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平原河网水环境恶化已成为国内平原河网地区的共性问题,平原河网水环境改善的综合治理工程层出不穷,其中利用河网中的水闸、泵站等水利工程设施对水资源进行合理调度,以活化河网水体、加快河网水体的更新速度、改善河网水质,是一种投资少、见效快的水资源调度方式,已成为国内外改善河流、湖泊水环境的重要措施之一。这些工程在不同的闸泵调度方式下,对水环境的改善效果不一样,所需的运行费用亦不一样,同时大多为工程实践,相关理论研究相当薄弱。因此,本文旨在研究以最小的闸泵调度运行费用来发挥最大的水环境改善效果,主要内容如下:
(1)通过实地调研与现场测量获取研究所需的基本资料,结合嘉兴平原河网水环境变化的复杂性,基于MIKE11软件,建立嘉兴河网示范区的水环境模型。
(2)综合考虑平原河网水环境改善闸泵水动力调控的水质目标与费用目标,以各个引水站点的引水流量和引水时间为决策变量,以费用为主要目标、水质可行期望值为寻优中水质目标的约束上限,将多目标优化简化为单目标优化,构建平原河网水环境改善的闸泵水动力调控优化目标函数。
(3)基于MATLAB平台,耦合平原河网水环境模型与闸泵水动力调控优化目标函数,采用混合遗传算法,对闸泵水动力调控优化目标函数进行编程求解,实现引水方案的自动优选。
(4)嘉兴河网水环境改善闸泵水动力调控优化案例分析。将以上提出的优化目标函数及理论应用到嘉兴的实际工程中,优选出最优引水方案,为工程实际提供指导和依据,并将该优化模型得到的引水方案分别与实际引水方案及单一水质目标引水方案进行对比分析,结果表明,本文提出的优化目标函数优选出的引水方案在满足引水水质目标的前提下,所需的运行成本最低。