PAGEPAGE21基于改進(jìn)粒子群算法的Q水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度模型構(gòu)建研究摘要水資源短缺是制約新疆經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的主要因素之一，平原水庫(kù)具有距離灌區(qū)近，灌溉供水管理方便，在灌區(qū)農(nóng)業(yè)供水中發(fā)揮著不可替代的作用。由于平原水庫(kù)本身存在蒸發(fā)、滲漏和泥沙淤積等不利因素，探究合理的水庫(kù)調(diào)度方式，提高水資源的利用效率是新疆當(dāng)前水庫(kù)調(diào)度管理中亟待解決的問(wèn)題。本文以恰拉水庫(kù)為研究對(duì)象，旨在通過(guò)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度來(lái)緩解灌區(qū)灌溉水資源短缺、水庫(kù)水量損失大的問(wèn)題，研究的方法與主要成果如下：（1）水庫(kù)調(diào)度中存在的問(wèn)題分析。為解決恰拉水庫(kù)安全運(yùn)行、調(diào)度管理過(guò)程中存在的問(wèn)題。分析恰拉水庫(kù)歷年蓄水、配水、輸水、水量調(diào)度及安全運(yùn)行資料情況，分析并解決恰拉水庫(kù)存在問(wèn)題。（2）根據(jù)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度模型的建立，求解水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度算法。基于恰拉水庫(kù)基本調(diào)度規(guī)則，提出恰拉水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的思路，并以灌溉缺水量最小和庫(kù)損量最小為關(guān)鍵，以水量調(diào)度、水量平衡、蓄水量等為約束條件，建立了恰拉水庫(kù)的優(yōu)化調(diào)度模型。對(duì)粒子群算法進(jìn)行改進(jìn)，以灌溉缺水量和庫(kù)損之和作為適應(yīng)度函數(shù)，采用灌區(qū)旬度水量平衡計(jì)算篩選恰拉水庫(kù)庫(kù)容，通過(guò)變動(dòng)庫(kù)容編碼，把恰拉水庫(kù)調(diào)配水運(yùn)用作為初始化粒子種群，為更新操作將模擬退火算法思想應(yīng)用于粒子算法流程設(shè)計(jì)，按照調(diào)度模型優(yōu)化恰拉水庫(kù)調(diào)度并求解。（3）根據(jù)恰拉水庫(kù)調(diào)度資料，分析優(yōu)化調(diào)度成果。根據(jù)恰拉水庫(kù)2006年到2020年的15年的實(shí)測(cè)的年徑流系列資料，選取豐、平、枯三個(gè)典型年進(jìn)行水庫(kù)調(diào)度研究。調(diào)度結(jié)果顯示，各典型年的水庫(kù)調(diào)度結(jié)果能夠最大限度地減少下游灌區(qū)的缺水量，經(jīng)過(guò)優(yōu)化調(diào)度后的水庫(kù)水量損失較實(shí)際年份的水量損失少，調(diào)度結(jié)果滿足水庫(kù)調(diào)度管理的實(shí)際要求，此外改進(jìn)后的粒子群算法在計(jì)算過(guò)程中能夠快速地向最優(yōu)解空間收斂，跳出局部最優(yōu)解的能力強(qiáng)，表明該算法在求解復(fù)雜的高維水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度模型中具有較高的計(jì)算性能。研究成果可以為塔里木灌區(qū)水資源的水量調(diào)度決策提供指導(dǎo)性的依據(jù)，可供恰拉水庫(kù)、水利工程管理服務(wù)中心與水利部門參考，可以有效緩解灌區(qū)引用水與塔里木河下游水資源短缺的矛盾，為新疆不同水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度提供參考依據(jù)。關(guān)鍵詞：恰拉水庫(kù)；改進(jìn)粒子群算法；優(yōu)化調(diào)度；塔里木河目錄TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 I第1章緒論 11.1研究背景及意義 11.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問(wèn)題 21.3研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線 5第2章研究區(qū)概況 82.1地理位置 82.2自然概況 82.3水文氣象 102.4社會(huì)經(jīng)濟(jì)與水利工程概況 112.5灌區(qū)作物種植結(jié)構(gòu) 132.6灌區(qū)水資源管理存在的問(wèn)題 132.7本章小結(jié) 14第3章恰拉水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行現(xiàn)狀分析 153.1組織機(jī)構(gòu)管理 153.2水源管理 153.3調(diào)度運(yùn)行制度 153.4灌溉用水管理 163.6水庫(kù)調(diào)度存在的問(wèn)題 16第4章水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度模型的構(gòu)建及求解 174.1水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度簡(jiǎn)介 174.2調(diào)度的研究目標(biāo) 174.3模型構(gòu)建的基本思路 174.4水庫(kù)調(diào)度模型設(shè)計(jì) 174.5基于改進(jìn)粒子群算法的模型計(jì)算 194.6本章小結(jié) 22第5章水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度模型的應(yīng)用 235.1恰拉水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度基本資料 235.2恰拉水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度研究 245.3模型求解 255.4結(jié)果分析 275.5本章小結(jié) 27第6章結(jié)論與展望 296.1結(jié)論 296.2展望 29第1章緒論1.1研究背景及意義1.1.1研究背景水資源是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，可以說(shuō)沒有水資源就沒有整個(gè)人類，水是基礎(chǔ)性的自然資源和戰(zhàn)略性的經(jīng)濟(jì)資源。但是隨著全球人口的急劇增加和人類文明和世界經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，水資源不足的問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重地困擾著世界上許多國(guó)家和地區(qū)。中國(guó)是一個(gè)水資源相對(duì)貧乏的國(guó)家，人均水資源僅為世界水平的1/4，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口的增長(zhǎng)，對(duì)水的需求量急劇增加，水資源供需矛盾日趨尖銳。目前洪澇災(zāi)害、干旱缺水、水環(huán)境惡化三大問(wèn)題，已經(jīng)成為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素。近年來(lái)，我國(guó)水資源利用呈現(xiàn)低下趨勢(shì)、由于水資源的過(guò)度開發(fā)而導(dǎo)致環(huán)境持續(xù)惡化、水資源不均衡的時(shí)空分布而導(dǎo)致的旱澇災(zāi)害頻繁發(fā)生。2017年“實(shí)行最嚴(yán)格的地表水、地下水以及井電雙控管理制度，以水定地、以水定產(chǎn)、以水定城為措施，建設(shè)節(jié)水型社會(huì)”和“節(jié)水優(yōu)先、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力、空間均衡”、“水資源三條紅線”等治水政策改善我國(guó)當(dāng)前水資源的空間配比及使用效率，但此過(guò)程實(shí)現(xiàn)需要一定時(shí)間，可以說(shuō)在短期內(nèi)，我國(guó)水資源情況還將處于嚴(yán)峻的形勢(shì)當(dāng)中[1-2]。我國(guó)廣大的西北地區(qū)深處內(nèi)陸、干旱少雨，不少地方的自然條件極為惡劣，尤其是水資源異常匱乏，由于西北地區(qū)氣候干燥、水資源短缺、且年蒸發(fā)量極高等，生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水資源的制約愈加不穩(wěn)固，引起了土地沙漠化和退化，生物種類也呈現(xiàn)不斷減少趨勢(shì)。目前西北地區(qū)灌區(qū)的缺水現(xiàn)象已十分普遍，部分水利工程已經(jīng)起不到原有作用以及水資源量有限和無(wú)統(tǒng)一調(diào)配，水源工程不能最大限度地發(fā)揮作用。塔里木河流域位于新疆南部，在天山山脈和昆侖山山脈之間的塔里木盆地，是世界上最大的內(nèi)陸河，是南疆西水東輸、維系塔里木盆地東部生態(tài)環(huán)境的唯一輸水通道。塔里木河沿途覆蓋42個(gè)縣市55個(gè)團(tuán)場(chǎng)，耕地面積2044萬(wàn)畝。