灌溉水资源安全阈值确定与高效配置

针对灌溉水资源供需矛盾突出且用水效率低等问题,寻求能够保证灌溉水资源可持续利用的安全阈值并基于此进行高效配水具有重要意义。采用模糊识别模型计算灌溉水资源与社会经济生态协调发展的协调度,并以此协调度作为状态变量,结合通过因子分析法获得的控制变量拟合尖点突变模型,通过突变判别式确定灌溉水资源安全阈值。在此基础上,以灌溉水生产率最大为目标函数构建灌溉水资源优化配置模型。以黑河中游甘州区、临泽县、高台县为例,得到三区(县)的灌溉用水安全阈值下限分别为4.88,3.02和2.69亿m~3,灌溉水生产力为1.58kg/m~3。得到的结果可为研究区域和类似地区提供技术参考。     

基于“三条红线”及SE-DEA模型的水资源优化配置

在最严格水资源管理思想的指导下,研究探讨"三条红线"控制指标,即用水总量、用水效率和纳污能力控制指标的选取及确定方法,建立了以社会、经济和水环境为效益目标的多目标水资源优化配置模型,以平定县为例,开展了水资源配置研究,结合SE-DEA模型,进行了不同配置方案下水资源配置结果效率值分析,探求出了最佳水资源配置方案,为实施区域最严格水资源管理提供依据。     

海南省水资源配置研究

以海南岛为实例,总结了海岛水系特点和水资源利用的特征,分析了现状下海南省水资源开发利用中存在的主要问题,构建适合岛屿地区特点的水资源配置模型,根据海南省的总体发展目标,提出水资源配置总体格局,分析了全省各个区域的发展重点和水资源保障方式,提出结合地域特点提高水利用效率,调整用水结构,确保生态用水,选择合理的水资源配置是构建海南生态省战略的重要保障措施。     

基于多目标优化的灌区水资源承载力研究

根据灌区用水结构特点,综合考虑水资源与社会经济以及生态环境之间的动态联系,建立用水总量控制条件下的灌区水资源承载力多目标优化模型。以江西省赣抚平原灌区为例,得出现状年及规划年灌区水资源系统能够支撑的社会经济发展规模,利用相对承载指数和区域协调发展指数评价了灌区水资源承载力。结果表明:现状供水相当充裕,水资源综合承载指数大于1,水资源承载能力没有得到充分发挥;用水总量控制条件下,规划年水资源综合承载指数小于1,灌区水资源不足以支撑经济社会的发展。农业用水优化配置方案下,水资源承载力有所增强,表明农业用水优化配置是提高水资源承载力的有效手段。在实现农业用水优化配置及污染物排放量控制的条件下,灌区水资源、经济、环境的协调度达到0.99以上,真正实现了经济发展与环境保护的双赢。     

猎豹优化算法在水资源优化配置中的应用

水资源优化配置能够解决区域水资源短缺及不合理利用问题,近年来优化算法成为获得水资源优化配置结果的重要工具。为有效缓解现有优化配置算法中存在的收敛缓慢、局部优化和早熟等问题,介绍了一种新型的元启发式算法：猎豹优化算法（the Cheetah Optimizer,CO）,利用该算法收敛速度快、鲁棒性强、寻优能力强等优点,将其运用至水资源优化配置问题中。以太原市为研究区域,建立了以经济效益、社会效益和生态效益为目标的水资源优化配置模型,采用CO求解该模型,并与遗传算法（Genetic Algorithm,GA）结果进行对比分析。结果表明：CO的污染物排放总量在规划年（2030）控制目标内,区域用水满意度达到0.98,能够满足基本用水和发展用水需求;与现状年（2020）相比,生活用水占比下降22.58%,三次产业用水占比分别上升10.53%、25.81%、12.5%,地表水和地下水供水比例分别降低21.70%、11.14%,回用水和引黄水供水比例分别提高了5.43%、27.40%,符合太原市水资源配置思路,验证了CO的有效性;与GA相比,CO的区域满意度、综合用水价值和配水公平性分别提高了7....     

额济纳地区水资源利用模式优选探

水资源是额济纳地区最具有战略意义的资源，水资源短缺是制约该地区发展的至关因素，合理有效地利用水资源对额济纳实现整体规划和“2010年远景目标”具有决定性意义。水资源的优化利用在保证满足优势产业结构用水的基础上，利用多目标线性规划模型，以农牧业产业结构为主优化因子，并考虑其它产业用水情况下，给出了水资源在最枯状态、平均状态供水量及“甘蒙”分水方案实施后的配水量进行优化配置的方案集。应用层次分析法对多目标线性规划给出的方案集做出最终决策，为该地区水资源的合理利用提供决策依据。     

基于评价的水资源优化模型适用性比较

为了比较不同目标的水资源优化配置模型在黑河中游的适用性,在充分考虑地表径流随机性的基础上,分别构建以灌区农业水生产力最大、农业灌溉损失最小、净经济效益最大为目标函数的灌区水资源优化配置模型,并引入多指标综合评价法以及熵权法对3个优化模型的配置结果进行综合效应评价．评价结果显示,基于黑河中游水资源利用现状,以灌区农业水生产力最大为目标函数的模型,更适合现阶段黑河中游灌区水资源配置要求．使用灌溉水生产力最大为目标函数的优化模型对有限水资源进行优化后的配水方案整体用水比现状水平年减少了334×108 m3,灌溉水生产力增加了0453 kg／m3,用水成本比实际减少了421×107元．评价结果验证了水资源优化配置模型方案评价的可行性．     

