1.3　研究内容

本书在系统总结已有研究成果的基础上，针对我国江河湖库水系连通工作开展的实践需要，对跨流域调水工程中水库群联合调度若干问题开展研究，并以辽宁省“东水西调”跨流域调水工程为基础开展应用研究。

1.3.1　跨流域水库群联合调度最优调水、供水过程耦合研究

水库群调水过程和供水过程间存在相互作用机制，它们共同影响水资源的时空配置效果，因此跨流域调水水库群联合调度中需要将两者统一考虑。对于调水决策，可以分为调水和不调水两类，调水时按照调水能力进行调水。那么，调水问题可以采用0-1整数规划模型进行描述。对于供水问题，供水规则常用调度图表示，当水库蓄水状态处于某一调度区时就按相应的调度规则进行供水。水库蓄水状态是否落在某一调度区，也可以用0-1规划方法表示。因此，本书拟建立基于0-1规划方法的水库群最优调度模型，统一考虑并最终确定水库群最优调水、供水过程，分析其最大调供水能力，便于对工程运行水平进行评价并为联合调度规则的提取提供最优化过程参考。

1.3.2　跨流域水库群联合调度规则形式与提取方法研究

获取合理的跨流域水库群联合调度规则，一方面要保证调度规则是合理的，另一方面是规则确定之后采用的提取方法是有效的。前者是确定合理调度规则的先要条件，后者是提取最优调度规则的重要手段。本书围绕库群调度规则，对水库群联合调度规则的相关研究进展进行综述分析，以加强人们对调度规则的重视，并促进水库群联合调度研究在该方向的发展。然后，基于不同规则的联合调度规则提取方法进行述评，以水库群联合调度规则提取方法的发展历程为主线，对水库群联合调度规则提取方法进行总结分析，对其最新研究进展进行评述，为后续有关跨流域水库群联合调度规则的研究奠定基础。

1.3.3　基于最优调水、供水过程的规则提取方法研究

跨流域水库群联合调度问题与一般水库群联合调度问题的区别是从决策需求的角度给出具备相应功能的对应规则，规则集合元素包括供水规则、分水规则、调水规则和配水规则等。要获取最优联合调度规则，合理的规则形式是先要条件。本书通过对规则形式进行设计，对规则提取方法的研究主要从两方面展开：一是采用模拟与优化模型结合的模式，通过建立完善的模拟模型对跨流域水库群的调度运行过程进行准确描述，再与新型演化算法结合，分析调度规则产生的调度效果，评价调度规则形式的优劣；二是采用集对分析方法从跨流域水库群最优调水、供水过程中提取调度规则，再通过模拟模型对规则效果进行评价，对规则进行局部修正，从而达到满意效果。

1.3.4　基于逐步优化的跨流域复杂水库群联合调度规则建模与求解

以供水调度图和调水控制线为联合调度规则，构建同时考虑跨流域调水和供水的复杂水库群联合优化调度模型，添加考虑供水调度图先验形状特征的形状约束，提出一种借鉴逐步优化算法（POA）思想的逐库优化粒子群算法（PRA-PSO）。该算法以基本粒子群算法优化原理为基础，逐步优化单个或两个水库的调度规则，以降低单次优化变量的维数，从而提高其搜索全局最优解的能力。

1.3.5　基于二层规划模型的跨流域水库群联合调度研究

针对跨流域水库群联合调度存在的主从递阶结构，提出了调水规则和供水规则相结合的跨流域水库群联合调度规则。其中，调水规则由一组基于各水库蓄水量的调水控制线表示，根据其相对位置关系，决定是否调水、调水量如何分配等；供水规则用各水库供水调度图表示，对应于不同用水户的限制供水线将水库的兴利库容分为若干调度区。建立了适合主从递阶结构的水库群联合调度二层规划模型，它由上层调水模型和下层供水模型构成，采用并行种群混合进化的粒子群算法对模型进行求解。我国北方某大型跨流域调水工程的实例研究证明了模型的合理性和有效性。