RSAU-MTAA
Electronic Library

     

Details

Title: Управление водохозяйственными системами: учебное пособие рекомендовано УМО по образованию в области природообустройства и водопользования в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки Природообустройство и водопользование.
Creators: Маркин Вячеслав Николаевич; Матвеева Т.И.
Organization: Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К. А. Тимирязева; Институт мелиорации, водного хозяйства и строительства имени А.Н. Костякова
Imprint: Москва: РГАУ-МСХА им. К. А. Тимирязева, 2015
Collection: Учебная и учебно-методическая литература
Subjects: Водные ресурсы; природные ресурсы; загрязнение воды; водные объекты; Кафедра комплексного использования водных ресурсов и гидравлики
UDC: 628.1
LBC: 31.5
Document type: Tutorial
File type: PDF
Language: Russian
Speciality code (FGOS): 20.03.02
Speciality group (FGOS): 200000 - Техносферная безопасность и природообустройство
Additionally: All documents
Record key: RU/ЦНБ имени Н.И. Железнова/SITEW-20190626-15-47-15-54730-07989

Allowed Actions: Read Download (3.9 Mb)

Group: Anonymous

Network: Internet

Annotation

В работе представлен курс лекций и учебное пособие для выполнения практического задания. В учебном пособии рассматриваются вопросы обоснования принятия решений по выбору полезного объема водохранилища и водораспределения между ГЭС и орошением на основе оптимизационных расчетов. Материал изложен в теоретическом формате и дан пример расчетов. Состав работы определяется необходимостью постановки и решения одно и многокритериальных оптимизационных задач. Учебное пособие построено таким образом, чтобы иметь возможность выполнять курсовые и выпускные квалификационные работы, а так же проводить промежуточную проверку знаний студентов. Учебное пособие позволяет решать оптимизационные вопросы на основе исходных данных конкретного объекта и задания их по вариантам.

Document access rights

Network User group Action
RSAU-MTAA CSL Local Network All Read Print Download
-> Internet All Read Print Download