塔里木河流域水資源短缺主要表現(xiàn)為以下兩點(diǎn)，首先是水資源緊缺和供需不平衡；其次是水資源利用率較低，節(jié)水措施不高，影響和制約了塔里木河流域兩岸農(nóng)作物及經(jīng)濟(jì)發(fā)展。為此，必須要采取可靠、有效的工程技術(shù)措施和非工程技術(shù)措施來(lái)加以解決；工程技術(shù)措施主要是指興建地下水開發(fā)利用工程、山區(qū)水庫(kù)，開展農(nóng)業(yè)高效節(jié)水工程，有效利用空中云水資源，建設(shè)跨流域調(diào)水工程等；非工程技術(shù)措施主要是指建立水資源監(jiān)控信息化系統(tǒng)、完善流域水量統(tǒng)一調(diào)度體系、搭建流域抗旱減災(zāi)應(yīng)急平臺(tái)等。水庫(kù)具有攔洪蓄水、蓄洪補(bǔ)枯等多種功能，利用水庫(kù)的防洪、興利效益解決日益復(fù)雜的水資源問(wèn)題，提高了水資源綜合利用率是我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略需求[3]。依據(jù)每座水庫(kù)所承擔(dān)的調(diào)度任務(wù)，按照水庫(kù)本身的調(diào)控和蓄洪能力、配水方案及調(diào)度原則對(duì)入庫(kù)流量進(jìn)行合理蓄泄，以實(shí)現(xiàn)效益最大化的過(guò)程[4-5]。水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度是在滿足水庫(kù)水量、水能、水質(zhì)及蓄水量等的前提條件下，利用水庫(kù)的蓄水和調(diào)配能力，通過(guò)計(jì)算方法等到科學(xué)有效的水庫(kù)優(yōu)化運(yùn)行和調(diào)度方案，提高綜合經(jīng)濟(jì)效益[6]。近年來(lái)，新疆陸續(xù)建設(shè)了大量平原和山區(qū)水庫(kù)，在當(dāng)前新疆水資源極度短缺實(shí)際情況下，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度對(duì)提高新疆水資源利用效率具有重要的研究意義。1.1.2研究意義為開展水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度優(yōu)化工作，專家和學(xué)者做了大量的基礎(chǔ)和研究。目前研究的熱點(diǎn)是將網(wǎng)絡(luò)化、智能化及智慧算法應(yīng)用于水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度研究中，由于水庫(kù)運(yùn)行和調(diào)度問(wèn)題情況復(fù)雜多變，各水庫(kù)情況差別較大，原采用人工、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等傳統(tǒng)算法存在一定的局限和弊病，無(wú)法有效解決水庫(kù)調(diào)度的問(wèn)題。因此為解決水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題必須積極探索快捷、高效、智能、實(shí)用的優(yōu)化算法意義十分重要。本文根據(jù)建立恰拉水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度和運(yùn)行操作模型，采用基于改進(jìn)后的粒子群算法的模型求解優(yōu)化調(diào)度方法，提升恰拉水庫(kù)優(yōu)化管理水平，不僅為水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度研究理論和計(jì)算層面上提供了部分參考，也在實(shí)踐層面為提高塔河下游生態(tài)用水效率保證程度，解決塔里木墾區(qū)水資源短缺的供需矛盾，實(shí)現(xiàn)大幅提高水資源利用效率目標(biāo)，進(jìn)而促進(jìn)墾區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問(wèn)題1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀1968年D.N.Korobova利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法解決了由于能量輸出、電力系統(tǒng)費(fèi)用與水庫(kù)蓄水量相應(yīng)變化的非線性關(guān)系問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了大型多年調(diào)節(jié)水電站的優(yōu)化調(diào)度[7]。1974年LeonardBecker等利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃（DP）的形式，通過(guò)指定數(shù)量的策略周期來(lái)選擇最優(yōu)水庫(kù)蓄水策略路徑，并將線性規(guī)劃（LP）用于逐周期優(yōu)化中[8]。20世紀(jì)80年代，水文不確定性和季節(jié)性等問(wèn)題開始受到關(guān)注。1984年JeryR.Stedinger等考慮水文狀態(tài)變量，提出了一種適用于水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型，并在尼羅河流域得到應(yīng)用，根據(jù)可觀測(cè)的水文條件，RobertWillis等提出了一種基于蒙特卡羅優(yōu)化的水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度方法，并成功應(yīng)用于加利福尼亞北部的馬德河流域。1986年DapeiWang等提出了一種由實(shí)時(shí)模型和穩(wěn)態(tài)模型組成的兩階段水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度框架，其中描述未來(lái)收斂性的穩(wěn)態(tài)模型是一個(gè)周期性馬爾可夫決策過(guò)程，并用廣義策略迭代過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化[9-11]。1988年P(guān).B.Correia等用具有參數(shù)目標(biāo)函數(shù)的網(wǎng)絡(luò)流優(yōu)化模型來(lái)研究圣保羅州多用水水庫(kù)系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題[12]。1989年K.Ponnambalam等提出Karmarkar算法求解大規(guī)模LP問(wèn)題，證明了用新開發(fā)的停止準(zhǔn)則實(shí)現(xiàn)Karmarkar內(nèi)點(diǎn)LP算法比單純形方法能更有效地解決大型多水庫(kù)調(diào)度的優(yōu)化問(wèn)題[13]。1991年GideonEiger等建立了具有不確定流量和需水量的多水庫(kù)系統(tǒng)多期優(yōu)化調(diào)度模型，并用有限生成算法求解[14]。1992年H.Tatano等基于馬爾可夫決策過(guò)程（MDP）理論提出了一種新的單井優(yōu)化調(diào)度模型，設(shè)計(jì)出了考慮干旱持續(xù)時(shí)間的水庫(kù)最優(yōu)調(diào)度方案[15]。1994年HaralambosV.Vasiliadis等研究發(fā)展了一個(gè)需求驅(qū)動(dòng)的隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃（DDSP）模型，利用DDSP模型評(píng)估所生成運(yùn)行方案的有效性和水文可靠性，并論證了當(dāng)實(shí)際需求變化或不確定時(shí)，優(yōu)化中固定需求假設(shè)的缺陷[16]。1996年VVijayKumar等建立了一個(gè)與系統(tǒng)相關(guān)的仿真模型，仿真模型生成的解決方案，通過(guò)箱形復(fù)雜非線性規(guī)劃算法優(yōu)化模型篩選[17]。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速普及，越來(lái)越多的智能優(yōu)化算法和改進(jìn)算法分別應(yīng)用到水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度計(jì)算中。如：2000年ChoeYeong-Song等利用的MIP技術(shù)，2002年RameshS.V.Teegavarapu等采用的隨機(jī)搜索技術(shù)和模擬退火（SA）算法、MASAHIROWATANABE等使用的遺傳算法、N.S.NOMAN[21]等采用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析，2005年GXu等首次采用新的隨機(jī)啟發(fā)式搜索算法——蟻群算法(ACA)和DNKumar等選取的多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法，2007年Afshar,A.等提出水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的蜜蜂交配優(yōu)化算法（HBMO）和L.Ebrahimi等組合的遺傳算-小波變換法，2008年BanafshehZahraie等采用的自適應(yīng)變?nèi)旧w長(zhǎng)度遺傳算法，2010年D.G.Regulwar等采用微分進(jìn)化算法，2014年binAhmadHasan,Asmadi等采用引力搜索算法（GSA），2015年Bashiri-AtrabiH等采用的和諧搜索算法和sadeghsadeghitabas等采用的進(jìn)化算法，2016年AsgariHR等和MohammadAzizipou等都提到的雜草優(yōu)化算法，2017年AlirezaMoghaddam等提出了一種在粒子群優(yōu)化算法（PSO）中引入新因子的簡(jiǎn)單改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法（SMPSO），同時(shí)結(jié)合遺傳算法（GA）提出了一種新的混合算法——HGAPSO[18-33]。