автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Схемно-структурная оптимизация систем многопрофильных каналов

ВВЕДЕНИЕ.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

1. КРАТКИЙ ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩЕГО ПОЛОЖЕНИЯ И ПОСТАНОВКА

ВОПРОСОВ.

1.1. Каналы различного типа и назначения и существующие методы их трассировки.

1.2. Методы оптимизации-»конфигурации трубопроводных и других систем.

1.3. Постановка вопросов.

2. ОБЩЕЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СИСТЕМ МНОГОПРОФИЛЬНЫХ

КАНАЛОВ (СМПК).

2.1. Иерархическая структура СМПК и их характеристика как класса объектов для математического моделирования и оптимизации

2.2. Математическое описание поток ©распределения в СМПК.

2.3. Математическая модель СМПК для задач их оптимального синтеза.

2.4. Неравномерность водопотребления и проблема регулирования в СМПК.

3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДЛЯ СХЕМНО-СТРУКТУРНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ СМПК И ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ИХ РАЗВИТИЕМ. . 5в

3.1. Общая задача оптимального синтеза СМПК и ее декомпозиция

3.2. Задачи схемно-структурной оптимизации СМПК и выбор метода их решения.

3.3. Многоступенчатая оптимизация СМПК.

3.4. Оптимальное управление развитием СМПК.

4. АЛГОРИТМИЗАЦИЯ СХЕМНО-СТРУКТУРНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ СМПК.

4.1. Алгоритмы схемы о-структуры ой оптимизации СМПК

4.2. Анализ вычислительного процесса поконтурной минимизации для СМПК.ЮЗ

4.3. Программная реализация методики схемно-структурной оптимизации СМПК.

5. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ МОДЕЛЕЙ И ПРОГРАММ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ РЕАЛЬНЫХ СМПК.

5.1. Выбор оптимальной трассы реальной СМПК.

5.2. Определение оптимальной конфигурации системы каналов с одновременным выбором мест размещения и параметров регулирующих водохранилищ (РВ)

5.3. Пример многоступенчатой оптимизации реального объекта.

5.4. Пример оптимизации СМПК с учетом динамики ее развития.

ЗАКЛШЕНИЕ.

Развитие и расширение фронта работ в области математического моделирования и применения методов оптимизации в настоящее время во многом характеризуются переходом от разработки и формального применения математических методов и ЭВМ к глубокому изучению специальных систем и объектов. Отличительной чертой такого процесса является "погружение" разрабатываемых комплексов математических моделей и отвечающих им пакетов прикладных программ в реальные процедуры количественного обоснования принимаемых решений с необходимостью максимального учета специфических особенностей рассматриваемых проблем, имеющегося уровня информационного обеспечения и т.д.

Общеизвестно, насколько труден такой переход к подлинной и эффективной автоматизации планирования и проектирования и какой длинной оказывается дистанция от постановки вопросов до реального дела и от потенциальных возможностей современных математических методов и ЭВМ до практических результатов. Одна из причин такого положения заключается в стыковом характере таких проблем, решение которых требует профессионального и творческого владения математическим аппаратом, глубокого знания самой проблемы и конкретной практики, а также методологии системного анализа и системного программирования.

Именно эти трудности автор и попытался преодолеть в данной диссертационной работе, максимально использовав при этом основные положения теории гидравлических цепей, которая разработана и успешно развивается в Сибирском энергетическом институте СО АН СССР. Предметом этой теории являются вопросы математического моделирования, расчета и оптимизации трубопроводных и других гидравлических систем. Однако до настоящего времени объектами ее исследования были, в основном, напорные системы: тепло-, водо-, газо- и нефтеснабжения, водяного и воздушного отопления, вентиляции.

В данной же работе рассматривается новый (с точки зрения этой теории) и широкий класс безнапорных гидравлических систем, в которых движение транспортируемой среды осуществляется под действием ее собственной силы тяжести.

Такие системы имеют место в энергетике (энергетические каналы), мелиорации (мелиоративные каналы), коммунальном хозяйстве (сети отвода коммунальных и промышленных стоков, каналы систем водоснабжения) и многих других отраслях народного хозяйства. Однако, наибольшее распространение они получили в водном хозяйстве нашей страны, где практически все вопросы транспорта и перераспределения воды решаются с помощью сложных многоуровневых систем открытых каналов. Подобные объекты являются, как правило, уникальными сооружениями. Например, проектируемые в настоящее время каналы переброски вод имеют протяженность в несколько тысяч километров при ширине 150-200 м и глубине 15-20 м. Они, в свою очередь, должны питать магистральные распределительные каналы, с помощью которых вода будет транспортироваться далее к населенным пунктам, сельскохозяйственным и промышленным предприятиям, а также и на поля орошения (при этом предусматривается забор воды групповыми водоводами для системы питьевого водоснабжения). Трассы таких каналов должны пройти через водоразделы рек, пересечь горные хребты и впадины, заболоченные места и пустыни, для чего потребуется сооружение мощных насосных станций с подающими трубопроводами в несколько ниток диаметром 8-10 м кавдая. Для гашения избыточной энергии воды необходимо также строительство каскада быстротоков, либо гидроэлектростанций.

Кроме распределительных каналов, в настоящее время сооружаются и сложные собирательные коллекторно-дренажные системы, предназначенные для отвода сбросных вод с орошаемых или заболоченных (переувлажненных) местностей.

Очевидно, что введение в строй каналов различного типа и назначения связано с производством значительных объемов земляных, железобетонных и других работ, а также с огромными затратами на их строительство и эксплуатацию. Все это и обуславливает повышенную актуальность проблемы качественного проектирования и принятия обоснованных решений по всему комплексу проектных задач. При этом одними из самых важных являются схемно-структурные задачи, связанные с выбором наивыгоднейшей конфигурации систем каналов, мест размещения источников, регулирующих сооружений и их параметров, а также оптимизации уровней согласования и "комавдования" каналов старшего порядка над младшими.

