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水 利 学 报
２０２２年 ５月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５３卷 第 ５期
文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２２）０５ － ０５３９ － １０
面向双保证率的水库供水能力优化计算方法研究
林鹏飞，游进军，蒋云钟，贾 玲，付 敏
（中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 １０００３８）
摘要：随着城市化进程的推进和生态文明理念的深入，水库供水任务日趋复杂，涵盖城镇供水、农业灌溉、生态
保障多类目标，分析水库多目标供水能力对于工程的功能调整等决策十分必要。本文综合考虑水库供水目标的竞
争性与保证率差异性，提出面向双保证率的水库供水能力双层优化计算方法，通过调度线控制和城镇供水能力区
间迭代实现满足不同保证率的多目标供水能力计算。外层基于粒子群算法以城镇供水能力最大为目标对水库调度
线进行优化，协调不同用户的供水关系；内层在给定规则下通过迭代计算满足双保证率要求的城镇供水能力。通
过内外层嵌套计算实现对水库调度规则和供水能力的同步优化。以三亚市赤田水库为实例进行研究，在城镇供水
３
保证率为 ９５％、农业灌溉保证率为 ９０％时，通过优化调度规则得出水库总供水能力为 ９４００万ｍ 。设置不同农业
保证率和农业需水情景作分析对比，二者均对城镇供水能力有影响，总供水能力随农业保证率降低而提高。分析
表明，双层优化计算方法可以实现对调度线的优化，得出满足城镇、农业双保证率要求的供水能力，且计算方法
收敛稳定性较高，优化生成的调度线年内分布合理，可为水库多目标供水能力的计算和相关决策提供参考。
关键词：多目标；多保证率；供水能力；调度线；区间迭代；粒子群算法
中图分类号：ＴＵ９９１ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２００８５２
文献标识码：Ａ
１ 研究背景
水利工程供水能力是指满足一定供水保证率的最大供水量，体现工程保障民生、支撑经济发展的
能力，是水利规划管理的重要依据。随着城市化进程的推进和生态文明理念的深入，许多水利工程面
临从单一的农业灌溉任务向多目标供水任务转变 ［１］ 。由于供水目标优先级和保证率要求不同，多目标
水库工程供水能力分析十分必要 ［２］ ，在实际工作中对合理确定水厂规模、保障城市供水安全具有重要
意义。
传统的水库供水能力针对单一供水目标，分析方法主要为典型年法和长系列调节法 ［３ － ６］ ，难以有
效处理多目标、多保证率问题 ［７］ 。多目标水库供水计算通常需要依据一定的调度规则，已有学者采用
智能优化算法求解多目标水库调度规则。尹正杰等 ［８］ 设计了一种水库多目标供水调度规则，并基于模
拟和遗传算法耦合的方法构建了水库多目标供水调度模型。王学斌等 ［９］ 基于改进 ＮＳＧＡ － Ⅱ方法以经济
用户综合缺水量最小、生态缺水量最小、发电量最大为目标对黄河下游小浪底 － 西霞院两座水库的多
目标调度进行了研究。ＳｉｍｏｎａＣｏｎｓｏｌｉ等 ［１０］ 基于非线性优化方法（ＮＬＰ）对以灌溉为主的多目标水库运
行规则进行了优化。游进军等 ［１１］ 提出了在水量调控基础上进行工程调度的二层结构流域生态调度模
型，以供水量最大为目标实现了对调度规则的优化。上述研究均基于预定需水优化调度规则，提出缺
水量最小或效益最大为目标的供水方案，缺少对以满足保证率要求为目标的工程供水能力分析。
收稿日期：２０２０ － １０ － １７；网络首发时间：２０２２ － ０５ － １０
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２２０５０９．１１０１．００１．ｈｔｍｌ
基金项目：国家自然科学基金项目（５２０７９１４３）；国家重点研发计划项目（２０１８ＹＦＣ０４０７７０５，２０２１ＹＦＣ３０００２０４）；河北省重点研发
计划项目（２１３７４２０１Ｄ）
作者简介：林鹏飞（ １９８９ － ），博士，工程师，主要从事水资源综合配置研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｌｉｎｐｆ＠ｉｗｈｒ．ｃｏｍ
通讯作者：游进军（１９７７ － ），博士，教授级高级工程师，主要从事水文学及水资源研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｙｏｕｊｊ＠ｉｗｈｒ．ｃｏｍ
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