朱小凱，齊 兵

（遼寧省白石水庫(kù)管理局，遼寧 朝陽(yáng) 122000）

1 概述

一般說(shuō)來(lái)，水庫(kù)都是綜合利用的，可行的興利調(diào)度方案要考慮的也通常是多目標(biāo)問(wèn)題[1]，如水庫(kù)汛限水位、水庫(kù)的各項(xiàng)供水指標(biāo)和水庫(kù)上下游生態(tài)用水考慮等。因此，復(fù)雜的水庫(kù)興利調(diào)度決策，必須兼顧技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境、法律等多方面的因素，同時(shí)在多目標(biāo)要素中有的還具有模糊性[2]，并且有的目標(biāo)還不可公度，比如生態(tài)環(huán)境的好與壞、社會(huì)效益的大與小等。因此，在進(jìn)行興利調(diào)度方案決策時(shí)，不應(yīng)該追求最優(yōu)解，而應(yīng)基于“滿意準(zhǔn)則”，以獲得滿意解為目標(biāo)。

實(shí)踐證明，對(duì)于這類(lèi)多目標(biāo)且部分目標(biāo)值具有模糊性的決策問(wèn)題，系統(tǒng)多目標(biāo)模糊優(yōu)化決策理論與模型可提供滿意的解決方案[3]，該模型在很多領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用；實(shí)踐還表明，傳統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化決策模型由于在目標(biāo)權(quán)重確定、目標(biāo)相對(duì)優(yōu)屬度計(jì)算公式的選擇等方面，容易具有一定的人為性，也因此導(dǎo)致決策結(jié)果的人為性。為解決這一問(wèn)題，本文以白石水庫(kù)為背景，從權(quán)重確定、相對(duì)優(yōu)屬度函數(shù)確定和優(yōu)屬度級(jí)別劃分等幾個(gè)方面進(jìn)行了重要改進(jìn)，在一定程度上消除了多目標(biāo)模糊優(yōu)化決策中的人為性，也使得決策結(jié)果更可信[4]，該模型已經(jīng)用于解決一些領(lǐng)域的多目標(biāo)決策問(wèn)題[5-6]。

2 白石水庫(kù)的工程背景

2.1 水庫(kù)工程概況

白石水庫(kù)位于遼寧省北票市上園鎮(zhèn)大凌河干流上，距北票市46km，距義縣45km，是一座以防洪、灌溉、供水為主，兼顧發(fā)電、養(yǎng)魚(yú)等綜合利用的大（1）型水利樞紐工程。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)500年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)5000年一遇。水庫(kù)攔河壩為混凝土重力壩，部分采用RCD筑壩技術(shù)。壩頂長(zhǎng)513m，最大壩高49.3m，總庫(kù)容16.45億m3。

2.2 水庫(kù)設(shè)計(jì)興利調(diào)度任務(wù)及變更

白石水庫(kù)建成后，可使水庫(kù)下游防洪標(biāo)準(zhǔn)由20年一遇提高到50年一遇，每年可向阜新、錦州等城市提供2.02億m3的城市用水，向遼河三角洲地區(qū)提供2.67億m3的農(nóng)業(yè)用水,增加水田1.33萬(wàn)hm2，并可提高濱海地區(qū)1.53萬(wàn)hm2葦田的供水保證率到52%。它的建成將緩解遼西地區(qū)嚴(yán)重缺水局面，對(duì)遼西乃至全省經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重要的作用。

遼寧西部是水資源十分緊缺的地區(qū)，并且隨著地區(qū)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，水資源供需矛盾也越來(lái)越突出，一些地區(qū)開(kāi)始新建引水工程從白石水庫(kù)調(diào)水。目前在建和擬建的白石水庫(kù)取水工程有阜新引白工程、錦州引白工程、北票引白工程。其中阜新引白工程一期工程設(shè)計(jì)2015年前，引水能力為16.5萬(wàn)m3/d，二期工程設(shè)計(jì)2015年后，引水能力為12.0萬(wàn)m3/d，兩期合計(jì)引水能力為28.5萬(wàn)m3/d，一期工程將在2009年底投產(chǎn)運(yùn)行。已批準(zhǔn)的擬建的錦州引白工程，供水能力為15萬(wàn)m3/d；北票引白工程，供水能力為7萬(wàn)m3/d，而這些供水工程在白石水庫(kù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)階段考慮的并不充分。顯然，白石水庫(kù)興利調(diào)度任務(wù)發(fā)生了較大變化，因此必須制定新的調(diào)度方案來(lái)適應(yīng)這種變化，確保水庫(kù)最大的興利效益的發(fā)揮。