В существующей проектной практике решение такого рода задач сводится, в лучшем случае, к анализу двух-трех предварительно намеченных вариантов трасс каналов с последующим выбором лучшего из них. Очевидно, такой подход не всегда обеспечивает получение решения, даже близкого к оптимальному. Что касается научно-методической литературы, то обсуждаемые в ней подходы решения задачи выбора схемы и структуры каналов носят довольно узкий (отраслевой ) характер и применяются либо к оросительным сетям малой мощности, либо к осушительным и дренажным системам и т.д. Отсутствие более общего подхода объясняется тем, что различные каналы рассматриваются и проектируются отдельно (как самостоятельные объекты) и считается естественным на сегодня, что все они имеют свои методы расчета.

Вместе с тем, несмотря на очевидные функциональные, конструктивные и другие специфические особенности различных систем каналов, их можно объединить в один класс объектов по общности гидравлических законов движения воды, характерных поперечных и продольных профилей, а также - на некотором уровне абстракции - по совпадению основных положений их математического моделирования и оптимизации. I

Именно такому уровню рассмотрения будет отвечать наименование объектов данного рода как "систем многопрофильных каналов" (СМПК), что вццеляет и подчеркивает отличительные и решающие, с точки зрения математического описания, особенности данного класса объектов, а именно:

1) пространственное размещение их на местности и необходимость оптимального использования реальных отметок высот (над уровнем моря) и конкретных "продольных" профилей различных возможных направлений для "системной оптимизации" схем и параметров;

2) наличие характерных (типовых) профилей для поперечных сечений каналов в зависимости от их назначения.

Такое обобщение и позволяет рассматривать СМПК с точки зрения теории гидравлических цепей. Именно с позиции этой теории и исследуется в данной диссертационной работе один из общих подходов к постановке и решению задач выбора конфигурации (трассы) и структуры СМПК на основе их избыточных проектных схем.

Таким образом, цели настоящей работы заключаются в:

I) разработке на основе теории гидравлических цепей общих математических моделей для описания потокораспределения в СМПК и общей постановки оптимизационных задач их проектирования; 2) математической формулировке и выборе метода решения задач оптимизации схемы и структуры СМПК с учетом регулирования (устройства регулируодих сооружений) и динамики их развития, а также оптимизации уровней согласования и "командования" каналов старшего порядка над младшими; 3) разработке эффективных алгоритмов для решения рассматриваемых задач; 4) реализации данных моделей и методов в виде стандартных программ, пригодных для использования в реальной проектной практике; 5) проведении расчетов реальных СШК, показывающих практическую эффективность предлагаемых подходов и моделей.

Научная новизна. В работе впервые системы каналов различного типа и назначения представлены как единый класс объектов - с точки зрения их математического моделирования и схемно-структурной оптимизации. Это позволило рассматривать их как новую область для применения и развития методов теории гидравлических цепей.

При этом существенно новыми моментами являются:

I) предлагаемые в работе математические модели, позволяющие ставить и решать не отдельные задачи трассировки и расчета каналов (как это делалось ранее), а более общие схемно-структурные задачи для различных систем каналов и даже их совокупности - при оптимизации многоуровневых СМПК; 2) развитие методики "избыточных проектных схем" для комплексной постановки и решения задач оптимизации конфигурации систем каналов, мест расположения источников, регулирующих сооружений, а также их параметров; 3) разработка модифицированного метода покоординатной (поконтурной) минимизации для решения схемно-структурных задач оптимизации СМПК; который был впервые предложен В.Я.Хасилевым и О.А.Некрасовой 166, 67] и получил развитие для трубопроводных систем в работах Н.Н.Ме-ренковой 159] .

Практическая ценность работы. Разработанные математические модели и методы позволяют обеспечить новый уровень оптимального проектирования СМПК - при решении задач оптимизации их конфигурации и структуры (с одновременным выбором наилучших мест расположения источников, регулирующих сооружений и их параметров), а также с учетом поэтапного развития этих объектов. Использование данных разработок в проектной практике позволит не только более обоснованно и оперативно получать решения по выбору мест (районов) забора воды (например, для каналов переброски вод) и сооружений по транспортировке ее к местам (районам) потребления, но и переходить к созданию автоматизированных систем (технологических линий) - для оптимального проектирования таких сложных объектов, какими являются современные СМПК.

Помимо самостоятельного значения, разработанные модели и алгоритмы могут быть использованы как вычислительные модули в более общей проблеме оптимального синтеза СМПК и сложных водохозяйственных систем.

Реализация работы. Предложенные модели реализованы в виде программ на языке ФОРТРАН (для ЭВМ БЭСМ-6, ЕС-1033), которые позволяют оптимизировать сети СМПК, имеющие до 400 узлов и 500 участков. В настоящее время данные программы нашли эффективное применение в головном Институте Минводхоза СОЩГИПРОВОДХОЗе (Москва) в трех направлениях:

1) при решении отдельных проектных задач, связанных с проблемой переброски северных рек в ©жные районы нашей страны. Они успешно прошли опытно-промышленную проверку на реальных объектах Ергенинской, Ростовско-Краснодарской,Северо-Ставропольской систем магистральных каналов;

2) при оптимизации коллекторно-дренажных систем. Расчеты центрального коллектора "Большой Гарафф" (Ирак) и ряда других объектов показали высокую эффективность предлагаемых разработок;