Table of Contents

  • ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ КУРС УПРАВЛЕНИЕ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫМИ СИСТЕМАМИ
  • Теоретический курс предназначен для обучения бакалавров по направлению «Природообустройство и водопользования» и магистров по направлению «Управление водохозяйственными системами в условиях многоцелевого водопользования».
  • ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
  • 7. Моделирование - это создание образа реального объекта, заменяющего его для получения информации, путем проведения экспериментов.
    • 13. Стратегия управления - долговременное и качественно определенное направление деятельности в соответствии с поставленной целью.
  • 1.ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ И СТРАТЕГИЯ УПРАВЛЕНИЯ ВОДНЫМИ РЕСУРСАМИ
    • Установление целей управления предполагает прохождение следующих этапов:
    • 1) определение частных задач (например, в бассейне реки отмечаются: перебои с подачей воды для целей промышленности; весной с высокой вероятностью происходит затопление земель; качество воды в реке неудовлетворительное);
    • 2) выявление приоритетности частных задач (например, перебои водоснабжения промышленности незначительные и не приводят к существенному снижению экономических показателей. Затопление земель происходит на площадях где нет групповых поселений. Таким обра...
    • 3) выявление общих задач, которые и представляют собой общие цели (в рассматриваемом примере общая задача – улучшение качества речной воды);
    • 4) разработка частных задач для достижения поставленных целей (например, для улучшения качества воды водных объектов определяются источники загрязнения, их вклад в загрязнение реки и разрабатываются водоохранные мероприятия).
    • На рассмотренных этапах используются разные методы и способы, которые позволяют определить стратегию управления.
    • Стратегия управления - долговременное и качественно определенное направление деятельности в соответствии с поставленной целью. Стратегия позволяет сконцентрировать усилия на тех вариантах решения, которые лучшем образом отвечают принятой цели. Выделяю...
  • 2.ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МЕТОДОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ
  • 3.ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ В УПРАВЛЕНИИ ВХС
  • Рис.3.1 Прогноз изменения уровней воды во время половодья и его корректировка на основе накапливаемых данных.
  • 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ В УПРАВЛЕНИИ ВОДНЫМИ РЕСУРСАМИ
  • Моделирование - это создание образа реального объекта, заменяющего его для получения информации, путем проведения экспериментов. Таким образом, модель создается с целью получения информации о специфическом объекте (например, в виде физического макета,...
  • К моделям предъявляется ряд требований.
  • 1. Максимальное соответствие реальному объекту, с точки зрения выбранных для изучения свойств (например, рассматривается водохозяйственная система и требуется оценка эффективности водоохранных мероприятий по снижению загрязненности сточных вод. Для эт...
  • 2. Модель должна быть полной, т.е. давать возможность исследовать объект, в отношении его свойств, принципов работы, поведения в заданных условиях. Например, на основе водохозяйственного баланса создается модель водохозяйственного комплекса, которая о...
  • целевая функция ВХБ=Wр+Wпв+Wвв(W(Wущ(Wпоп.
  • ограничения Wр(Wрр% W(WпланWпв(W ВХБ+Wпоп(Wэкол ВХБ(0.
  • Учитывая, что Wпв полностью включено в объемах W и по арифметическим законам может сократиться, перепишем уравнение баланса в виде: ВХБ=Wр+Wвв(W((Wущ(Wпоп.
  • W(=W(Wпв
  • В таком виде модель не может считаться полной, так как не отражает, в полной мере, все используемые источники воды.
    • Основные этапы математического моделирования
  • Особым инструментом принятия управляющего решения служит имитационное моделирование. Имитационные модели отвечают на вопрос: «Что будет, если в системе происходят изменения?» и позволяют выявлять поведение системы (изменение ее состава, структуры и св...
  • (W(()=Wр(()+Wвв(()(W((,У)(Wп((,У) V(()=((W(()+VнVмо(V(()(Vпол. Wп(()(Wдоп.
  • где Vн-объем водохранилища на начало расчетного периода.
  • Модель позволяет имитировать управление объемами воды в водохранилище в зависимости от режима водопотребления, осуществления попусков при условии изменения режима стока воды в реке. Если задаться критерием оптимизации, например, минимизация отклонений...
  • |(W+Wп)((Wтреб+Wптреб)|(min
  • В отличие от имитационных моделей, прогнозные - отвечают на вопрос: «Что будет, при не измен составе и свойстве системы. Например, для условий предыдущей задачи исключается возможность управления попусками и водопотреблением, они задаются в однозначно...
  • (W(()=Wр(()+Wвв(()(W(()(Wп(() V(()=((W(()+VнVмо(V(()(Vпол. Wп(()(Wдоп.
  • 5. ЗАДАЧИ УПРАВЛЕНИЯ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫМИ СИСТЕМАМИ
  • 6.УЧЕТ ТЕРРИТОРИАЛЬНОГО ПРИЗНАКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ДОЛГОСРОЧНОГО И СРЕДЕНЕСРОЧНОГО УПРАВЛЕНИЯ
  • 7. ЗАДАЧИ ОПТИМИЗАЦИИ В УПРАВЛЕНИИ
    • Учет приоритетов - делается в случае, если локальные критерии имеют разную степень значимости. Для этого можно воспользоваться весовыми коэффициентами. Например, оптимизация условий выращивания растений, с учетом влияния на урожайность: влажности почв...
    • Оптимизация может проводить по одному или нескольким критериям одновременно. В зависимости от этого применяются одно и многокритериальные методы.
    • Однокритериальная оптимизация
    • Многокритериальная оптимизация
  • 9.ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ФУНКЦИИ ВОДОПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ
  • ЧД((мах (9.15)
  • 10.ПЛАНИРОВАНИЕ КАК ФУНКЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ
    • 10.1.Управленческое решение
    • 10.2 Эффективность управленческого решения
  • 11.СЕТЕВОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ В УПРАВЛЕНИИ ВХС
    • 11.1 Сетевое планирование в условиях неопределенности
    • 11.2 Оптимизация сетевых параметров