3 白石水庫(kù)興利調(diào)度方案集生成

針對(duì)白石水庫(kù)興利調(diào)度任務(wù)發(fā)生的變化，采用時(shí)歷法重新進(jìn)行水庫(kù)興利調(diào)節(jié)計(jì)算。在水庫(kù)興利調(diào)節(jié)計(jì)算過(guò)程中，城市計(jì)劃供水量分別取3億m3和2.02億m3，擬按4種不同水位起調(diào)，共生成8個(gè)方案如表1所示。

表1 白石水庫(kù)興利調(diào)度方案集

4 興利調(diào)節(jié)計(jì)算方案的多目標(biāo)優(yōu)選

針對(duì)白石水庫(kù)的興利調(diào)度方案的多目標(biāo)性、目標(biāo)的模糊性，構(gòu)建相應(yīng)的多目標(biāo)可變模糊優(yōu)化決策模型以獲得滿意解。在方案決策過(guò)程中，以起調(diào)水位和城市計(jì)劃供水量作為決策變量；為方便計(jì)算主要考慮5個(gè)目標(biāo)：城市年平均供水量、葦田年灌水量、水田年灌水量、城市供水年缺水量和年平均棄水量。采用多目標(biāo)可變模糊優(yōu)選模型，對(duì)8個(gè)可行方案進(jìn)行模糊優(yōu)選。

首先由表1得到白石水庫(kù)可行興利調(diào)度方案集X。

上式矩陣中，xij為方案j的第i個(gè)目標(biāo)值，評(píng)價(jià)之前需對(duì)各目標(biāo)值進(jìn)行歸一化。計(jì)算得到方案優(yōu)屬度矩陣R。

根據(jù)專(zhuān)家給出的權(quán)重w=(0.32,0.28,0.15,0.17,0.08)。 令 μA(u)ij=rij，應(yīng)用可變模糊優(yōu)選模型（式 2）和方案相對(duì)優(yōu)屬度矩陣（式1），求出在模型1～模型4的四種情況下方案集的綜合相對(duì)優(yōu)屬度V。

式中 q=1，2，3，4，代表模型 1～4。

式中 vA(u)j，為方案集(j=1，2，…，n；n 為方案數(shù))綜合相對(duì)優(yōu)屬度；a為優(yōu)化準(zhǔn)則參數(shù)，a=1為最小一乘方準(zhǔn)則，a=2為最小二乘方準(zhǔn)則；dgj為方案j的距優(yōu)距離。

根據(jù)對(duì)立模糊集定義，可得到方案集對(duì)2級(jí)(即劣級(jí))的綜合相對(duì)隸度vAc(u)j=1-vA(u)j。應(yīng)用級(jí)別特征值公式（3）計(jì)算得到反感級(jí)別特征值矩陣H。

式中 1表示優(yōu)級(jí)；2表示劣級(jí)。

由矩陣H可見(jiàn)，不同模型的最小級(jí)別特征值雖然相差不大，但相當(dāng)穩(wěn)定，推薦方案均為方案八，即方案八為此邊界條件下的滿意興利調(diào)度方案。

[1]姚榮，唐德善.應(yīng)用模糊模式識(shí)別交叉迭代模型優(yōu)選水庫(kù)興利調(diào)度決策方案[J].水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào)，2003，(3)：55～58.

[2]陳守煜，黃憲成，李登峰.大連市水資源利用與宏觀經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展規(guī)劃多目標(biāo)群決策模型與方法[J].水利學(xué)報(bào)，2003，(3)：42～48.

[3]陳守煜.系統(tǒng)模糊決策理論與應(yīng)用[M].大連:大連理工大學(xué)出版社，1994.

[4]陳守煜.水資源與防洪系統(tǒng)可變模糊集理論與方法[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，2005.

[5]陳守煜，王子茹.可變模糊優(yōu)選理論及在水電站聯(lián)合調(diào)度方案優(yōu)選中的應(yīng)用[J].水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2006，30(6)：16～20.

[6]陳守煜，胡吉敏.可變模糊工程綜合評(píng)定方法及其應(yīng)用[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù).2008，30(8):1474～1477.