3) данные программы стали одними из основных вычислительных модулей в автоматизированной технологической линии проектирования (АТЛП) магистральных каналов, которая разрабатывается в отделе электронно-вычислительных работ этого же института. Первая очередь АТЛП уже внедрена в ряде институтов Минводхоза СССР, а также за рубежом, в частности, в Венгрии и ГДР.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались: на Всесоюзном симпозиуме по энергетике (г.Иркутск,1980); на конференции молодых ученых и специалистов СЭИ СО АН СССР (г.Иркутск,

1981); на семинарах в отделе ЭВР С0ШГИПР0В0ДХ03А (Москва, 1981,

1982); на секции электроэнергетических и трубопроводных систем Ученого совета СЭИ (г.Иркутск, 1981,1983); на научно-технической конференции, посвященной 50-летию Иркутского политехнического института (1980, Иркутск); на областном семинаре "Современные методы расчета инженерных коммуникаций" (1981, Иркутск) и "Использование водных ресурсов Байкала и Ангары" (1983, Иркутск), на Всесоюзном семинаре по внедрению первой очереди АТЛП магистральных каналов (1983, Алма-Ата).

Публикации.Основное содержание работы отражено в семи публикациях.

Объем и структура работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения.

В первой главе, имеющей обзорный и постановочный характер, дается общая характеристика различных систем открытых и закрытых каналов и существующего уровня их проектирования, анализируются имеющиеся способы и методы оптимизации их схем (трасс), рассматриваются возможные методические и алгоритмические подходы для постановки и формализации более общих и актуальных задач их схемно-структурной оптимизации.

Во второй главе рассмотрена иерархическая структура каналов как некоторое множество взаимосвязанных гидравлических цепей, моделирующих кавдый из уровней СМПК. На базе алгебры и методов теории гидравлических цепей построены математические модели для описания потокораспределения в СМПК и решения оптимизационных проектных задач. Обсуждаются вопросы учета неравномерности водопотреб-ления и проблема регулирования при проектировании СМПК.

В третьей главе дается общая математическая формулировка задач оптимального синтеза СМПК и осуществляется декомпозиция на схем-но-структурные и схемно-параметрические задачи оптимизации. Излагается метод поконтурной минимизации применительно к данной сетевой задаче. Для оптимизации многоуровневых СМПК предлагается методика многоступенчатой оптимизации, рассматриваются вопросы учета динамики их развития.

В четвертой главе предлагается комплекс алгоритмов для решения схемно-структурных задач: выбора конфигурации и структуры СМПК с учетом устройства регулирующих водохранилищ; многоступенчатой оптимизации СМПК; выбора конфигурации каналов с учетом динамики их развития. Проведены исследования сходимости общей схемы поконтурной минимизации применительно к рассматриваемому классу задач. Дается краткая характеристика разработанных программ для ЭВМ, реализующих методы схемно-структурной оптимизации СМПК.

В пятой главе приводятся результаты расчета реальных объектов. Показывается практическая эффективность представленных в данной работе методических и алгоритмических разработок.

В качестве примеров рассматривались реальные объекты: Ерге-нинская, Ростовско-Краснодарская, Северо-Ставропольская СМПК, главный коллектор "Большой Гарафф" (Ирак).

В приложении приводятся результаты исследования критериальной функции, даются сведения о внедрении.

Основным методом исследований было математическое моделирование на ЭВМ БЭСМ-б, ЭС-1033, а также экспериментальные и практические расчеты условных и реальных объектов - в ходе многолетнего сотрудничества лаборатории гидравлических и трубопроводных систем СЭИ СО АН СССР с различными организациями.

Сотрудникам института С0ШГИПР0В0ДХ03, а также и сотрудникам лаборатории СЭИ СО АН СССР, при содействии которых выполнялась данная работа, автор выражает искреннюю признательность.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И УСЛОВНЫЙ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Гидравлическая цепь (г.ц.) - математическая модель реальной гидравлической системы, состоящая из схемы сети, геометрически отображающей картину течения и распределения потоков, и всей совокупности параметров и математических соотношений, описывающих элементы схемы и законы течения, а также и распределение расходов и давлений по всем элементам.

Под каналом понимается искусственное русло заданного профиля, предназначенное для транспорта и распределения воды.

Профиль канала - его поперечное или продольное сечение.

Система каналов - совокупность гидравлически связанных каналов, конфигурация которых представляет произвольный граф в виде дерева.

Для математического моделирования и оптимизации систем каналов используем определения и обозначения, принятые в теории графов и теории гидравлических цепей [100] .

Под сетью понимается конечный ориентированный граф, вершинам (узлам) и дугам (ветвям, участкам) которого поставлены в соответствие некоторые параметры.

Сеть каналов, исходя из данного определения, - это математическая модель реальной системы каналов. Расчетным каналом при этом будем называть ветвь сети, отображающую гидравлическую связь между двумя соседними узлами: потребления и источниками воды или разветвления схемы.

Избыточная схема сети каналов включает (на стадии проектирования или развития) все возможные (но допустимые с точки зрения реальных условий) связи между узлами потребления, питания и разветвления схемы.

Каждый канал разбивается на участки, которые ввделяются, исходя из цифровой модели местности, представляющей аппроксимацию рельефа ломаной линией. Точки излома этой кривой называются пикетами. Следовательно, расчетные участки представляют исходные элементы сети каналов.

Любая избыточная схема сети каналов, в принципе, может быть кольцевой, т.е. иметь контура. Контур (имеются в виду лишь простые контуры) - это замкнутая последовательность ориентированных ветвей сети, при обходе которой казвдый узел встречается только один раз (за исключением начальной и конечной вершин, которые совпадают).

Дерево - часть схемы сети каналов без контуров, связывающая все ее узлы. Хорды - ветви, не вошедшие в выбранное дерево и дополняющие его до исходной схемы.