  • 12.УПРАВЛЕНИЕ СТАТЬЯМИ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОГО БАЛАНСА
    • 12.1 Увеличение объемов приходной части ВХБ
    • 12.2 Методы сокращения объемов расходной части ВХБ
    • 12.3 Имитационное моделирование ВХС
    • 12.4 Целевые показатели при оптимизации водохозяйственных балансов
  • 13.ДИСПЕТЧЕРСКИЕ ГРАФИКИ КАК СРЕДСТВО ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ВХС
    • 13.1 Диспетчерское управление гидроузлом
    • 13.2 Определение ущербов от ограничения водоподачи при оперативном управлении режимами комплексных гидроузлов
  • 14.УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВА ВОД
  • 2.В матрице, по минимальной эффективности, выделяется столбец (u) и строка (v) (эффективность 0,1). Данные столбец и строка удаляются из матрицы. При этом пересчитываются элементы матрицы (j(2) (i(2)по формуле:
  • 15.МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИЯ В УПРАВЛЕНИИ
  • 16.УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
  • Рис.16.2 Определение области эффективных решений по двум критериям, выраженным в денежных эквивалентах УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ УПРАВЛЕНИЕ ВОДНЫМИ РЕСУРСАМИ ИРРИГАЦИОННО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ
  • ВВЕДЕНИЕ
  • 1.ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
  • 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СТОКА
  • 3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ
    • 3.1 Объемы водопотребления и водоотведения
      • 3.1.1 Объемы водопотребления
      • Табл. 3.4
      • 3.1.2 Объемы водоотведения
      • 3.2 Объемы водопользования
  • 4. ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАГРЯЗНЕННОСТИ СТОЧНЫХ ВОД
  • 5.ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ БАЛАНС
    • Табл.5.2
    • Определение максимальной полезной емкости водохранилища для полного годичного регулирования стока, млн.м3.
  • 6.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО ПОЛЕЗНОГО ОБЪЕМА ВОДОХРАНИЛИЩА И ЕГО РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МЕЖДУ ГЭС И ОРОШЕНИЕМ
    • 6.1 Постановка задачи оптимизации полезного объема водохранилища
    • 6.2 Постановка задачи оптимизации водораспределения между ГЭС и орошением
    • Все оптимизационные расчеты проводятся в табличной форме (табл.6.1, 6.2), в которой имеющийся ресурс воды делится на i вариантов минимум на 5 вариантов (Vi=0…Vmax, i=1…5). Для каждого i-го варианта делается оптимизация водораспределения объемов воды (...
    • 6.3 Система ограничений
  • 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОГО ОБЪЕМА ВОДОХРАНИЛИЩА С ПОМОЩЬЮ МНОГОКРИТЕРИАЛЬНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ
  • Полезный объем водохранилища определен на основе оптимизации одного критерия, который учитывал общие для всего ВХК экономические характеристики. При этом, в явном виде, не учитываются:
  • - требования конкретного участника водохозяйственного комплекса (орошения и энергетики);
  • - формирование качества воды в водохранилище;
  • - затопление и подтопление земель при создании водохранилища.
  • Данные факторы влияют на принятие решения по определению полезной емкости и могут быть формализованы в виде критериев оптимизации. Поэтому, полезный объем водохранилища может определяться путем проведения многокритериальной оптимизации. Для этого выде...
    • 7.1 Формирование критериев оптимизации
      • 7.1.1Экономический критерий
      • 7.1.2 Производственный критерий
      • 7.1.3 Экологический критерий
    • 7.2 Применение метода Домбровского для определения полезного объема водохранилища
    • 7.3 Применение метода «Уступок»
    • 7.4 Применение метода «Равной эффективности»
    • 7.5 Применение метода «Линейной свертки критериев»
    • 7.6 Применение метода Фуллера
    • 7.7 Метод циклограмм
  • ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
  • ВВЕДЕНИЕ (1)
  •  подземные воды, гидравлически связанные с рекой (грунтовые воды), используются для сельскохозяйственного водоснабжения.
  • I.ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
  • II. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СТОКА
  • III.ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ
    • III.1 Объемы водопотребления и водоотведения
      • III.1.1 Объемы водопотребления
      • III.1.2 Объемы водоотведения
    • III.2 Объемы водопользования
  • IV. ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАГРЯЗНЕННОСТИ СТОЧНЫХ ВОД
  • V.ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ БАЛАНС
  • VI. ОПТИМИЗАЦИОННЫЕ РАСЧЕТЫ
    • VI.1 Постановка задачи оптимизации полезного объема водохранилища
    • VI.2 Постановка задачи оптимизации водораспределения между ГЭС и орошением
    • Все оптимизационные расчеты проводятся в табличной форме (табл.VI.1, VI.2), в которой имеющийся ресурс воды делится на i вариантов минимум на 5 вариантов (Vi=0…68 млн.м3, i=1…5). Для каждого i-го варианта делается оптимизация водораспределения объемов...
    • VI.3 Система ограничений
  • VII. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОГО ОБЪЕМА ВОДОХРАНИЛИЩА С ПОМОЩЬЮ МНОГОКРИТЕРИАЛЬНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ
  • Многокритериальная оптимизация полезного объема водохранилища проводиться с учетом распределения воды между ГЭС и орошением. В целях сокращения расчетов, принимается найденное по однокритериальной оптимизации распределение полезного объема водохранил...
    • VII.1 Применение метода Домбровского для определения параметров водохранилища
    • VII.2 Применение метода «Уступок»
    • VII.3 Применение метода «Равной эффективности»
    • В качестве компромиссного принимается вариант (ЭФ=1,31, которому соответствует значение полезного объема водохранилища Vплз=48млн.м3.
    • VII.4 Применение метода «Линейной свертки критериев»
    • VII.5 Применение метода Фуллера
    • В качестве компромиссного варианта принимается вариант с наибольшим количеством предпочтений (18), которому соответствует оптимальный объем водохранилища Vплз=20млн.м3.
    • VII.6 Метод циклограмм
  • ПРИЛОЖЕНИЕ
  • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Usage statistics

stat Access count: 2341
Last 30 days: 91
Detailed usage statistics