1.2.2國(guó)內(nèi)對(duì)水庫(kù)調(diào)度研究情況上世紀(jì)60年代國(guó)內(nèi)開始研究對(duì)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度，吳倉(cāng)浦提出了水庫(kù)調(diào)度動(dòng)態(tài)規(guī)劃（DP）模型，譚維炎等建立了動(dòng)態(tài)規(guī)劃（DP）和馬爾科夫（Markov）過(guò)程理論相耦合的獅子灘水電站長(zhǎng)期調(diào)節(jié)優(yōu)化調(diào)度模型[34]。90年代末期，國(guó)內(nèi)專家和學(xué)者在研究和探索水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的模型建立和優(yōu)化算法上分別取得了不少成果。1982年張勇傳[35]等將變向探索法應(yīng)用到水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度中，施熙燦等用考慮保證率約束的馬氏決策規(guī)劃實(shí)現(xiàn)了水電站水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度[35-36]。為解決水庫(kù)優(yōu)化問(wèn)題張勇于1983年提出了適應(yīng)型水庫(kù)調(diào)度模型[37]。為解決長(zhǎng)期發(fā)電水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題，王麗萍于1986年提出了水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度網(wǎng)絡(luò)模矢法。黃永皓等在確定來(lái)水條件下，根據(jù)水庫(kù)群優(yōu)化調(diào)度中的應(yīng)用，認(rèn)真研究了約束微分動(dòng)態(tài)規(guī)劃[38-39]。1988年王揚(yáng)等克服了“維數(shù)障礙”問(wèn)題，用多層次參數(shù)迭代法進(jìn)行水電站水庫(kù)群長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度，董子敖等為驗(yàn)證了模型的適用性[40-41]，采用增量動(dòng)態(tài)規(guī)劃法進(jìn)行第二層次優(yōu)化，建立了多目標(biāo)多層次混聯(lián)水庫(kù)群補(bǔ)償調(diào)節(jié)和調(diào)度的優(yōu)化法模型，并在八庫(kù)十六維狀態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)化補(bǔ)償調(diào)節(jié)和調(diào)度中的應(yīng)用。1990年楊銳為水庫(kù)群長(zhǎng)期隨機(jī)優(yōu)化調(diào)度計(jì)算，提出了一種新方法[42]，利用大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)原理解決水庫(kù)群調(diào)度優(yōu)化問(wèn)題。為解決水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度，王世定等于1991年首次采用網(wǎng)格規(guī)劃分解協(xié)調(diào)法（NP-DC），并通過(guò)實(shí)例證明該方法，可使網(wǎng)絡(luò)流優(yōu)化技術(shù)適用于多序、多目標(biāo)、多時(shí)段以及目標(biāo)函數(shù)不可微的復(fù)雜庫(kù)群調(diào)度問(wèn)題[43]，賀北方等通過(guò)建立了水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的馬爾可夫決策規(guī)劃模型，針對(duì)綜合利用水庫(kù)的特點(diǎn)，采用策略迭代法求解模型[44]。為研究了隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃的綜合利用在水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度中的應(yīng)用，解決當(dāng)水庫(kù)需滿足兩種不同的需水保證率的問(wèn)題[45]，徐鼎甲于1993年等以灌溉和供水為主要興利目標(biāo)，采用用雙向懲罰的計(jì)算方法。1994年費(fèi)良軍在水庫(kù)與灌區(qū)系統(tǒng)的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度中提出了混合試探法，實(shí)例表明該方法在計(jì)算過(guò)程中具有收斂迅速和節(jié)約計(jì)算內(nèi)存空間的優(yōu)點(diǎn)[46]，都金康等提出了水庫(kù)群洪水調(diào)度模型和逐次優(yōu)化解法，解決了水庫(kù)群之間以及水庫(kù)群與區(qū)間匯流的錯(cuò)峰，為防洪系統(tǒng)規(guī)劃提供了新方法[47]。為研究水庫(kù)群優(yōu)化調(diào)度函數(shù)關(guān)系，胡鐵松于1995年提出了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法[48]，謝柳青于1997年在解決水庫(kù)群優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題中提出了逐級(jí)模擬復(fù)合法[49]。1998年韓廷印將模糊優(yōu)選方法應(yīng)用到朱莊水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度中，獲得了可靠使用的水庫(kù)防洪調(diào)度方案[50]。進(jìn)入21世紀(jì)之后，隨著計(jì)算機(jī)、人工智能等科技的進(jìn)步和發(fā)展，諸多智能算法、改進(jìn)智能算法以及多方法組合的混合智能算法，在國(guó)內(nèi)的水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度研究中被廣泛應(yīng)用，并取得了一系列的成果。其中優(yōu)化算法有：遺傳算法[51]、模擬退火算法[52]、粒子群算法[53]、蟻群算法[54]、免疫算法[55]、人工魚群算法[56]、人工蜂群算法[57]、混沌優(yōu)化算法[58]、模擬差分演化算法[59]、布谷鳥搜索算法[60]、免疫克隆選擇算法[61]、免疫蛙跳算法[62]；改進(jìn)智能算法有：改進(jìn)遺傳算法[63-67]、改進(jìn)果蠅算法[68]、改進(jìn)螢火蟲算法[69]、改進(jìn)鳥群算法[70]、改進(jìn)粒子群算法（育種粒子群算法、協(xié)調(diào)粒子群算法和煙花量粒子群算法）[71-73]、改進(jìn)蟻群算法（免疫進(jìn)化的蟻群算法和自適應(yīng)蟻群算法）[74-75]和變尺度混沌優(yōu)化算法[76]；此外，多種智能算法組合而成的混合算法有：鯰魚效應(yīng)多目標(biāo)粒子群算法[77]、混沌遺傳算法[78]、混沌蟻群算法[79]等。1.2.3水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題的提出從國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀來(lái)看，許多學(xué)者、專家都對(duì)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度進(jìn)行了研究，并取得了豐碩的研究成果。目前我國(guó)水資源的利用形勢(shì)日益嚴(yán)峻，尤其是在兵團(tuán)二師塔里木墾區(qū)的區(qū)域內(nèi)，影響尤為突出。水資源的供需矛盾仍是可持續(xù)發(fā)展的重要阻礙所在，新疆水庫(kù)調(diào)度管理過(guò)程中存在一系列亟待解決的問(wèn)題，而解決新疆的水庫(kù)調(diào)實(shí)際問(wèn)題的研究偏少，現(xiàn)有水庫(kù)調(diào)度管理方法過(guò)于落后，因此需要對(duì)其做深入研究討論。1.3研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線1.3.1研究?jī)?nèi)容本研究在分析水庫(kù)實(shí)際運(yùn)行管理情況的基礎(chǔ)上，以灌溉缺水量和水庫(kù)損耗最小為目標(biāo)，根據(jù)水庫(kù)水量平衡、各階段蓄水量等方面為制約條件來(lái)建立恰拉水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度模型，利用改進(jìn)的粒子群算法求解模型，并將不同來(lái)水與需水情況下水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度結(jié)果與實(shí)際調(diào)度結(jié)果相比較，驗(yàn)證粒子算法模型的安全性、實(shí)用性、有效性，為恰拉水庫(kù)管理者提供技術(shù)保障。