Параметры сети каналов: т,п,с - количество узлов (вершин), участков (ветвей) и контуров;

77?J- — множество всех узлов сети;

JcJ- подмножество узлов потребления воды; 1

Taj- подмножество узлов - источников; 2

J<zJ~~ подмножество узлов без нагрузок (точек разветвления);

JbJ" подмножество узлов - пикетов;

J<zJ~ подмножество узлов, в которых допускается сооружение

J регулирующих водохранилищ;

I=|t; i=1ПJ- - множество расчетных участков;

ТЬТ- подмножество участков самотечной части канала; f jcJ- подмножество активных участков (с насосной станцией (НС)

2 для механической подачи воды);

-г т а< с1 - подмножество участков, на которых устраивыются сопря-3 гагацие сооружения^либо гидроэлектростанций ГЭС);

1,01,0 1,-1.

Параметры расчетных- участков каналов:

- расчетный участок с начальным и конечным узлами;

Х> - стационарный поток (расход) на участке ь , при этомX,

1 V если направление потока совпадает с ориентацией канала и в противном случае ^¿-=0;

Т , - длина участка, ¿с I ; I - ширина русла канала по дну, £ е I ; ь 1

- относительная ширина русла (отношение ширины к глубине),

1,5

3^ - уклон канала на расчетном участке ;

I. сечение (внутренний диаметр трубы) участка,С еГ и!г : ь ь^ - разность пьезометрических отметок канала между узлами

Н , - действущий напор"для насосных станций, гидроэлектро-% станций, сопрягающих сооружений. Параметры узлов: Ау - расход (нагрузка) в узле £ , при этом ¿^<¿7, если ¿е^ и 0.^0 , еслиу'е ^ и дляу'е ^ и ;

2 - отметка поверхности земли, р^ - пьезометрическая отметка свободной поверхности воды,

Векторные обозначения ;

X )Т - вектор расходов по участкам каналов избы-71 точной схемы; хс ) Т " вектор расходов на хордах - вектор "контурных" переменных; >Хк)Т ~ вектоР расходов на участках дерева; = I )Т ~ вектор длин расчетных участков;

1 * УЪ $- вектор уклонов;

У - вектор разностей потенциалов (падений напора) 71 на участках схемы; $ п)Т - вектор значений ширины канала на расчетных участках;

01.7о1 - вектор диаметров труб;

ТО

Р=(Р Р ')Г- вектор потенциалов (отметок свободной повер-1 Т7?-1 т хности воды), Р^- известная величина;

Н=(Н ,.,Н У ~ вектор действующих напоров (НС, сопрягающих 1 П сооружений, ГЭС);

2 = ,.,Ъ т/ ~ вектор отметок поверхности земли;

0.= (5 0. / ~ полный вектор расходов (нагрузок) в узлах 771 схемы;

Хп вектор расходов в линейно-независимых узлах;

Т - знак транспонирования.

Матричные обозначения:

А } - полная 77? л п - матрица соединений узлов и

I ¿и ветвей, описывающая структуру схемы сети и ориентацию ее ветвей, здесьа.~-1 , если ветвь ь направлена к узлу у ; + 1, если ветвь ь исходит из у и = О » когда узел у не принадлежит ветви / .

А — (т-1 )х п - матрица соединений для линейно-независимых узлов;

Ан А " матРиЦы ориентирования ветвей, получаемые из А заменой всех ее элементов, равных соответственно I или -I, нулями, - они фиксируют отдельно все начальные или конечные узлы ветвей, Ац +АК = А

- матрищ контуров, она описывает совладение выбранной базисной системы контуров и ветвей: здесь , если ветвь входит в контур и ее ориентация совпадет с направлением обхода контура, , когда ориентация входящей в контур ветви противоположна направлению обхода контура, и б^с—О, если ветвь не входит в контур г .

Один из основных приемов построения матрицы заключается в следующем: а) на исходной схеме выбирается дерево, связывающее все ее т. узлов; в результате все участки схемы разобьются на два подмножества: пг-1 ветвей дерева и С ветвей, называемых хордами; б) каадая хорда замыкает какук>-то последовательность ветвей дерева и тем самым однозначно выделяет контур, который фиксируется в виде соответствующей строки матрицы В ; в) одновременно производится разбиение матриц и векторов схемы на матрицы и векторы хорд ( и Де£ева * А^В^Х^Н^ ).

Исходная избыточная проектная схема - совокупность всех целесообразных для рассмотрения связей (соединений) между источниками и потребителями проектируемой пространственно распределенной системы. Она учитывает конкретные условия и фактические ограничения на плане города или местности и включает в себя конфигурацию существующей части системы.

Задачи схемно-структурной оптимизации заключаются в том, чтобы суметь ввделить на исходной избыточной схеме структуру системы (т.е. места расположения и производительности источников, а также конфигурацию сети, связывающей их со множеством заданных потребителей) , отвечающую наивыгоднейшему (в смысле заданного критерия) пото-кораспределению электрического тока,жидкости или другой транспортируемой среды от источников к потребителям.

I. КРАТКИЙ ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩЕГО ПОЛОЖЕНИЯ И ПОСТАНОВКА

ВОПРОСОВ

Основные выводы и результаты диссертационной работы сводятся к следующему.

1. Проведен анализ физико-технических свойств и топологической структуры различных систем (открытых, закрытых, напорных и безнапорных) каналов, который показал возможность и необходимость рассматривать их для решения задач математического, алгоритмического и информационного обеспечения как единый класс объектов-систем многопрофильных каналов (СМПК).

2. Предложены математические модели и методы схемно-структурной оптимизации СМПК на основе их избыточных проектных схем, которые предварительно намечаются проектировщиками с учетом всех возможных связей (каналов) между узлами потребления, регулирования и забора воды. Такой подход в наибольшей степени приближает содержатульную постановку задач к реальным условиям планирования и проектирования каждого конкретного объекта, и, с другой стороны, позволяет применять (по сравнению с другими, более формальными подходами) относительно простые и работоспособные (даже для схем больших размеров) методы оптимизации.

