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山丘区两库三站灌溉系统优化调度方法研究

灌溉排水学报 2023年第6期42卷 135-144页

作者：罗启华蒋晓红陈于程吉林扬州大学水利科学与工程学院江苏扬州225009 江苏省农村水利科技发展中心南京210029

【目的】研究山丘区“两库三站”灌溉系统优化调度方法。【方法】针对山丘区干旱年份2座水库、3座补库泵站联合调度的问题,构建“两库三站”灌溉系统优化调度模型,以各灌区各时段灌溉缺水量平方和最小为目标函数,以系统年可供水量、补... 详细信息

【目的】研究山丘区“两库三站”灌溉系统优化调度方法。【方法】针对山丘区干旱年份2座水库、3座补库泵站联合调度的问题,构建“两库三站”灌溉系统优化调度模型,以各灌区各时段灌溉缺水量平方和最小为目标函数,以系统年可供水量、补库泵站年可供水量、补库泵站提水能力、水库优化调度准则等为约束条件。采用基于试验选优的大系统优化方法求解优化调度方案。【结果】以干旱年份江苏省南京市六合区山湖水库和泥桥水库联合优化调度为例,与优选参数的常规调度方案相比,泥桥灌区灌溉缺水量由35万m^(3)减少到0,山湖水库弃水量由45万m^(3)减少到0,引提河道水量由403万m^(3)增加到435万m^(3),山湖水库、泥桥水库的最后一时段末蓄水量由819万、145万m^(3)增加到初始蓄水量847万、159万m^(3)。【结论】采用基于试验选优的大系统优化方法求解优化调度方案,能有效减少水库弃水量,增加灌溉供水量,也能充分发挥补库泵站提水能力,减少补库泵站提水次数,此外,还可以实现对水库最后一时段末蓄水量特定取值的要求。

关键词：水库泵站联合优化调度试验选优大系统优化

A^(2)/O-BCO系统中碳源类型对反硝化除磷及菌群结构的影响

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中国环境科学 2022年第1期42卷 172-182页

作者：范亚骏张淼季俊杰程吉林吴启超何成达扬州大学水利科学与工程学院江苏扬州225127 扬州大学环境科学与工程学院江苏扬州225127 扬州工业职业技术学院江苏扬州225127

采用厌氧/缺氧/好氧-生物接触氧化(A^(2)/O-BCO)工艺处理低碳氮(C/N)比污水,考察单因素碳源(阶段Ⅰ:乙酸钠;阶段Ⅱ:乙酸钠+丙酸钠;阶段Ⅲ:丙酸钠)对有机物去除以及同步脱氮除磷的影响,并重点探究乙酸钠、丙酸钠混合碳源条件下内碳源(PHA... 详细信息

采用厌氧/缺氧/好氧-生物接触氧化(A^(2)/O-BCO)工艺处理低碳氮(C/N)比污水,考察单因素碳源(阶段Ⅰ:乙酸钠;阶段Ⅱ:乙酸钠+丙酸钠;阶段Ⅲ:丙酸钠)对有机物去除以及同步脱氮除磷的影响,并重点探究乙酸钠、丙酸钠混合碳源条件下内碳源(PHA、Gly)的转化利用以及反硝化除磷(DPR)机理,同时通过高通量测序对比了不同阶段微生物菌群结构的演变规律.结果表明:混合碳源提高了有机物、氮、磷的同步去除效率,厌氧段内碳源转化量为226mg/h,释磷量高达30.58mg/L,DPR效率稳定在90%以上;批次试验表明反硝化聚磷菌(DPAOs)占聚磷菌(PAOs)的比例为72.42%,基本实现了DPAOs的富集;高通量测序结果表明混合碳源更有利于形成独特的OTUs菌群,PAOs(包括Accumulibacter和Acinetobacter)和DPAOs(包括Dechloromonas和Pseudomonas)总量高达29.13%(>16.18%(阶段Ⅲ)>14.34%(阶段Ⅰ)),有效促进了碳源的高效利用以及反硝化除磷效率;BCO反应器中氨氧化菌(AOB,包括Nitrosomonas和Nitrosomonadaceae)和亚硝酸盐氧化菌(NOB,以Nitrospira为主)总量从3.89%(N1)增加到23.09%(N2)、37.23%(N3),为反硝化除磷提供充足的电子受体;此外,建立了基于碳源高效利用的运行调控策略,以期为A^(2)/O-BCO工艺的推广应用提供理论参考.