根據(jù)恰拉水庫(kù)調(diào)查現(xiàn)狀，在全面調(diào)查、認(rèn)真查閱、相互討論、詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，利用大系統(tǒng)協(xié)調(diào)理論和智能算法優(yōu)化恰拉水庫(kù)調(diào)度方案，實(shí)現(xiàn)調(diào)度決策科學(xué)化、智能化、敏捷化，提升調(diào)度決策的技術(shù)水平，促使恰拉水庫(kù)調(diào)度研究不斷提高、可視、交互、智能、集成化的方向發(fā)展，主要研究?jī)?nèi)容如下：（1）在水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合塔里木墾區(qū)系統(tǒng)的特點(diǎn)對(duì)墾區(qū)進(jìn)行系統(tǒng)分解，提出本文的研究技術(shù)路線，并通過(guò)資料收集以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查方法，解決恰拉水庫(kù)在調(diào)度運(yùn)行中的問(wèn)題。（2）以現(xiàn)有水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度成果為基礎(chǔ)，根據(jù)第二師塔里木干旱區(qū)恰拉水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行現(xiàn)實(shí)狀況，建立恰拉水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度模型，以約束條件和目標(biāo)函數(shù)對(duì)現(xiàn)有粒子群算法進(jìn)行改進(jìn)，用水庫(kù)庫(kù)容進(jìn)行編碼，以旬為時(shí)段結(jié)合水量平衡方程優(yōu)化水庫(kù)庫(kù)容過(guò)程，以此提出基于改進(jìn)粒子群算法的模型求解方法。（3）選取位于新疆巴州尉犁縣境內(nèi)的恰拉水庫(kù)為研究對(duì)象，根據(jù)建立的模型及求解方法，實(shí)現(xiàn)豐、平、枯三個(gè)典型年份的水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度，將優(yōu)化調(diào)度結(jié)果與實(shí)際調(diào)度結(jié)果相比較，驗(yàn)證模型的合理性、實(shí)用性、安全性及有效性，為水庫(kù)管理決策者提供參考和技術(shù)依據(jù)。1.3.2技術(shù)路線（1）基礎(chǔ)資料準(zhǔn)備工作根據(jù)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的研究成果，了解水庫(kù)調(diào)度的發(fā)展形勢(shì)。（2）收集整理資料，分析存在的問(wèn)題在收集、查閱恰拉水庫(kù)相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，匯總分析水庫(kù)近幾年的調(diào)度管理情況，提出當(dāng)前調(diào)度管理過(guò)程中存在的問(wèn)題。（3）水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度模型的構(gòu)建根據(jù)恰拉水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題和難點(diǎn)，建立針對(duì)恰拉水庫(kù)的優(yōu)化調(diào)度模型。（4）基于改進(jìn)粒子群算法的優(yōu)化調(diào)度模型求解在粒子群算法的基礎(chǔ)框架中融入模擬退火算法，改進(jìn)和檢驗(yàn)基本粒子群算法，并將改進(jìn)的粒子群算法成果，應(yīng)用于恰拉水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度模型求解中。（5）恰拉水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度研究根據(jù)恰拉水庫(kù)調(diào)度和運(yùn)行管理的基本特征資料，選擇豐、平、枯等典型年，優(yōu)化恰拉水庫(kù)調(diào)度規(guī)則和調(diào)度方案，進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，通過(guò)優(yōu)化結(jié)果的比較分析，驗(yàn)證模型的合理性和算法有效性。主要技術(shù)路線如圖1-1。圖1-1技術(shù)路線圖

第2章研究區(qū)概況2.1地理位置新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第二師塔里木墾區(qū)位于巴音郭楞蒙古自治州（簡(jiǎn)稱巴州）境內(nèi)，巴州地處新疆東南部。東鄰甘肅、青海，南倚昆侖山與西藏相接；西連新疆和田地區(qū)、阿克蘇地區(qū)，北以天山為界與伊犁、塔城、昌吉、烏魯木齊、吐魯番、哈密等地（州、市）相連，東西和南北最大長(zhǎng)度均為800km。全州行政面積為47.1526萬(wàn)km2，占新疆面積的四分之一，是中國(guó)面積最大的地級(jí)行政區(qū)。新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第二師的6個(gè)灌區(qū)、14個(gè)團(tuán)場(chǎng)均分布在巴州境內(nèi)，土地總面積為0.70萬(wàn)km2，約占兵團(tuán)總面積7.42萬(wàn)km2的十分之一。塔里木灌區(qū)包括二師三十一團(tuán)、三十三團(tuán)（含原32團(tuán)）、三十四團(tuán)（含原35團(tuán)）共3個(gè)團(tuán)場(chǎng)及第二師水利工程管理服務(wù)中心，行政區(qū)域?qū)儆谖纠缈h。地理坐標(biāo)介于東經(jīng)86°06′45"～88°00′00"，北緯40°23′46"～41°12′11"之間，地勢(shì)自西北向東南傾斜，自然坡降在1/4000～1/6000之間，海拔高程為845.10～881.19m。研究區(qū)水系見圖2-1。圖2-1研究區(qū)水系圖2.2自然概況2.2.1塔河干流（1）地理位置塔里木河位于塔里木盆地北緣及新疆中部，其北以天山南麓山前傾斜平原下部為界，南臨塔克拉瑪干大沙漠,西接阿克蘇河和和田河匯合口區(qū)域，東側(cè)與孔雀河及其尾閭羅布泊洼地為鄰。塔河干流河道長(zhǎng)1321km，海拔高程760-1020m，干流流域面積為1.76×104km2，為塔里木河流域總面積102×104km2的1.75%，流經(jīng)阿克蘇地區(qū)的阿克蘇市、兵團(tuán)第一師墾區(qū)、沙雅縣、新和縣、庫(kù)車縣和巴州的輪臺(tái)、尉犁、若羌三縣(市)以及兵團(tuán)第二師塔里木墾區(qū)。（2）地形地貌塔里木河沖積平原坡度平緩、平原遼闊，地勢(shì)為西高東低，北高南低，四周是高山，北部為天山，南部有昆侖山和阿爾金山，西部為帕米爾高原，盆地中部是著名的塔克拉瑪干大沙漠，遠(yuǎn)離海洋，形成封閉的自然環(huán)境，因受水源的制約，綠洲呈不連續(xù)分布，塔里木河河床擺動(dòng)答，擺幅達(dá)80至130km。塔河干流劃分為上、中、下三段。上游段河段長(zhǎng)495km，河道縱坡平均為1/5400，中游段河段長(zhǎng)398km，河道縱坡1/5700-1/7700。下游段河段長(zhǎng)428km，河道縱坡1/4500-1/7900，從恰拉樞紐至臺(tái)特瑪湖，該段河岸天然植被明顯稀少，綠色帶寬度僅有1至8km，由于多年斷流植被趨向衰敗死亡。2.2.2孔雀河流域（1）地理位置孔雀河為塔河源流之一，地處新疆巴州中部，位于塔里木盆地東北部，北至霍拉山，西界輪臺(tái)縣，東鄰庫(kù)魯克塔格山，流域面積6.5萬(wàn)km2，流經(jīng)庫(kù)爾勒、尉犁縣，向羅布泊荒漠蜿蜒而去。孔雀河全長(zhǎng)785公里，河水一年四季不斷流，年徑流量12億立方米，常年流量穩(wěn)定?？兹负邮且粭l人工控制的河流，水源主要來(lái)自博湖東泵站及達(dá)吾提閘出流。（2）地形、地貌孔雀河上游段，自博斯騰湖西泵站起，經(jīng)輸水干渠流入山谷河道，至鐵門關(guān)峽谷出口，全長(zhǎng)80km，其中河谷段長(zhǎng)14km，河道比降為0.7%，該段建有鐵門關(guān)，石灰窯二座水電站。中游沖積平原為孔雀河出峽谷至群克，河段長(zhǎng)185km?？兹负釉谄皆虾懿蛔匀坏叵任骱竽显傧驏|流至群克，呈一個(gè)長(zhǎng)185km的弧形彎曲河道?？兹负酉掠味螢槿嚎酥亮_布泊，河段長(zhǎng)520km，此河段已于1976年起斷流。2.3水文氣象2.3.1氣象塔里木河流域遠(yuǎn)離海洋并被高山阻隔，形成了中緯度干旱區(qū)典型的大陸性暖溫帶氣候。表現(xiàn)為干燥少雨、多風(fēng)，蒸發(fā)強(qiáng)烈、年氣溫差較大，日照充足、熱量豐富，年蒸發(fā)量高達(dá)1800-2900毫米，無(wú)霜期為190-220天；年日照時(shí)數(shù)在2550-3500小時(shí)。流域平均氣溫多大于10℃，年均降水量21.5mm，年均蒸發(fā)量2680mm，最大凍土深度0.8m。塔里木河流域多年平均年降水量為1164.3億立方米，占全新疆降水總量2573億立方米的45.3%，為典型的干旱少水地區(qū)。由于降水稀少，墾區(qū)主要引蓄塔里木河水和孔雀河河水灌溉。2.3.2徑流（1）塔河下游徑流1950年代以來(lái)，由于源流區(qū)山前灌溉面積和用水量的增加，補(bǔ)給塔河干流水量由1950-1960年代的60億立方米，減少到21世紀(jì)初的44億立方米，減少了16億立方米。塔河是一條自然耗散型河流，多年平均上游耗水量為16.69億立方米，中游耗水量22.96億立方米，下游耗水量為6.33億立方米，上中游是塔河最大的耗水區(qū)段，耗水量達(dá)39.65億立方米，占阿拉爾水文站多年平均流量45.98億立方米的86.2%，僅有6.33立方米水量進(jìn)入下游。