3. Задача схемно-структурной оптимизации СМПК сведена к многоэкстремальной задаче о наивыгоднейшем потокораспределении на заданной избыточной схеме. Для ее решения разработаны модификация метода и алгоритм покоординатной (поконтурной) минимизации критериальной функции затрат.

4. Проведены сравнения предлагаемого подхода с принятой в качестве эталонной методики полного перебора всех вариантов конфигурации избыточной схемы (при относительно небольших ее размерах), которые показали его способность получать решения, близкие к точке глобального минимума.

5. Для решения задач оптимального синтеза сложных водохозяйственных систем, представленных несколькими уровнями СМПК, разработана методика многоступенчатой оптимизации, позволяющая определять наивыгоднейшие схемы, структуры и параметры различных систем с учетом согласования их уровней командования и точек отбора воды.

6. Для учета динамики развития СМПК рассмотрен один из возможных подходов, который заключается в поэтапном многошаговом процессе принятия решения (на основе метода динамического программирования) и решении схемно-структурных и схемно-параметрических статических задач оптимизации каналов с анализом переходов из одних состояний системы в другие.

7. Предлагаемые методики и алгоритмы решения схемно-структурных задач оптимизации (с учетом и без учета устройства регулирующих водохранилищ) и многоступенчатой оптимизации СМПК реализованы в программно-вычислительном комплексе "СХЕМА", который в настоящее время является одним из основных блоков в автоматизированной технологической линии проектирования открытых каналов, разработанной в институте Союзгипроводхоз.

8. Проведенные расчеты реальных объектов Ергенинской, Ростов-ско-Краснодарской, Северо-Ставропольской систем каналов показали высокую экономическую эффективность применения этих программ, составляющую, как правило, не немее ¿0% (по сравнению с традиционными способами проектирования). К примеру, полученная в результате расчета оптимальная конфигурация и структура Ергенинской системы каналов оказались экономичнее проектного варианта на 27%.

Задачи дальнейших исследований заключаются в более полной реализации проблемы оптимального синтеза СМПК на базе создания соответствующей автоматизированной технологической линии их проектирования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей диссертационной работе была впервые рассмотрена на базе теории гидравлических цепей и ее методов одна из актуальнейших проблем оптимального проектирования систем каналов различного типа и назначения - задачи выбора их конфигурации и структуры, которые ранее в такой постановке (совместный выбор оптимальной трассы, мест расположения источников, регулирующих сооружений, НС, ГЭС, сопрягающих устройств и их параметров) не рассматривались.

1. Атавин А.А., Васильев 0.3>., Воеводин А.Ф. Численные методы решения одномерных задач гидравлики. - Водные ресурсы, 1983, № 4, с.38-48.

2. Агарков С.Г., Дружинин И.П., Коноваленко З.П. и др. Оптимизация размещения водопотребляющих производств (на примере сельского хозяйства страны). Водные ресурсы, 1977, № 3, с.15--17.

3. Агроскин И.И. Гидравлический расчет каналов. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1958. - 80 с.

4. Алтунин B.C. Мелиоративные каналы в земляных руслах. М.: Колос, 1979. - 255 с.

5. Агрест А.Е. Разработка методов оптимизации закрытых оросительных сетей: Автореф.дис*на соиск.уч.степени канд.техн. наук. Ленинград, 1971. - 21 с.

6. Бердышев В.Д. Проблемы гидравлического расчета крупных земляных каналов. Гвдротехника и мелиорация. 1978, № I, C.I09-III.

7. Бусалаев И.В., Кадырбаев А. Система характеристик для оценки сложности трасс переброски стока в различных природных условиях. В кн.: Проблемы гидроэнергетики и водного хозяйства, вып.12, Алма-Ата, Наука, Каз.ССР, 1975, с.39-46.

8. Бусалаев И.В. Метод оптимизации трасс переброски стока по схеме двухэтапного динамического программирования. В кн.: Проблемы гидроэнергетики и водного хозяйства, вып.14, Алма-Ата, Наука, КазССР, 1977, с.17-23.

9. Бусалаев И.В., Бактыбаева А.Ж. Сетевая экономико-математическая модель оптимизации трасс и каналов переброски стока. В кн.: Проблемы и режимы энерговодохозяйственных систем.

10. Труды института Энергосетьпроекта. М., 1980, с.13-19.

11. Ю.Бусалаев И.В. Математико-статистический метод подсчета объема земляных работ при трассировании каналов и планировке участков под орошения. В кн.: Проблемы гидроэнергетики и водного хозяйства. Вып. I. Алма-Ата: Наука, 1963, с.158-167.

12. Бусалаев И.В. Сложные водохозяйственные системы. -Алма-Ата: Наука, 1980.- 230 с.

13. Бусалаев И.В., Сергеева Л.В. Новые формулы подсчета объемов земляных работ линейных сооружений. В кн.: Проблемы гидроэнергетики и водного хозяйства. Вып.З. Алма-Ата: Наука, КазССР,1965, с.144-153.

14. Бурнейкис Ю.П., Шилейкис В.В. Экономико-математическоеобоснование перераспределения водных ресурсов на территории Литовской ССР. Водные ресурсы, 1981, № 5, с.37-44.

15. Беллман Р. Процессы регулирования с адаптацией. М.:1. Наука, 1964. 359 с.

16. Васильев 0.9>. Неустановившееся течение в открытых руслах, каналах и трубопроводах. В сб. Динамика сплошной среды. Вып.23. Новосибирск, Институт гидродинамики СО АН СССР, 1975 г. с.42-61.

