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基于多目标遗传算法的灌区水资源优化调度研究

作　者: 赵恩龙
导　师: 黄薇
学　校: 长江科学院
专　业: 水文学及水资源
关键词: 灌区调度 水资源优化调度 多目标遗传算法
分类号: TV213.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


水资源是人类生存和经济社会发展不可或缺的物质基础，是不可替代的重要自然资源。随着人口不断地增长和社会经济的快速发展，人类正以空前的速度和规模开发利用极其有限的水资源，引发了一系列水资源问题。因此，必须优化调度有限的水资源，实现水资源的可持续利用，推进生态环境的良性循环，以保障社会经济可持续发展。论文首先探讨了水资源优化调度的概念和主要研究内容，综述了国内外研究现状，总结并分析了水资源配置的发展趋势。论文选择某灌区作为研究区，分析并介绍了该灌区的基本情况及所在区域的气象、社会经济概况。根据灌区的具体情况，计算灌区各部分相关需水量，并进行初步水量平衡，分析得出灌区在75%保证率下面临11月份至5月份水资源短缺的情况，需要进行水资源优化调度。在此基础上确定了目标函数，并选择了多目标遗传算法作为求解算法。论文研究了遗传算法的原理、特点、步骤，并选择Matlab作为编程环境，应用matlab的遗传算法工具箱进行计算。在满足水量平衡、库容约束等约束条件的基础上，运用Matlab求解模型。分别计算出在75%保证率下不同单目标优化结果及多目标优化结果，进行优化对比，得出多目标优化后的方案灌溉面积比例、灌溉产量分别接近于单目标情况下的最优值，次要目标较单目标优化分别提高10.78%和10.32%，克服了单目标优化时次要目标不够优化的矛盾。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第1章 绪论  8-17
  1.1 研究背景与选题意义  8-11
  1.2 水资源优化调度简介  11-12
    1.2.1 水资源优化调度概念  11
    1.2.2 水资源优化调度的研究内容  11-12
  1.3 水资源优化调度的国内外研究现状  12-15
    1.3.1 国内外现状  12-14
    1.3.2 总结与展望  14-15
  1.4 论文的主要研究内容  15-16
  1.5 本章小结  16-17
第2章 研究区域基本情况分析  17-25
  2.1 流域基本情况  17-18
    2.1.1 流域概况  17-18
    2.1.2 气象概况  18
    2.1.3 社会经济概况  18
  2.2 甲河水库基本情况  18-22
    2.2.1 甲河水库概况  18-20
    2.2.2 甲河水库任务  20
    2.2.3 甲河水库作用  20-22
  2.3 灌区基本情况  22-23
    2.3.1 灌区范围  22-23
    2.3.2 灌区现状  23
    2.3.3 灌溉水源  23
    2.3.4 灌区土地开发方式及规模  23
  2.4 本章小结  23-25
第3章 水资源优化调度模型的建立  25-38
  3.1 灌区需水情况  25-30
    3.1.1 灌溉需水量  25-28
    3.1.2 工业需水量  28-29
    3.1.3 人畜需水量  29
    3.1.4 河道内生态与环境需水量  29-30
  3.2 水资源优化调度模型  30-33
    3.2.1 初步水量平衡  30-32
    3.2.2 水资源调度优先度及调度范围  32
    3.2.3 水资源优化调度目标函数  32-33
    3.2.4 水资源优化调度约束条件  33
  3.3 求解算法选取  33-37
  3.4 本章小结  37-38
第4章 遗传算法研究  38-44
  4.1 遗传算法原理  38
  4.2 遗传算法特点  38-39
  4.3 遗传算法步骤  39-41
  4.4 Matlab 的遗传算法工具箱简介  41-43
  4.5 本章小结  43-44
第5章 基于多目标遗传算法的灌区水资源优化调度研究实例分析  44-55
  5.1 计算模型  44-45
    5.1.1 目标函数  44
    5.1.2 约束条件  44-45
    5.1.3 参数选取  45
  5.2 计算过程  45-46
  5.3 计算结果  46-52
  5.4 结果分析  52-54
  5.5 本章小结  54-55
第6章 结论与展望  55-57
  6.1 结论  55-56
    6.1.1 主要研究成果  55-56
    6.1.2 主要创新点  56
  6.2 展望  56-57
参考文献  57-59
附件  59-62
  附件 1 CDE 改进部分代码  59-60
  附件 2 CDE 代码  60-61
  附件 3 可行域求解代码  61-62
附录  62-63
致谢  63

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中图分类: > 工业技术 > 水利工程 > 水资源调2查与水利规划 > 水资源开发 > 水利资源的管理、保护与改造
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