70年塔河下游最大年徑流量減至0.67億m3，再減至80年代的0.39億m3，至90年代則減為0.30億m3。1981-2020年期間塔河下游年徑流量逐年減少的總趨勢(shì)相對(duì)較為穩(wěn)定，具有一定的代表性，塔河下游1981至2020年時(shí)段的年平均徑流量為0.3億m3，年際變差Cv值為0.39。（2）孔雀河（庫(kù)塔干渠66龍口測(cè)站）徑流1976年建了庫(kù)塔干渠工程，1977年開始將孔雀河冬季部分水量通過(guò)庫(kù)塔干渠輸至恰拉，1981年以來(lái)孔雀河平均輸水量0.23億m3。在塔河下游灌區(qū)的干旱年份，灌溉用水高峰期孔雀河輸水3000至8000萬(wàn)m3，以緩解旱情。2.3.3洪水恰拉水文站近30年洪水出現(xiàn)在每年的7至9月份，據(jù)統(tǒng)計(jì)7月占20%，8月占55%，9月占25%，相對(duì)較上游滯后約一個(gè)月。夏洪滯后，灌溉高峰期下游灌區(qū)缺水嚴(yán)重，這給墾區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了不利的影響，必須增加水庫(kù)庫(kù)容和延長(zhǎng)水庫(kù)調(diào)節(jié)期。2.3.4泥沙與水質(zhì)（1）恰拉水文站泥沙根據(jù)泥沙資料，塔河中游水量大量散失后流至下游，上世紀(jì)90年代平均只有0.3億m3，輸沙能力較弱，年輸沙量?jī)H為21.6萬(wàn)t。（2）孔雀河泥沙孔雀河受博斯騰湖水量的調(diào)節(jié)，終年變化較小，最大月水量出現(xiàn)在8～9月份。泥沙來(lái)源主要為暴雨形成的洪水夾帶的泥沙，但一般歷時(shí)短，很難到達(dá)下游，冬季河水基本無(wú)泥沙，因此孔雀河庫(kù)塔干渠龍口站未進(jìn)行泥沙觀測(cè)。（3）恰拉水文站水質(zhì)在塔河來(lái)水量銳減的同時(shí)，水質(zhì)也逐漸惡化。九十年代1997、1998年兩年中，平均每年有7.5個(gè)月礦化度超過(guò)1.0g/L，最高達(dá)到4.76g/L。恰拉水文斷面的水質(zhì)變化，汛期8、9、10月份，流量達(dá)到30m3/s以上時(shí)，礦化度在1.0g/L左右；流量在30-15m3/s時(shí)，礦化度在1.0-2.5g/L之間；剔除孔雀河輸水對(duì)塔河的淡化影響，11-12月份回歸水多一些，水質(zhì)趨于咸化，塔河來(lái)水元月－2月份水質(zhì)在2.0-6.0g/L之間，極不利于作物生長(zhǎng)。（4）孔雀河水質(zhì)孔雀河水質(zhì)直接受博斯騰湖水質(zhì)、庫(kù)爾勒塔什店等工業(yè)生活區(qū)地下水質(zhì)的影響，礦化度1.1～1.2g/L，略低于博湖水質(zhì)。近年開都河徑流量逐年增大，湖水位由1984年的1046.48m上升至1997年的1047.1m，2000年為1049.08m，超過(guò)歷史最高水位，目前水體礦化度1.15g/L。博湖水質(zhì)趨于淡化，孔雀河水質(zhì)亦在趨于淡化。2.3.5冰情塔河下游冬季徑流量較小，基本處于結(jié)冰蓋運(yùn)行狀態(tài)，開春時(shí)為枯水期基本無(wú)徑流，形不成春季流冰，河道內(nèi)以融冰水為主?？兹负酉蛩锬竟鄥^(qū)輸水期為11月中旬至翌年3月上旬，冰凌期從11月底始至來(lái)年二月底止，12月以前冰凌阻水較為嚴(yán)重，元月后干渠結(jié)冰蓋，冰蓋厚度0.2～0.25m，二月底至三月初冰凌最大。恰拉水庫(kù)冬季冰蓋厚度0.4m，隨著水庫(kù)注水量的加大，冰體對(duì)壩體的推力加大，同時(shí)凍脹加劇。2.4社會(huì)經(jīng)濟(jì)與水利工程概況2.4.1社會(huì)經(jīng)濟(jì)概況塔里木灌區(qū)以生產(chǎn)棉花、香梨、紅棗、馬鹿為主；塔里木灌區(qū)全年實(shí)現(xiàn)農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值25.80億元，其中農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值22.82億元，林業(yè)總產(chǎn)值0.07億元，畜牧業(yè)總產(chǎn)值1.81億元，漁業(yè)總產(chǎn)值0.02億元，農(nóng)林牧漁服務(wù)業(yè)總產(chǎn)值1.07億元。農(nóng)業(yè)增加值12.23億元。馬鹿存欄數(shù)占二師70％，綜合利潤(rùn)占二師約52％，為二師糧、棉、香梨、鹿茸生產(chǎn)基地，也是巴州經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。塔里木灌區(qū)現(xiàn)狀年總?cè)丝?.4萬(wàn)人。設(shè)計(jì)灌溉面積為57.73萬(wàn)畝,其中經(jīng)濟(jì)作物35.99萬(wàn)畝，全部為棉花；林果業(yè)21.39萬(wàn)畝(其中園地13.81萬(wàn)畝,防護(hù)林7.58萬(wàn)畝)，草地0.86萬(wàn)畝。塔里木灌區(qū)1991年高壓線已從庫(kù)爾勒架設(shè)到灌區(qū)，在三十一團(tuán)、三十四團(tuán)分別設(shè)有變電站，在三十三團(tuán)設(shè)有電網(wǎng)管理站，全灌區(qū)電源由第二師電網(wǎng)供給，電力供給有保證；庫(kù)爾勒市是南疆鐵路和公路運(yùn)輸集散中心，灌區(qū)各團(tuán)場(chǎng)公路均與218國(guó)道相連，距離庫(kù)爾勒市170～225km。2001年218國(guó)道改建為瀝青路面，交通便利；團(tuán)場(chǎng)均已開通國(guó)際國(guó)內(nèi)直撥電話業(yè)務(wù)，通訊條件良好。2.4.2工程現(xiàn)狀塔里木墾區(qū)建于1954年，自1954年至2016年，共完成骨干建筑物73座，其中大（二）型水庫(kù)（恰拉水庫(kù)）1座、水閘68座、干渠5條。（1）塔里木河引水閘塔里木河引水閘位于庫(kù)塔干渠東干渠（下段）末端，臨近恰拉水庫(kù)上游處，通過(guò)一段引水渠將塔里木河的水引入庫(kù)塔干渠后進(jìn)入恰拉水庫(kù)。（2）庫(kù)塔干渠庫(kù)塔干渠工程建于上世紀(jì)70年代，首端連接孔雀河阿恰樞紐，并由阿恰樞紐連接庫(kù)塔干渠工程，2003年進(jìn)行改擴(kuò)建，為砼板+塑膜雙防渠道，全長(zhǎng)28.65km，設(shè)計(jì)流量25m3/s，主要為恰拉水庫(kù)冬春引水干渠。（3）恰拉攔河樞紐恰拉攔河閘位于塔里木河恰拉干渠龍口處，建于1992年。攔河閘寬20m，設(shè)計(jì)流量為60m3/s，校核流量為80m3/s，壩袋擋水高度2m。恰拉干渠進(jìn)水閘5孔，閘孔凈寬2.6m，進(jìn)水閘設(shè)計(jì)流量15m3/s。（4）恰鐵干渠工程恰鐵干渠全長(zhǎng)51.72km，設(shè)計(jì)流量32m3/s，工程等級(jí)為四級(jí)，結(jié)構(gòu)為砼板全防渠道，堤頂為土泥路面，卡鐵延伸干渠全長(zhǎng)42.83km，設(shè)計(jì)流量16m3/s，工程等級(jí)為四級(jí)，結(jié)構(gòu)為砼板全防渠道，堤頂為泥結(jié)石路面，可通行農(nóng)用車和小型汽車。（5）恰拉水庫(kù)恰拉水庫(kù)位于尉犁縣縣城東南50公里處，于1958年利用艾莎米爾湖修建恰拉水庫(kù)一庫(kù)，隨后在東側(cè)利用低洼地勢(shì)修建恰拉水庫(kù)二庫(kù)于1967年基本建成，以后逐年修建加固和改造，1980年兩座水庫(kù)聯(lián)通，統(tǒng)稱恰拉水庫(kù)，1990年進(jìn)行除險(xiǎn)加固。2003年8月對(duì)恰拉水庫(kù)進(jìn)行縮庫(kù)增深及擴(kuò)建，于2005年底蓄水，壩型為均質(zhì)土壩，壩高8.3m，屬國(guó)家大Ⅱ型平原灌注式水庫(kù)，主要水源為孔雀河來(lái)水，并從塔里木河補(bǔ)充部分水量。恰拉水庫(kù)進(jìn)水口樞紐位于庫(kù)塔干渠末端，恰拉水庫(kù)首部，主要控制恰拉水庫(kù)進(jìn)水、退水、生態(tài)用水，是恰拉水庫(kù)的水源控制工程。恰拉水庫(kù)通過(guò)恰鐵干渠進(jìn)行調(diào)配、泄洪，主要承擔(dān)農(nóng)業(yè)灌溉任務(wù)、生態(tài)供水以及墾區(qū)人飲供水，其對(duì)象是塔里木墾區(qū)31、33（32）、34（35）團(tuán)的42.5余萬(wàn)畝耕地。水庫(kù)壩體為碾壓式均質(zhì)土壩，全長(zhǎng)45km，其中主壩段8km,設(shè)計(jì)有2座放水涵洞。最大泄水能力為38m3/s，經(jīng)放水渠于水庫(kù)以南4km處匯入恰鐵干渠。2.5灌區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)第二師塔里木灌區(qū)總土地面積為208.58萬(wàn)畝，規(guī)劃面積76萬(wàn)畝。下游恰拉水文站的水量由上世紀(jì)從60年代的11.91×108m3，減至70年代的6.15×108m3，再減至80年代的3.97×108m3，至90年代則減為2.91×108m3，呈驟減趨勢(shì)，適合農(nóng)業(yè)灌溉的水量遠(yuǎn)不夠下游的灌區(qū)需要，使第二師塔里木墾區(qū)五個(gè)團(tuán)場(chǎng)的灌溉面積由60年代的65萬(wàn)畝，減少到1998年的36萬(wàn)畝，減少37.7％。2005年塔里木墾區(qū)灌溉面積為38萬(wàn)畝，其中31、32、33團(tuán)共23萬(wàn)畝，34、35團(tuán)15萬(wàn)畝。