17. Воеводин А.Ф., Шугрин С.М. Численные методы расчета одномерных систем. Новосибирск: Наука, 1981. - 205 с.

18. Воронова Т.В. К вопросу выбора оптимальной конфигурации распределительных сетей. В сб.: Труды Ленинградского инженерно-экономического института. Ленинград, 1976, вып.120. с.176--179.

19. Востоков В.К., Ушаков А.И. Алгоритмизация задач планирования распределения водных ресурсов в мелиоративных системах. -Водные ресурсы, 1978, № 5, с.85-106.

20. Вдовица А.И. Прием оптимизации оросительно-энергетичес-кой системы с учетом водопотребления внутри года.- В кн.:Проблемы гидроэнергетики и водного хозяйства, вып.10. Алма-Ата,1. Каз.ССР, 1973, с.59-64.

21. Вдовича А.И., Калачев Н.С., Япрынцева Р.И. Расчет последовательности осуществления конечной оптимальной схемы использования водных ресурсов реки. В кн.: Проблема гидроэнергетики и водного хозяйства, вып.5, Алма-Ата, Каз.ССР, 1967, с.66-78,

22. Вычисление объемов земляных работ для каналов трапецеидального сечения (программа для ЭВМ М-222)/ГИПР0В0ДХ03.-М.,1976, 7 с. - (в помощь проектировщику).

23. Воропаев Г.В. Проблема перераспределения водных ресурсов страны и ее моделирование. Гидротехника и мелиорация, 1976, № 9, с.5-13.

24. Великанов А.Л., Зубарев В.В., Резниковский А.Ш. Некоторые вопросы оптимизации параметров и режимов работы водохозяйственной системы с учетом динамики ее развития. В кн.Оптимизация структуры и режимов водохозяйственного комплекса. - М., 1967, с.47-58.

25. Дунин Барковский Л.В., Моисеев Н.И. Система моделей перераспределения речного стока СССР. Водные ресурсы, 1976,3, с.13-21.

26. Дунин-Барковский Л.В. Физико-географические основы ирригации. М.,:Наука, 1976. - 300 с.

27. Деменчук В.М., Разумихин Б.С., Дунин-Барковский Л.В. Применение теории графов к задачам о распределении водных ресурсов. Водные ресурсы, 1976, № 2, с.73-80.

28. Данциг Д. Линейное программирование его обобщение и применение. М.: Прогресс, 1966. - 600 с.

29. Даль В.А., Кришан З.П., Плэгле О.Г. Оптимизация развития основных сетей объединенных электроэнергетических систем методом динамического программирования. Известия АН СССР.-Энергетика и транспорт.1970,№4,с.91-96.

30. Демидович В.П., Марон И.А. Основы вычислительной математики.-М. :ИВД.Физико-математической литер.,1960.-660с.

31. Емеличев В.А., Комлик В.И. Метод построения последовательности планов для решения задач дискретной оптимизации.-М.:Наука. Главная редакция физико-математической литературы,1981,-280с.

32. Ерхов Н.С., Мисенев B.C. Практикум по сельскохозяйственной мелиорации и водоснабжению.-М.:Колос,1977.-144с.

33. Захаров В.П. Методы анализа и основные принципы расчетов водохозяйственных и электроэнергетических систем.-В кн.¡Проблемы гидроэнергетики и водного хозяйства.Вып.13,Алма-Ата,1976,с.3-19.

34. Каналы оросительных систем на расходы до 10 м3/сек. (Поперечные сечения): Отраслевой стандарт.-М.:Стройиздат,1977.-30с.

35. Каналы систем водоснабжения и ирригации.(Рекомендации по проектированию и эксплуатации каналов).-М.,1972.-152с.

36. Картвелишвили H.A., Галактионов Ю.И. Идеализация сложных динамических систем.-М.:Наука,1976.-270с.

37. Кардыбаев А. Анализ условий трассирования и технико-экономических характеристик крупных каналов.-В кн.:Проблемы и режимы энерговодохозяйственных систем. Труды института Энергосеть-проект. М. :1980,с.20-28.

38. Козин В.Н. Расчет каналов прямоугольного и трапециедаль-ного сечения при равномерном движении воды.-Архитектура и строительство . 1975 ,№6 , с . 76-78 .

39. Кузьминов Ю.М. Мелиоративные каналы в легко размываемых грунтах.-М.:Колос,1977.-192с.

40. Кандалов И.И. Технология производства основных работ при возведении гидроэнергоузлов.-М.:Энергия,1964.-343с.

41. Карамбиров H.A. Сельскохозяйственное водоснабжение.-М.: Колос, 1978,-445с.

42. Коновалов Н.Е., Гуленко В.П. Цифровая модель местности для трассировки с помощью ЭЦВМ.- Транспортное строительство, 1963,№1,с.41-42.

43. Кузнецов С.М. Новая технологическая схема трассированияи новый способ вычисления объемов земляных работ линейных сооружений: Бюллетень научно-технической информации Гидропроекта,1961, №12,с.92-102.

44. Коваленко П.И., Овчинников В.А., Акшин В.А. Управление магистральным каналом, как объектом с распределенными параметрами . -Гидротехника и мелиорация, 1978,№3,с.50-55.

45. Карелин В.Я., Новодережкин P.A. Насосные станции гидротехнических систем.-М.:Энергия,1980.-286с.

46. Кристофидес Н. Теория графов. Алгоритмический подход.-М.:Мир,1978,-432с.

47. Калачев Н.С. О построении и управлении развитием комплексных водохозяйственных систем.- В сб.¡Проблемы гидроэнергетики и водного хозяйства, вып.3.Алма-Ата: Наука, Каз.ССР, 1965,с.3-30.