关键词： A^(2)/O-BCO工艺碳源类型反硝化除磷内碳源转化高通量测序

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初始轨迹对逐步优化算法收敛性的影响

水利学报 2002年第11期33卷 27-30,37页

作者：方红远王浩程吉林扬州大学水利与建筑工程学院江苏扬州225009 中国水利水电科学研究院水资源所北京100044

针对逐步优化算法 (即POA法 )在水库群系统规划设计和运行调度中存在着初始状态轨迹的选择对最优解收敛性产生影响这一值得探讨的问题 ,以一算例演示阐述了全局最优收敛条件较松时初始状态轨迹的选择对POA法最优解收敛性的影响情况 ;并... 详细信息

针对逐步优化算法 (即POA法 )在水库群系统规划设计和运行调度中存在着初始状态轨迹的选择对最优解收敛性产生影响这一值得探讨的问题 ,以一算例演示阐述了全局最优收敛条件较松时初始状态轨迹的选择对POA法最优解收敛性的影响情况 ;并根据算例特征给出的启示。

关键词：逐步优化算法轨始轨迹收敛

扬程-水位逐次逼近策略优化梯级泵站群级间河道水位

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农业工程学报 2014年第22期30卷 120-129页

作者：龚懿程吉林刘静森扬州大学水利与能源动力工程学院扬州225009

级间输水河道水位优化对降低梯级调水系统运行能耗，提高系统整体优化运行效益意义重大。该文针对各级并联泵站群初始扬程及提水负荷已定条件下的梯级调水系统优化运行数学模型，考虑级间输水河道特点，采用大系统二级分解-动态规划聚... 详细信息

级间输水河道水位优化对降低梯级调水系统运行能耗，提高系统整体优化运行效益意义重大。该文针对各级并联泵站群初始扬程及提水负荷已定条件下的梯级调水系统优化运行数学模型，考虑级间输水河道特点，采用大系统二级分解-动态规划聚合与河网非恒定流模拟相结合的逐次逼近选优策略，开展梯级泵站群整体优化运行下的级间输水河道水位优化研究，获得满足河道防洪除涝、通航、生态等水位要求的各泵站优化运行方案。该方法既可较快确定各级泵站群给定提水扬程及提水负荷下的优化运行费用，又能较好地降低系统输水过程中输水河道水位变化对泵站既定提水扬程的影响，对进一步开展复杂边界条件下梯级输水系统优化运行研究具有一定理论价值。以南水北调东线江苏境内淮安一、二、四站～淮阴一、三站梯级输水系统为典型实例，在淮安站群初始扬程4.13 m、100%负荷，淮阴站群初始扬程2.7 m、100%负荷条件下，4次数模和2次数模相比站上（下）最大水位差最小，平均为6.51 cm，即3次并联站群优化运行下扬程匹配度最高；确定了对应的各级泵站群机组各时段优化运行叶片安放角或机组转速，获得较泵机组定角恒速运行下7.56%的运行效益；且4次数模下各河道水位变幅最小，平均水位变幅14.9 cm；对应的各河道高低水位值及其出现间隔可满足通航及生态水位要求。

关键词：灌溉优化算法梯级泵站群水位逐次逼近非恒定流

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基于改进布谷鸟算法的城镇环状给水管网优化

给水排水 2022年第3期48卷 139-146页

作者：程浩淼汤贯龙汪靓陈玉茹程吉林扬州大学环境科学与工程学院扬州225127 扬州大学水利科学与工程学院扬州225127

城镇环状给水管网的优化设计对于降低整体工程造价起到重要作用。以管网投资总费用最小为目标,以各管段管径为决策变量,构建了环状管网的离散非线性优化模型。针对环状管网优化模型中等式约束多、决策变量离散化、极易陷入局部最优等问... 详细信息

城镇环状给水管网的优化设计对于降低整体工程造价起到重要作用。以管网投资总费用最小为目标,以各管段管径为决策变量,构建了环状管网的离散非线性优化模型。针对环状管网优化模型中等式约束多、决策变量离散化、极易陷入局部最优等问题,提出了一种耦合水力模拟引擎的布谷鸟算法(CS-EPANET)。此外,通过螺旋更新机制,进一步平衡了该算法的全局和局部寻优能力;并通过对该算法参数的动态改进,提升了算法迭代后期的搜索速率和精度。通过Two-loop、Hanoi算例和多环供水管网实例计算,验证了该算法的可行性和有效性。

关键词：布谷鸟算法环状给水管网优化设计螺旋更新动态改进 EPANET

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淮安-淮阴段梯级泵站群运行优化

农业工程学报 2013年第22期29卷 59-67页

作者：龚懿程吉林张仁田扬州大学水利与能源动力工程学院扬州225009 江苏省水利勘测设计研究院有限公司扬州225009

为了探索大型跨流域调水工程优化运行方法,充分挖掘梯级系统优化运行效益,针对梯级泵站群优化运行数学模型,引入并联泵站群日优化运行模型和一维明渠非恒定流模型,分别采用大系统二级分解-动态规划聚合方法和追赶法求解,考虑区间用水户... 详细信息