1999年，國(guó)家計(jì)委安排1萬(wàn)畝生態(tài)林建設(shè)，其中31、32、33團(tuán)0.7萬(wàn)畝，大西海34、35團(tuán)0.3萬(wàn)畝，灌溉面積達(dá)到39萬(wàn)畝。2000年國(guó)家計(jì)委安排續(xù)建生態(tài)林建設(shè)1.5萬(wàn)畝，其中恰拉31、32、33團(tuán)1.3萬(wàn)畝，大西海34、35團(tuán)0.2萬(wàn)畝，灌溉面積達(dá)到42.5萬(wàn)畝。2020年塔里木墾區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)及灌溉面積見表2-1。表2-1塔里木墾區(qū)2020年作物種植結(jié)構(gòu)及灌溉面積表單位：萬(wàn)畝灌區(qū)棉花果園經(jīng)濟(jì)林生態(tài)林草地其它合計(jì)31、33、33團(tuán)16.420.782.903.761.400.2425.5034、35團(tuán)11.080.511.892.450.910.1617.002.6灌區(qū)水資源管理存在的問(wèn)題（1）水庫(kù)利用率偏低1）滲漏損失大；2）氣候干燥、蒸發(fā)量大；3）定額配水執(zhí)行不完善，超計(jì)劃用水；4）種植結(jié)構(gòu)不合理；5）冬、春灌的洗鹽水用量偏大。（2）水管體制不順，水量計(jì)算按畝平攤，水權(quán)、水價(jià)、水市場(chǎng)、水管單位體制改革不到位。（3）重工程建設(shè)輕運(yùn)行維護(hù)管理現(xiàn)象突出。恰拉水庫(kù)管理主要針對(duì)水工建筑物及其配套設(shè)施的管理，重工程建設(shè)輕水資源調(diào)度的實(shí)際。（4）水價(jià)偏低，脫離商品價(jià)值。綜上所述，為有效提高恰拉水庫(kù)運(yùn)行效率，提高水資源利用率，對(duì)恰拉水庫(kù)開展優(yōu)化調(diào)度研究，節(jié)約灌區(qū)寶貴的水資源、緩解灌區(qū)水量型缺水問(wèn)題是非常必要的。2.7本章小結(jié)本章首先概述了塔里木墾區(qū)的自然地理、水文氣象、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的基本情況，接著介紹了灌區(qū)現(xiàn)狀輸配水系統(tǒng)，最后對(duì)恰拉水庫(kù)管理過(guò)程中存在的問(wèn)題作簡(jiǎn)要分析，為下一階段的研究打基礎(chǔ)。

第3章恰拉水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行現(xiàn)狀分析3.1組織機(jī)構(gòu)管理水利工程管理服務(wù)中心實(shí)行在水利局黨組領(lǐng)導(dǎo)下的書記、主任分工負(fù)責(zé)制，對(duì)外實(shí)行主任法人負(fù)責(zé)制。全中心按不同行業(yè)、資源配置、發(fā)展現(xiàn)狀分為機(jī)關(guān)、十八團(tuán)渠灌溉管理站、塔里木灌溉管理站、恰拉水庫(kù)管理站、且末水庫(kù)管理站、且末灌溉管理站六個(gè)部分。中心機(jī)關(guān)下設(shè)供水科、建設(shè)管理科、辦公室、財(cái)務(wù)科。3.2水源管理3.2.1水庫(kù)來(lái)水墾區(qū)水利年度引水指標(biāo)水源由塔里木河、孔雀河兩大河系組成，墾區(qū)年度總引水指標(biāo)為0.408億m3，其中塔里木河年度指標(biāo)水為0.205億m3；孔雀河年度指標(biāo)水為0.203億m3。恰拉水庫(kù)來(lái)水基本由孔雀河供給，在水庫(kù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，首先以孔雀河來(lái)水為基礎(chǔ)（即按2.03×108m3）進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)水庫(kù)出現(xiàn)缺水且塔河來(lái)水能滿足水庫(kù)需水時(shí)，則由東河灘樞紐向水庫(kù)進(jìn)行補(bǔ)充，其余時(shí)段均由孔雀河供水，恰拉水庫(kù)全年調(diào)節(jié)墾區(qū)用水。3.2.2需水墾區(qū)用水需求為每年年初師、市根據(jù)墾區(qū)引水、蓄水的實(shí)際情況以及對(duì)塔里木河來(lái)水的預(yù)測(cè)，下達(dá)作物種植結(jié)構(gòu)和面積，墾區(qū)各團(tuán)再根據(jù)作物種植的結(jié)構(gòu)和面積做出不同灌季（春灌3月5日—4月20日、作物灌5月25日—9月5日、冬灌10月20日—12月5日）的需水量以旬度為單位進(jìn)行匯總上報(bào)，待師水利局核定后下達(dá)至塔里木墾區(qū)水管處執(zhí)行。3.3調(diào)度運(yùn)行制度恰拉水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行原則是為保障恰拉水庫(kù)綜合效益最大化，在保證水庫(kù)工程安全的前提下，協(xié)調(diào)水庫(kù)防洪、興利、人飲、水產(chǎn)養(yǎng)殖和捕撈等任務(wù)與各用水部門之間的關(guān)系。孔雀河由庫(kù)塔東干渠下段輸水至恰拉水庫(kù)，塔河來(lái)水可通過(guò)恰拉龍口直接引入墾區(qū)或由塔河?xùn)|河灘樞紐進(jìn)入庫(kù)塔干渠后輸至恰拉水庫(kù)，兩河來(lái)水節(jié)點(diǎn)分別為孔雀河庫(kù)塔東干渠下段66龍口水文站（阿恰樞紐）和塔河恰拉水文站、東河灘引水樞紐?？兹负庸┧?.203億m3，塔河洪水期少量補(bǔ)充。供水過(guò)程按塔里木河流域管理局巴音郭楞管理局審批的設(shè)計(jì)供水過(guò)程進(jìn)行供水。塔河自恰拉龍口引入墾區(qū)總干渠直接灌溉用水，經(jīng)多年運(yùn)行情況分析，塔河洪水到達(dá)恰拉龍口且從水質(zhì)水量上均能滿足墾區(qū)的要求時(shí)，75%頻率時(shí)為8月上、中旬。3.4灌溉用水管理灌區(qū)用水管理模式：灌區(qū)用水管理實(shí)行三級(jí)管理：塔里木河流域管理局巴音郭楞管理局水利工程管理服務(wù)中心團(tuán)場(chǎng)（鄉(xiāng)、場(chǎng)）水管單位。同時(shí)堅(jiān)持“四同”原則：即水管中心同用水單位“同測(cè)量（量水、測(cè)水）、同觀測(cè)（水位）、同記錄（水位、流量、水量）、同配水”。加強(qiáng)計(jì)劃用水管理塔里木灌區(qū)實(shí)行按方收費(fèi)，嚴(yán)格實(shí)行“定額用水，超定額累進(jìn)加價(jià)，多用水多付費(fèi)”的原則。加強(qiáng)灌溉管理在春灌作物灌溉高峰期（六、七、八月）及秋冬灌期間，塔里木墾區(qū)水管處會(huì)同師水利局、農(nóng)業(yè)局等部門組成聯(lián)合灌溉檢查組，分不同灌溉階段制定詳細(xì)嚴(yán)格灌溉檢查制度及獎(jiǎng)懲辦法，深入田間地頭，進(jìn)行灌溉檢查考評(píng)，評(píng)選優(yōu)劣，予以獎(jiǎng)罰，促其加強(qiáng)灌溉管理，提高灌溉管理水平。3.5水庫(kù)調(diào)度的要求及任務(wù)水庫(kù)調(diào)度要求：重點(diǎn)保障下游灌區(qū)生活用水和農(nóng)業(yè)灌溉用水等，統(tǒng)籌安排，確保水庫(kù)安全。水庫(kù)調(diào)度的任務(wù)：根據(jù)水庫(kù)蓄水的實(shí)際情況，為墾區(qū)各團(tuán)場(chǎng)人飲供水，農(nóng)業(yè)灌溉用水調(diào)度兼顧水產(chǎn)養(yǎng)殖。3.6水庫(kù)調(diào)度存在的問(wèn)題針對(duì)恰拉水庫(kù)在日常的調(diào)度運(yùn)行中，首先是庫(kù)盤面積大，水深較淺，蒸發(fā)與滲漏損失量較大，通過(guò)近十年測(cè)算，水庫(kù)庫(kù)損接近31萬(wàn)m3/日；其次是水庫(kù)引水、蓄水與滿足配水之間的銜接使之發(fā)揮最高利用率之間的矛盾。

第4章水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度模型的構(gòu)建及求解4.1水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度簡(jiǎn)介水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度是在保障各用水部門用水需求的前提下，保障水庫(kù)綜合效益最大化原則，根據(jù)恰拉水庫(kù)實(shí)際配水、調(diào)水、蓄水、供水情況建立模型，求解模型計(jì)算得到水庫(kù)最優(yōu)的調(diào)度方式。水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度以蓄水量最大、運(yùn)行成本最低、供水量最優(yōu)、安全運(yùn)行最高、缺水量最小、棄水量最小等方面為目標(biāo)。約束條件主要體現(xiàn)水庫(kù)實(shí)際情況和各方面的需求，既包括防洪、水量平衡、水位、水產(chǎn)養(yǎng)殖、人飲等“硬約束”，也包括灌溉用水、人飲供水、生活工業(yè)供水等多方面的約束[80]。4.2調(diào)度的研究目標(biāo)墾區(qū)用水由孔雀河、塔里木河供給，在恰拉水庫(kù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，研究區(qū)耗水主要體現(xiàn)在農(nóng)業(yè)灌溉用水，水庫(kù)調(diào)度目標(biāo)應(yīng)體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益以及資源合理性兩方面的內(nèi)容。