前言

本书主要针对水资源系统的具体结构特征，建立了相应的调度理论体系，对于水利工程设施的规划管理和工程效益的最大发挥具有重要意义。跨流域调水作为水资源配置的重要工程措施在解决水资源时空分配不均问题中发挥了重要作用。跨流域水库群联合调度对于充分发挥调、蓄水工程的水文补偿和库容补偿效益具有重要作用，良好的调度规则是实现水库效益最大化的基本保证。跨流域调水系统中水库群联合优化调度问题较之一般水库群联合调度问题更为复杂。其复杂性具体表现为：在跨流域水库群联合供水调度中，除了要解决一般水库群联合供水调度问题中存在的供水决策制定和共同供水任务分配的问题外，还要解决跨流域调水行为启动标准、调出水量在水源水库间的分配和调入水量在受水水库间的分配问题等。

本书围绕跨流域水库群联合调度问题，以辽宁省“东水西调”三线联调项目为实例开展理论研究：通过对水资源调度理论进行概述及跨流域调水及水库群联合调度现状进行介绍；在明确跨流域水库群联合调度决策制定过程特点的基础上，采用0-1规划方法确定水库群最优调水、供水过程；对水库群联合调度规则与提取方法进行总结分析，为跨流域水库群联合调度规则研究奠定基础；基于跨流域水库群最优调水、供水过程，提出了提取跨流域水库群联合调度规则的集对分析新方法，通过提高水库最优调度决策与待定调度决策间的联系度，优化确定跨流域水库群调水规则和供水规则；采用模拟—优化模式，构建同时考虑跨流域调水、供水的复杂水库群联合优化调度模型，提出了一种借鉴逐步优化算法思想的逐库优化粒子群算法，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；针对跨流域供水水库群联合调度问题存在的主从递阶结构，提出了调水、供水规则相结合的跨流域供水水库群联合调度规则，建立了确定水库群调水、供水规则的二层规划模型，采用并行种群混合进化的粒子群算法对调水控制线和供水调度图进行分层优化，最终得到满足上、下层决策要求的跨流域供水水库群联合调度规则。

本书主要创新点如下：

（1）跨流域水库群联合调度最优化过程耦合研究。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，所以跨流域水库群联合调度需要将两者统一考虑。本书建立基于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。

（2）跨流域水库群联合调度规则形式与提取方法分析。获取合理的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规则提取方法应是有效的。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。基于此，本书围绕水库群调度规则形式，对水库群联合供水调度规则的相关研究进行综述分析，以加强人们对调度规则形式的重视，并促进水库群联合调度研究在该方向的发展；对不同联合调度规则提取方法进行评述，对水库群联合调度规则提取方法进行总结分析，并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。

（3）基于最优调水、供水过程的联合调度规则提取方法研究。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水库群的联合调度运行过程进行准确描述，再与新型演化算法结合，用来分析调度规则产生的调度效果，评价调度规则的优劣；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，再通过模拟模型对调度规则效果进行评价，对规则进行局部修正，从而达到满意效果。

（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）。

（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，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。

本书是在“十二五”国家科技支撑计划项目（2013BAB05B05）、国家重点基础研究发展计划973项目（2013CB36406）、国家自然科学基金项目（51409282，51339004）、中国博士后基金面上项目（2014M550772）、中国博士后基金特别资助项目（2015T80108）、水利部公益性行业科研专项项目（201301001，201301102）的资助下完成的。

限于本书作者水平，书中不妥之处诚请广大读者批评指正。

作者

2019年10月