)化的3次經(jīng)驗型調(diào)水過程如表1所示。 綜合圖4、5可知， 調(diào)水過程中縮短泵站的開啟時間就可以提高整個調(diào)水過程的經(jīng)濟效益， 但考慮到調(diào)水時間有限制， 應(yīng)將經(jīng)濟最優(yōu)模型和調(diào)水最快模型進行綜合優(yōu)化， 得到經(jīng)濟盡可能優(yōu)的情形下的快速調(diào)水方式。 綜合考慮經(jīng)濟效益和調(diào)水效率， 程官屯處與蘆家河處的閘門和泵的開關(guān)形式也需要改變。 在綜合考慮經(jīng)濟效益及調(diào)水速度的情形下進行調(diào)水的過程中， 過閘流量不宜太小， 也不能為保證調(diào)水速度而一直開啟泵站， 應(yīng)將調(diào)水時間及調(diào)水速度綜合考慮， 及時切換泵站開啟的狀態(tài)。 根據(jù)溝盤河水庫不同初始水位計算得到經(jīng)濟優(yōu)且調(diào)水快的閘泵切換優(yōu)化調(diào)度方案如表2所示。 由表可知， 經(jīng)濟優(yōu)且調(diào)水快的閘泵切換優(yōu)化調(diào)度方案的調(diào)水時間較圖4中的經(jīng)濟最優(yōu)結(jié)果縮短了約6%， 運行費用較圖5中的調(diào)水最快結(jié)果減少了約7%， 屬于兩者結(jié)合后的優(yōu)化調(diào)水結(jié)果。

對比表1、2可知， 經(jīng)濟優(yōu)且調(diào)水快的閘泵切換優(yōu)化調(diào)度方案的總運行費用為4.24×104～5.11×104元， 總調(diào)水時間為129.1～159.0 h，較未經(jīng)優(yōu)化的調(diào)水過程總運行費用減少了約20%，總時間縮短了約8%。由此證明，相較于未經(jīng)優(yōu)化的經(jīng)驗型調(diào)水過程，閘泵切換優(yōu)化調(diào)度方案在經(jīng)濟性與及時性方面均得到提高，驗證了經(jīng)濟優(yōu)且調(diào)水快的閘泵切換優(yōu)化調(diào)度方案的可行性。

5? 結(jié)論

本文中依據(jù)現(xiàn)有的閘泵切換方式復(fù)雜的問題，以經(jīng)濟最優(yōu)、調(diào)水最快為目標，通過構(gòu)建基于動態(tài)規(guī)劃法的閘泵切換優(yōu)化調(diào)水模型，求解出研究區(qū)調(diào)水線路結(jié)合經(jīng)濟效益與運行效率的經(jīng)濟優(yōu)且調(diào)水快的閘泵切換優(yōu)化調(diào)度方案，得到以下主要結(jié)論：

1）經(jīng)濟優(yōu)且調(diào)水快的閘泵切換優(yōu)化調(diào)度方案對比經(jīng)濟最優(yōu)模型計算結(jié)果，總調(diào)水時長縮短了約6%；對比調(diào)水最快模型計算結(jié)果，總運行費用減少了約7%；對比未經(jīng)優(yōu)化的調(diào)水結(jié)果的總調(diào)水時長縮短了約8%，總運行費用減少了約20%。

2）河段及水庫調(diào)水前的初始水位影響總調(diào)水過程中的閘門與泵站的開啟時間及總運行費用，但溝盤河水庫的初始水位變化引起較大的調(diào)水量變化，相較于沙揚河河段與九龍溝河段初始水位變化，為總調(diào)水過程中的最大影響因素。

3）經(jīng)濟最優(yōu)模型與調(diào)水最快模型后續(xù)還應(yīng)結(jié)合調(diào)水工程水位與流量自動監(jiān)測進一步完善的條件下，提高該工程實時優(yōu)化調(diào)度的能力，保障德州市中心城區(qū)供水工程高效、安全運行。

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