扬州大学水利规划与优化管理团队多项成果助力数字孪生跨流域调水泵站群优化运行

南水北调工程作为大型跨流域调水的重大民生工程，在实现水资源优化配置，促进国民经济和社会发展，改善区域水土环境等方面发挥重大作用。

近10年来，扬州大学水利规划与优化管理团队在“十一五”、“十二五”国家科技支撑计划、国家自然科学基金、江苏高校自然科学研究重大项目、高等学校博士学科点专项科研基金、江苏省自然科学基金、中国博士后科研基金、江苏省水利科技项目等10多项科研项目资助下，围绕南水北调东线泵站（群）联合优化调度问题，将复杂系统优化理论与泵站工程优化运行紧密结合，系统开展了泵站单机组、站内多机组、并联泵站群与梯级泵站群优化运行的复杂非线性数学模型构建及其系统工程优化算法研究，丰富和发展了跨流域调水复杂系统最优化理论，取得了一批具有完全自主知识产权的泵站优化运行成果。

（1）构建了南水北调工程泵站单机组（叶片全调节、变频变速调节、叶片全调节与变频变速组合调节）、泵站多机组（同型号、不同型号）、并联泵站群（站间同工况、不同工况调节）、梯级泵站群（级间有调蓄型水库、无调蓄型水库）优化运行的一整套数学模型及高效优化算法，为推动数字孪生泵站优化决策调度提供有力支撑。

（2）以南水北调东线典型工程（江都四站、淮安四站、淮阴三站、洪泽站、金湖站，江都并联泵站群、淮安并联泵站群、淮阴并联泵站群，金湖站-洪泽站梯级泵站群、淮安一二四站-淮阴一三站梯级泵站群）为研究实例，构建了一整套不同日均扬程、不同提水负荷，考虑峰谷电价和非峰谷电价影响的典型工程优化运行预案库，为相关运行管理部门调度决策提供有价值参考。

（3）模型、算法与工程优化运行预案库支撑了河海大学主持研发的南水北调东线工程泵站（群）优化运行决策支持系统，可实现泵站单机组、泵站并联泵站群、梯级泵站群的优化调度，工程优化运行耗电费用平均节省幅度达到15%以上，在相关示范工程得到较好应用。

相关成果已出版学术专著1部《南水北调东线泵站（群）优化运行》（2020年，习近平总书记视察南水北调工程后，中国水利水电出版社向全国推荐的6部专著之一），发表SCI/EI收录论文24篇，已培养博硕士研究生7名，授权发明专利2项，软件著作权8项。在积极探索和应用数字孪生技术推动泵站工程高质量运行管理方面走出了一条多学科交叉特色之路。