48. Калачев Н.С. Оптимизация структуры комплексных водохозяйстве венных систем.-В кн.:Оптимизация структуры и режимов водохозяйственного комплекса.М.:1967,с.59-61.

49. Калачев Н.С. Трехступенчатая схема оптимального планирования водохозяйственных систем.-В кн.¡Проблемы гидроэнергетики и водного хозяйства.вып.6,Алма-Ата;Наука,Каз.ССР,1968,с.3-1I.

50. Калачев H.С. О методических основах оптимального планирования водохозяйственных систем. Водные ресурсы, 1973, Jp I, с.106-120.

51. Койда Н.Ч., Федоров Н.Ф. Технико-экономический расчет канализационной сети с помощью ЭВМ. Ленинград: Изд.литературы по строительству, 1971, - 120 с.

52. Левит-Гуревич Л.К., Ярошевский Д.М. Расчет полезногообъема водохранилищ в каскаде по обобщенным характеристикамстока. Гидротехника и мелиорация, 1980, № 7, с.33-34.

53. Левит-Гуревич Л.К., Мещеринова H.A. Автоматизированнаясистема проектирования закрытого горизонтального дренажа. »Гидротехника и мелиорация, 1975, № 8, с.55-59,

54. Левит-Гуревич Л.К. Исследование методов оптимальногопроектирования осушительных систем.: Автореф.дис.на соиск.уч.степени кацц.техн.наук. M.: 1980, - 25 с.

55. Лукьянов A.B., Первозданский A.A. Оптимизация распределения потоков в сети с потерями. Автоматика и телемеханика, 1983, № I, с.125-130.

56. Лазебник А.И., Хранович И.Л. Двухэтапная стахастическая задача развития обобщенной сети. Методы и программы решения оптимизационных задач на графах и сетях. Тезисы докладов П Всесоюзного совещания, 1982, Улан-Удэ - Новосибирск, с.108--III.

57. Меренков А.П., Ощепкова Т.Б., Сумароков C.B. и др. Оптимальный синтез многоконтурных систем с нагруженным резервированием. В кн.: Системы энергетики - тенденции развития и методы управления. Иркутск: СЭИ СО АН СССР, 1980, T.I,с.180-192.

58. Методы и алгоритмы расчета тепловых сетей. Хасилев В.Я., Меренков А.П., Каганович Б.М. и др. М.:Энергия, 1978, -176 с.

59. Меренков А.П. Дифференциация методов расчета гидравлических цепей.Журнал вычислительной математики и математической физики.1973, T.I3, № 5, с.1237-1248.

60. Меренкова H.H. Разработка и применение математических моделей для оптимизации производительностей источников и конфигурации гидравлических сетей на основе их избыточных схем: Автореф.дис.на соиск.уч.степени канд.техн.наук.-Новосибирск, 1980,- 22с.

61. Моцкус И.Б. Многоэкстремальные задачи в проектировании. -М.:Наука,1967,- 215с.

62. Мигдалов В.Н., Прохоров А.Д., Юфин В.А. Оптимизация разветвленных нефтепродуктопроводных систем.-Нефтяное хозяйство, 1982,№8,с.41-42.

63. Математическое описание систем многопрофильных каналов и методы их оптимизации/А.П.Меренков, С.В.Сумароков, Г.М.Мурашкин, В.Р.Чупин Гидротехническое строительство,1973,№4,с.33-35.

64. Меламут Д.Л., Саркисов С.М., Лавроненко O.A. Плотины для регулирования стока на Каракумском канале.-Гидротехника и мелиорация, 1978, №5,с.27-33.

65. Многоступенчатая оптимизация с локальным критерием общего вида/ Пугачев В.Ф., Мартынов Г.В., Медницкий В.Г., Пителин А.К. -Экономика и математические методы,1972,т.УП,вып.5,с.635-649.

66. Некрасова O.A., Хасилев В.Я. Оптимальное дерево трубопроводной системы.-Экономика и математические методы,1970,т.У1,вып.3, с.427-432.

67. Некрасова O.A., Сумароков C.B., Хасилев В.Я. Выбор наивыгоднейшей трассировки трубопроводных сетей. ВИНИТИ, №1488-70. -Иркутск:СЭИ, 1970.-73с.

68. Некрасова O.A. Оптимальная трассировка трубопроводных сетей.Дис.на соиск.учен.ст. канд.эк.наук.М.:ЦЭМИ АН СССР,1970, -110 с.

69. Научные основы алгоритмического и информационного обеспечения при управлении трубопроводными системами.ИНБ. Б 443188. В.Я.Хасилев, исполнитель А.П.Меренков, Иркутск,1975,-245с.

70. Нутенко Л.Я. Использование проблемы Штейнера и ее обобщений для постановки и решения некоторых задач пространственной экономики. Обзор литературы.-М. :ЦЭМИ АН СССР, 1968.-82с.

71. Нгуен Май, Шербачев О.В. Алгоритмы и программы для определения оптимальный конфигураций электрических стетей с учетом бесперебойности электроснабжения потребителей.Известия АН СССР. -Энергетика и транспорт.1970,М,с.85-90.

72. Ольховский Ю.В., Новоселов О.Н., Мановцев A.M. Сжатие данных при телеизмерениях.-М.:Сов.радио,1971.-250с.

73. Орэ 0. Теория графов.-М.:Наука,1968.-352с.

74. Основные принципы экономического сопоставления планово-проектных вариантов в мелиорации и водном хозяйстве и формирования критерия выбора. Воропаев Г.В.,Гофман К.Г.»Кошовей В.И., Райнин В.Е.-Водные ресурсыЛ980,№2,с.92-100.

75. Пряжинская В.Г. Линейная модель оптимальной внутрихозяйственной организации использования оросительных систем.-Экономика и математические методы,т.2,вып.3,1966,с.451-545.