從調(diào)度的經(jīng)濟(jì)層面分析，灌溉缺水量在一定程度上可以間接體現(xiàn)灌溉效益的高低。從水資源利用的合理性層面分析，較大的蒸發(fā)滲漏損失是平原水庫(kù)水資源利用效率偏低的主要原因之一，條件允許的情況下旬末庫(kù)存不應(yīng)過(guò)高，庫(kù)損是評(píng)價(jià)水庫(kù)調(diào)度結(jié)果合理性的重要因素。因此從研究區(qū)農(nóng)業(yè)用水與供水兩個(gè)角度并考慮水庫(kù)調(diào)度過(guò)程中資源利用的合理性，確定調(diào)度的目標(biāo)為調(diào)度缺水總量最少、水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失最小兩方面。4.3模型構(gòu)建的基本思路水庫(kù)調(diào)蓄的水量絕大部分由孔雀河供給，在水庫(kù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，首先以孔雀河來(lái)水為基礎(chǔ)進(jìn)行調(diào)節(jié)，作物灌溉用水高峰期則由恰拉龍口引入塔里木河洪水補(bǔ)充。墾區(qū)在8月上、中旬塔河洪水期，則由恰拉龍口直接引入塔河洪水至灌區(qū)總干渠，其余時(shí)段均由孔雀河供水，恰拉水庫(kù)全年調(diào)節(jié)墾區(qū)用水。本次恰拉水庫(kù)調(diào)度把以旬為單位將恰拉水庫(kù)一年的來(lái)水量和塔里木灌區(qū)各團(tuán)一年需水量作為模型輸入數(shù)據(jù)，是以年為單位進(jìn)行調(diào)度的，根據(jù)改進(jìn)的粒子群算法求解水庫(kù)的灌溉放水限制庫(kù)容，計(jì)算塔里木灌區(qū)總灌溉缺水量，水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失等目標(biāo)函數(shù)值，尋找最優(yōu)的水庫(kù)的灌溉放水限制庫(kù)容。4.4水庫(kù)調(diào)度模型設(shè)計(jì)4.4.1建模目的模型以水庫(kù)調(diào)度圖法框架為基礎(chǔ)，在水庫(kù)的最大蓄水庫(kù)容范圍內(nèi)，根據(jù)調(diào)度目標(biāo)，確定水庫(kù)的灌溉水位線，為恰拉水庫(kù)實(shí)際運(yùn)作過(guò)程中蓄、放水提供依據(jù)。4.4.2調(diào)度規(guī)則（1）將恰拉水庫(kù)的庫(kù)容劃分為兩個(gè)區(qū)域和兩條控制水位，其中在恰拉水庫(kù)上游劃定蓄水水位和放水水位，蓄水水位與放水水位之間為供水區(qū)，放水水位之下為死水區(qū)。（2）恰拉水庫(kù)年初來(lái)水全蓄，根據(jù)水庫(kù)蓄水的實(shí)際上報(bào)引水計(jì)劃。（3）每旬放水前，先根據(jù)塔里木灌區(qū)用水需求進(jìn)行科學(xué)、合理、有序調(diào)配，若滿足灌溉需求，則水庫(kù)該旬停水，否則，供水取直接放到放水線所放的水與下游灌溉保證兩者的最小值。4.4.3模型的目標(biāo)函數(shù)根據(jù)水庫(kù)調(diào)度模型，以調(diào)度后灌溉缺水總量最少和水庫(kù)滲漏蒸發(fā)損失最小為目標(biāo)，其表達(dá)式為：（4-1）式中：為經(jīng)過(guò)水庫(kù)調(diào)度后每一旬灌區(qū)的缺水量，為每一旬水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失的水量。4.4.4約束條件（1）基本約束條件1）水庫(kù)水量平衡約束（4-2）式中：表示j+1時(shí)段初時(shí)的水庫(kù)庫(kù)容;表示j時(shí)段初時(shí)的水庫(kù)庫(kù)容；表示j時(shí)段的水庫(kù)入庫(kù)水量;為j時(shí)段水庫(kù)供水量;為水庫(kù)水量損失。2）庫(kù)容約束汛期：（4-3）非汛期：（4-4）式中：為水庫(kù)死庫(kù)容;為j時(shí)段水庫(kù)庫(kù)容;、分別為汛限庫(kù)容和興利庫(kù)容。3）水庫(kù)放水量約束（4-5）式中：為水庫(kù)放水渠道過(guò)水能力（4）非負(fù)約束4.5基于改進(jìn)粒子群算法的模型計(jì)算4.5.1粒子群算法的改進(jìn)方法粒子群算法(ParticleSwarmOptimizationAlgorithm，PSO)主要用于求解連續(xù)變量的全局優(yōu)化問(wèn)題，1995年Kennedy和Eberhart提出的一種群智能的隨機(jī)搜索算法[81]。它的思想源于對(duì)鳥群捕食行為的研究，它將鳥群中的鳥看作為粒子，在迭代計(jì)算過(guò)程中，所有粒子通過(guò)向個(gè)體最優(yōu)粒子和全局最優(yōu)粒子之間的信息交流，實(shí)現(xiàn)群體向最優(yōu)位置收斂的目的[82]。PSO算法具有確定參數(shù)少、容易實(shí)現(xiàn)和收斂速度快的優(yōu)點(diǎn)，但其容易陷入局部最優(yōu)解。模擬退火算法（SimulatedAnnealingAlgorithm，SA）通過(guò)賦予搜索過(guò)程一種時(shí)變且最終趨于零的概率突跳，從而可有效避免陷入局部極小并最終趨于全局最優(yōu)解的優(yōu)化算法，目前廣泛應(yīng)用各領(lǐng)域[82]。模擬退火算法（SA）能夠跳出局部最優(yōu)，在PSO算法框架中融入模擬退火思想來(lái)改進(jìn)粒子群算法，以解決PSO存在的易發(fā)散、不收斂等問(wèn)題，融合后的模擬退火粒子群算法（SAPSO）能概率性地跳出局部最優(yōu)并趨于全局最優(yōu)。4.5.2改進(jìn)粒子群算法的計(jì)算過(guò)程改進(jìn)后粒子群算法在粒子每一次迭代中以一定的概率接受適應(yīng)度較差的粒子作為全局最優(yōu)粒子，并通過(guò)公式（4-8）、（4-9）實(shí)現(xiàn)粒子群的提高。設(shè)N維空間中，有M個(gè)粒子組成粒子群，其中第i個(gè)粒子在N維度空間中的位置，速度Vi為每次迭代中粒子移動(dòng)的距離，，每個(gè)粒子的位置就是一個(gè)潛在解，用適應(yīng)度函數(shù)衡量粒子的優(yōu)劣，迭代t次后i粒子迄今為止搜索到的最優(yōu)位置（個(gè)體最優(yōu)）為，整個(gè)粒子群迄今為止搜索到的最優(yōu)位置（全局最優(yōu)）為，的適應(yīng)度為，T為溫度值，采用Bolzmann[83]方程計(jì)算各的適配值，用輪盤賭策略從所有中更新全局最優(yōu)粒子，公式如下：（4-6）（4-7）全局最優(yōu)粒子更新完成后，采用公式（4-8）、（4-9）實(shí)現(xiàn)群體中所有位置更新和粒子的速度：（4-8）（4-9）式中：為壓縮因子，、為學(xué)習(xí)因子；、為（0，1）的隨機(jī)數(shù)；，為常數(shù)。4.5.3編碼設(shè)計(jì)根據(jù)恰拉水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度模型，以各個(gè)時(shí)段的灌溉缺水量最少和水庫(kù)滲漏失蒸發(fā)最小為目標(biāo)函數(shù)，將各個(gè)時(shí)段、各旬的放水線（水庫(kù)庫(kù)容）作為決策變量，即用各個(gè)時(shí)段的水庫(kù)放水控制庫(kù)容組成的向量表示粒子進(jìn)行粒子編碼，定義一個(gè)二維粒子如下：二維粒子中的第一維表示旬編號(hào)，第二維表示粒子的位置，粒子的長(zhǎng)度為36。對(duì)于粒子種群中第i個(gè)二維粒子表示為，其中是表示i旬水庫(kù)放水控制庫(kù)容是一個(gè)隨機(jī)實(shí)數(shù)，N為粒子的長(zhǎng)度，二維粒子，見表4-1。表4-1粒子編碼旬123…N粒子位置…4.5.4約束條件的處理與適應(yīng)度函數(shù)構(gòu)造用目標(biāo)函數(shù)fitness表示適應(yīng)度函數(shù)，粒子確定之后，即各個(gè)時(shí)段的庫(kù)容已知，結(jié)合水庫(kù)的入庫(kù)水量、灌溉需水量，過(guò)水量平衡方程計(jì)算灌溉缺水量。根據(jù)監(jiān)測(cè)資料以及氣候自然狀況，恰拉水庫(kù)庫(kù)損比例取值為0.03，表示水庫(kù)庫(kù)損失水量為本旬旬初庫(kù)存水量的3%，由此計(jì)算水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失，由此便通過(guò)式（4-10）計(jì)算適應(yīng)度函數(shù)fitness。（4-10）式中為經(jīng)過(guò)水庫(kù)調(diào)度后每一旬灌區(qū)的缺水量；為每一旬水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失的水量；為庫(kù)損折減系數(shù)，其作用是消除缺水量和蒸發(fā)滲漏損失之間的量綱差，根據(jù)模型試算結(jié)果確定。約束條件水庫(kù)水量平衡約束、蓄水約束、防汛約束、水庫(kù)放水量約束以及非負(fù)約束在粒子編碼和適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算過(guò)程中已經(jīng)考慮。4.5.5初始化種群PSO在進(jìn)行迭代尋優(yōu)之前，在可行解的范圍內(nèi)，生成初始的群體。本研究中對(duì)恰拉水庫(kù)進(jìn)行年優(yōu)化調(diào)度，以旬為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，共分36個(gè)時(shí)段。