为了探索大型跨流域调水工程优化运行方法,充分挖掘梯级系统优化运行效益,针对梯级泵站群优化运行数学模型,引入并联泵站群日优化运行模型和一维明渠非恒定流模型,分别采用大系统二级分解-动态规划聚合方法和追赶法求解,考虑区间用水户用水过程,进行各级并联站群日均扬程优化,以淮安—淮阴梯级泵站群为例,采用淮安站群日均扬程4.15 m、80%负荷,淮阴站群日均扬程3.9 m、100%负荷,且淮阴站群推迟2 h的优化运行过程作为淮安-淮阴梯级泵站群优化运行方案。该方案下淮安站群、淮阴站群单位提水费用分别为79.33元/万m3、84.60元/万m3,较各站群定角恒速运行单位提水费用分别节省25.06%、7.3%,初步获得了梯级泵站群优化运行方案。该研究可为跨流域梯级调水系统优化调度特别是级间输水系统水位优化提供参考。

关键词：优化动态规划运行管理泵站非恒定流

基于时空组合动态规划的分解协调模型在并联站群优化中的运用

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水力发电学报 2011年第6期30卷 183-188页

作者：仇锦先程吉林张仁田张礼华扬州大学水利科学与工程学院扬州225009 江苏省水利勘测设计研究院有限公司扬州225009

并联站群叶片全调节变频变速组合优化属于多单元、多机组、多时段、多决策变量复杂非线性系统优化问题,本文引入基于时空组合动态规划的分解协调模型,即协调层以空间各子系统为阶段,提水总量为状态变量,各阶段水量分配系数为决策变量,... 详细信息

并联站群叶片全调节变频变速组合优化属于多单元、多机组、多时段、多决策变量复杂非线性系统优化问题,本文引入基于时空组合动态规划的分解协调模型,即协调层以空间各子系统为阶段,提水总量为状态变量,各阶段水量分配系数为决策变量,采用动态规划法进行各子系统间的总体水量协调;分解层各子系统以时间为阶段,各阶段开机台数、叶片角度及转速为决策变量,分配水量为状态变量,采用动态规划逐次渐近法确定最优开机台数及运行方式。通过在江都站并联站群组合优化中的应用,确定了各站各时段开机台数、叶片安放角度及机组转速的最优组合方案,实现了系统运行机组耗电费用最小时的优化调度过程,表明了方法采用的可行性。

关键词：水力机械变角变速组合优化分解协调时空组合动态规划并联站群

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城镇圩区排涝泵站群日常运行方案优化

农业工程学报 2014年第17期30卷 141-148页

作者：刘静森程吉林龚懿扬州大学水利与能源动力工程学院扬州225009

为降低城镇圩区排涝泵站群日常运行能耗,提出排涝站群总能耗最小的多方案试验选优、圩外河道水位控制去劣的优化运行调度方法。将圩区泵站群分组作为试验因素、每组泵站的开机方案为试验水平,以泵站群总能耗为试验结果开展正交试验,对... 详细信息

为降低城镇圩区排涝泵站群日常运行能耗,提出排涝站群总能耗最小的多方案试验选优、圩外河道水位控制去劣的优化运行调度方法。将圩区泵站群分组作为试验因素、每组泵站的开机方案为试验水平,以泵站群总能耗为试验结果开展正交试验,对试验结果应用正交分析得到泵站群若干种优化运行方案序列,选择总能耗最小且满足圩外河道的水位控制要求的方案为最优运行调度方案。以上海市城区某区域为实例,应用优化方法编制了2种潮水过程、4种降水条件下的优化调度预案;在不能利用潮水自排的最不利水文工况下,应用优化调度方案与现行调度方案相比,总电功耗最大可节省12%。通过开展优化调度方案与现行方案的节能效益比较,验证了现行方案的合理性并对现行方案提出了优化建议。一方面可为城镇圩区水行政主管部门优化日常调水预案提供参考,另一方面也为丰富和完善排泵站群优化调度方法的理论研究作了有益尝试。

关键词：排水降雨优化圩区泵站群排涝正交试验运行能耗

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江苏水利现代化评价指标体系研究

灌溉排水学报 2012年第5期31卷 12-15页

作者：欧建锋程吉林扬州大学水利科学与工程学院江苏扬州225009 江苏省水利工程规划办公室南京210029

结合江苏实际,在按照指标一般选取原则形成江苏水利现代化初选指标集的基础上,应用模糊聚类分析法进一步筛选确定选用指标,精简了江苏水利现代化评价指标体系,为科学构建水利现代化指标体系提供了一种新的分析手段。

关键词：模糊聚类分析水利现代化指标体系