76. Пряжинская В.Г. Оптимальные модели орошения:Автореф.на соиск.уч.степени доктора техн.наук.Новосибирск.Президиум СО АН СССР.1970.-37с.

77. Пряжинская В.Г., Хранович И.Л. Система оптимизационных моделей развития водного хозяйства региона.-Водные ресурсы.1979, №3.с.20-27.

78. Проектирование систем групповых водопроводов с использованием методов дискретной оптимизации/С.В.Сумароков,H.H.Меренко-ва,В.Р.Чупин,Е.В.Дубов, Г.Н.Мурашкин.-В сб.:Труды Союзводпроекта. 1981,№56,с.62-68.

79. Позняк А.С. Подсчет объемов земляных масс при проектировании каналов.-Гидротехника и мелиорация.1980,№11,с.14-15.

80. Позняк А.С. Исследование точности изображения рельефа на планах масштаба 152000 для целей гидромелиорации.-В кн.:Геодезия и аэрофотосъемка.ВАГО,M.:1977,с.

81. Пономаренко Д.П. Выбор трассы межбассейновой переброски стока.-Гидротехника и мелиорация.1982,№8,с.34-38.

82. Первозванский А.А., Гайцгори В.Г. Декомпозиция, агрегирование и приближенная оптимизация.-М.:Наука,1979.-342с.

83. Романенко И.А. Технико-экономические основы проектирования сетей автомобильных дорог.-М.:Высшая школаЛ976,-285с.

84. Разработка методики, алгоритмов и программ для трассировки групповых водоводов и открытых каналов. Совместный отчет СЭИ СО АН СССР СОЮЗГРШРОВОДХОЗ.Москва-Иркутск,1978.-120с.

85. Самсонов В.А. Цифровая модель рельефа для проектирования и строительства оросительных систем:Автореф. на соиск.уч.степени канд.техн.наук,M.:1974.-21с.

86. Соломония О.Г., Болчашвили Н.Ш. 0 применении линейного программирования в ирригационном проектировании.-Гидротехника и мелиорация,1964,№6,с.IÔ-20.

87. Соломония О.Г. Основы проектирования оптимальной схемы ирригационной системы методами математического программирования: Автореф.дис.на соиск.уч.степени докт.техн.наук.М.:1968.-43с.

88. Сумароков C.B. Метод решения многоэкстремальной сетевой задачи.-Экономика и математические методы,1976,!Г°5,с.1016-1018.

89. Сумароков C.B. Применение динамического программирования для оптимального проектирования расширяемых и реконструируемых разветвленных водопроводов.Известия ВУЗов.-Строительство и архитектура.1975,№11,с.125-129.

90. Сумароков C.B., Чупин В.P. О применении методов теории гидравлических цепей для оптимального проектирования каналов переброски вод.-В кн.:Системы энергетики тенденции развития и методы управления.йрккутск:СЭИ,1980,т.I,с.216-223.

91. Сумароков C.B., Храмов A.B. Об одном методе решения многоэкстремальной задачи оптимизации многоконтурных гидравлических сетей.-В кн.:Методы оптимизации и исследования операций (прикладная математика),Иркутск, СЭИ СО АН СССР, 1976,с.157-167.

92. Сумароков C.B., Чупин В.Р. Учет динамики развития в задачах проектирования водопроводных сетей и открытых каналов.-В сб.: Водные ресурсы Байкала "и Ангары. Предсказание, рациональное использование и охрана. Иркутск,1983.с.50-53.

93. Стрелец Б.И., Матях H.H., Мухтаров Н.И. Опыт проектирования и научного обоснования проектов крупных орошаемых пассивов в степной зоне страны.-Водные ресурсы,1980,№2,с.Ю6-П5.

94. Системный подход к исследованию проблемы межбассейновой переброски стока. А.С.Березнер, Н.Н.Маисеев,Ф.И.Ерешко,А.В.Лотов-Водные ресурсы,1981,№1,с.5-23.

95. Тимофеев А.Ф. Мелиорация сельскохозяйственных земель.-М.: Колос,1982.-204с.

96. Федорец A.A. Дифференциальные уравнения установившегося движения в трубопроводах при неравномерном изменении путевого расхода.-Известия вузов: Архитектура и строительство,1976,МО, с.I14-119.

97. Федорец A.A. Установившееся движение жидкости в открытых руслах с неравномерным увеличением расхода вдоль потока.-Известие вузов: Архитектура и строительство,1976,М,с.102-105.

98. Федоров. Экономическая оценка вариантов трасс магистральных каналов горно-предгорных оросительных систем способом характерных профилей.Автореф.на соиск.уч.степени канд.техн.наук.-Фрунзе,1968.-21с.

99. Ху Т. Целочисленное программирование и потоки в сетях.-М.:Мир,1974.-519с.

100. Хасилев В.Я., Сумароков C.B., Такайшвили М.К. Расчет аварийных режимов в системах водоснабжения .-Водоснабжение и санитарная техника ,1975, МО, с. 7-10.

101. Хасилев В.Я. Элементы теории гидравлических цепей.-Энергетика и транспорт, 1964, №1,с.69-88.

102. Чупин В.Р., Сумароков C.B. Многоступенчатая оптимизация открытых и закрытых систем подачи, транспорта и распределения воды.- В сб.¡Водные ресурсы Байкала И Ангары . Предсказание, рациональное использование и охрана.Иркутск, 1983,с.47-50.

103. Чупин В.Р. Анализ эксплуатационных и аварийных ситуаций в системах водоснабжения.-В кн.:Молодежь Восточной Сибири в решении проблем научно-технического прогресса. Иркутск,1978,с.77-84.

104. Чупин В.Р. Методы схемно-структурной оптимизации систем многопрофильных каналов.-В кн. .'Численные методы оптимизации