確定各個(gè)時(shí)段的庫(kù)容作為決策變量，通過(guò)對(duì)庫(kù)容進(jìn)行編碼，隨機(jī)生成M個(gè)粒子，即M行、36列庫(kù)容組成的矩陣，每一行代表一個(gè)粒子，則整個(gè)種群可表示如下[80]：初始群體中的個(gè)體一般是隨機(jī)產(chǎn)生的，對(duì)于水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題來(lái)說(shuō)，由于水位是在可行解范圍內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生的，如果相鄰時(shí)段的控制庫(kù)容相差較大，即對(duì)于時(shí)段t來(lái)說(shuō)粒子與相差過(guò)大，可能出現(xiàn)t時(shí)段內(nèi)不泄水的情況下，全部的入庫(kù)水量也不能使水位抬升至。因此，在生成初始種群時(shí)，通過(guò)水量平衡約束，即公式（4-11）對(duì)生成的庫(kù)容過(guò)程進(jìn)行初步篩選，將滿足要求的粒子進(jìn)行保存，對(duì)于不滿足的則直接淘汰，通過(guò)篩選，生成種群規(guī)模為M的個(gè)體。（4-11）式中：為j時(shí)段水庫(kù)來(lái)水量;為j時(shí)段水庫(kù)供水量;為水庫(kù)水量損失。4.5.6求解過(guò)程使用matlab2016a軟件編寫計(jì)算程序，利用改進(jìn)粒子群算法求解，改進(jìn)粒子群算法的程序如圖4-1。圖4-1改進(jìn)粒子群算法計(jì)算程序圖4.6本章小結(jié)本章首先介紹了水資源優(yōu)化調(diào)度的類別劃分及相關(guān)的模型研究，在此基礎(chǔ)上提出了本文的水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)以及調(diào)度基本思路。并以調(diào)度缺水量和水庫(kù)滲漏蒸發(fā)損失為調(diào)度目標(biāo)，考慮水量平衡約束、蓄水量約束、防汛約束和庫(kù)容約束等方面建立水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度模型。水資源優(yōu)化調(diào)度模型求解時(shí)存在大量的不可行解，傳統(tǒng)算法求解結(jié)果不穩(wěn)定且容易求出局部最優(yōu)解。本章主要從計(jì)算法的選著改進(jìn)以及編碼設(shè)計(jì)、適應(yīng)度函數(shù)構(gòu)造等方面研究了模型的求解方法。（1）在算法的選擇上主要在粒子群算法框架中融入模擬退火算法思想進(jìn)行改良，以提高算法的求解精度。（2）采用水庫(kù)放水線實(shí)數(shù)編碼的方法進(jìn)行編碼，以水庫(kù)調(diào)度灌溉缺水量以及水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失之和作為適應(yīng)度函數(shù)，編碼設(shè)計(jì)和目標(biāo)的求解過(guò)程直接滿足約束的要求。

第5章水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度模型的應(yīng)用5.1恰拉水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度基本資料本文采用改進(jìn)粒子群算法對(duì)恰拉水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度模型進(jìn)行求解，選取豐水年、平水年和枯水年三個(gè)典型年為例進(jìn)行研究。根據(jù)恰拉水庫(kù)2006年到2020年的15年的實(shí)測(cè)的年徑流系列資料，通過(guò)對(duì)徑流資料進(jìn)行頻率分析，采用距平百分率（P）作為劃分徑流豐、平、枯的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)對(duì)恰拉水庫(kù)近15年的水文資料，通過(guò)年度、月份的來(lái)水量進(jìn)行逐年篩選后，選擇出2020年（P=75%）代表豐水年份、2016年（P=50%）代表平水年份、2012年（P=25%）代表枯水年份進(jìn)行恰拉水庫(kù)調(diào)度的優(yōu)化分析。本研究針對(duì)豐、平、枯等典型年進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度分析，研究所需資料不僅包括水庫(kù)本身的特征情況資料，還包括入庫(kù)水量、水庫(kù)供水量、水庫(kù)損失、供水時(shí)間等基本統(tǒng)計(jì)資料。水庫(kù)的特征資料在第二章節(jié)已經(jīng)敘述，下面主要介紹其他所用到的基礎(chǔ)資料：（1）入庫(kù)水量資料各典型年的旬入庫(kù)水量折算成月入庫(kù)水量，見表5-1。表5-1典型年的入庫(kù)水量萬(wàn)m3年份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月合計(jì)201240522224013337045900722237240233550813221842016000691243629511611564470435692176202783120200014216484995235940785240275460174704172833944（2）塔里木灌區(qū)灌溉用水資料根據(jù)恰拉水庫(kù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料的分析，得到不同水平年的灌溉用水量，見5-2。表5-2典型年的需水量單位：104m3年份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月合計(jì)2012009632478805382543441413869013060160032016001215175614965378573845201126941206718824425202000859183190359775728598301428319580626710（3）各典型年水庫(kù)年初和年末的庫(kù)容以及水庫(kù)實(shí)際蒸發(fā)滲漏損失情況本文在研究恰拉水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度過(guò)程時(shí)，調(diào)節(jié)時(shí)間從每年1月1日開始，到12月31日結(jié)束。為貼合恰拉水庫(kù)的實(shí)際運(yùn)行記引、蓄、配等情況，水位的初始庫(kù)容值采用水庫(kù)實(shí)際運(yùn)行的月初庫(kù)容，各典型年水庫(kù)實(shí)際調(diào)度數(shù)據(jù)在結(jié)果中一并給出。5.2恰拉水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度研究根據(jù)第四章建立的水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度模型，運(yùn)用改進(jìn)的粒子群算法進(jìn)行求解通過(guò)matlab進(jìn)行程序的編寫，其基本求解流程見圖5-1。（1）將恰拉水庫(kù)調(diào)度過(guò)程按旬分為36個(gè)時(shí)段，將各個(gè)時(shí)段的庫(kù)容值作為粒子的位置，對(duì)水庫(kù)庫(kù)容進(jìn)行編碼。（2）在庫(kù)容的約束范圍內(nèi)生成初始解，即初始36個(gè)時(shí)段初的庫(kù)容。（3）確定各個(gè)時(shí)段的庫(kù)容以后，根據(jù)起調(diào)庫(kù)容、以及各時(shí)段內(nèi)的入庫(kù)水量等已知資料，結(jié)合優(yōu)化準(zhǔn)則，通過(guò)水量平衡方程，計(jì)算出庫(kù)水量。（4）計(jì)算各時(shí)段末灌溉缺水量、實(shí)際庫(kù)容、庫(kù)損、粒子適應(yīng)度值等數(shù)據(jù)，記錄群體中最優(yōu)的庫(kù)容。（5）按照改進(jìn)的粒子群算法，更新粒子的速度、位置，得到新的群體。（6）計(jì)算各時(shí)段末灌溉缺水量、實(shí)際庫(kù)容、庫(kù)損、粒子適應(yīng)度值等數(shù)據(jù)，記錄群體中最優(yōu)的庫(kù)容和各粒子當(dāng)前的最優(yōu)庫(kù)容。（7）重復(fù)步驟（3）~（6），直到滿足算法終止條件，然后選出最優(yōu)的庫(kù)容作為模型的最優(yōu)解。圖5-1模型求解模型圖5.3模型求解將典型年的來(lái)水需水?dāng)?shù)據(jù)代入模型中，通過(guò)試算求出各水平年水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度庫(kù)容線見表5-3至表5-5，以及圖5-2至5-4。表5-32009年恰拉水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度放水線萬(wàn)m31月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月上旬15191151919509696635138924273950950428770865594中旬9505381366173626795740018529501155100339506899下旬28516304560627815003555195097459551216282478610表5-42013年恰拉水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度放水線萬(wàn)m31月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月上旬9798084806618991199015991589124110951795685514848中旬9