中山市中心城区水资源优化配置

针对中山市城区的供水用水实际情况,结合中山市社会经济发展规划,对中心城区水资源建立面向可持续发展的区域水资源优化配置。合理预测中心城区代表年可供水量和用水量,充分挖掘中心城区供水工程供水潜力和需水用户节水潜力。按照“先生活、后生产”的原则,在优先满足人民生活用水的前提下,统筹安排工业生产和其他用水。采用约束法将多目标问题转化为单目标问题,并利用优化法进行优选计算,可将区域内有限的水资源在各用水部门间进行最优分配,从而获得社会经济协调发展的最佳综合效益。     

考虑城市生态环境供水的灌区水资源配置

随着灌区水资源用途的多元化,各用水户用水量的不断增加,进行适宜的灌区水资源配置具有很强的现实意义。本次研究考虑灌区农业、工业、生活以及城市生态环境的用水,以灌区内各用水户缺水率最小为目标,建立了灌区水资源配置模型并采用权重法进行求解,制定了不同降水年的灌区水资源配置方案。通过年尺度与用水高峰月份的配置结果表明:灌区的缺水情况受降水影响大;在等权重的分配方案中,水量缺口集中于农业;灌区工程性缺水问题与资源性缺水问题并存。提高用水效率、推行节水灌溉是解决灌区用水竞争激烈的有效途径。     

南水北调后石家庄水资源优化配置研究

南水北调中线实施后,石家庄市将获得外调水资源,这在缓解当地水资源匮乏现状的同时,也给石家庄市水资源优化配置带了新的问题。在对石家庄市水资源开发利用现状、外来调水量进行分析基础上,预测了2010年石家庄市的水资源供求关系,利用目标规划法,建立了石家庄市水资源优化配置模型,并用GLPS软件对模型进行求解。结果表明:2010年,石家庄市在保证满足生活用水、工业用水和生态环境用水的前提下,农业用水量将短缺7.795×10~8m~3,占总需水量的20.6%,缺水形式依然严峻。     

基于Matlab平台求解水资源多目标规划问题——以瓜州县为例

水资源的短缺问题已日益受到关注,如何在有限水资源的前提下满足日益增长的用水需求成为一个热点问题.对区域水资源进行优化配置,无疑为解决此类问题提供了参考.以甘肃省酒泉市瓜州县为例,基于水资源多用户问题,采用工业、农业、生活多目标规划法,以实现区域水资源效益最大化为目标函数,按照约束条件的客观性与主观性,给出相应的非劣解;通过调用Matlab优化工具箱的优化函数,得到瓜州县的合理配置有限水资源方案,最后得到的配置方案中,2010规划年各行业用水总效益达15 712.4万元,2015年各行业用水总效益达48 451.7万元.     

区域用水结构演变研究进展

用水结构的合理性和均衡性是区域社会经济协调发展的前提,准确分析用水结构演变规律,为缓解当下水资源利用矛盾和提高水资源配置效率提供了支持。在总结了用水结构时空演变、用水结构驱动因素及用水结构预测研究现状和方法的基础上,提出了当前研究的不足之处和未来用水结构研究发展趋势,为后续研究提供参考。     

流域精细化水资源优化配置模型及应用

精细化水资源优化配置是水资源可持续利用的重要手段，精准描述水资源系统高度的空间复杂性和用水供水要素时变特征是建立精细化水资源优化配置模型亟待解决的重难点，目前仍没有得到很好解决。针对此难点，建立时空双向尺度上的流域精细化水资源优化配置模型，兼顾考虑水库的蓄水要求、蒸发渗漏损失、用水节点和供水节点间的退水关系因素对模型精度和适用性的影响。将流域内供水单元、用水单元进行分类，并针对不同类型单元建立约束条件，以缺水量最小为优化准则，建立流域精细化水资源优化配置模型，并采用线性规划进行求解。在南盘江流域的实际应用结论如下：(1)流域内农村用水、城镇用水满足率均为100%，农业用水满足率为97.7%，工业用水满足率为82.4%，考虑到年末水库蓄水要求以及管道限制，部分农业用水节点和工业用水节点存在缺水现象，总体上实现了时间空间双向尺度上的精细化配置；(2)黑滩河水库总蒸发损失量占到了起始库容的6.6%，白浪灌片农业用水中各月总退水流量在实际用水流量的占比达到了25%，说明水库蒸发渗漏损失、退水流量等因素对水资源优化配置具有不可忽视的影响；(3)本模型精准描述了水资源系统内各节点间的复杂联系，可为...     

灌溉用水优化配置模型研究进展

概述了灌溉用水优化配置模型的研究进展,并分别从目标函数个数、时空尺度差异、作物种类、灌溉水源、模型个数、优化方法等角度进行了分类。通过分析各类灌溉用水优化配置模型的优缺点,指出了根据灌区水源情况联合调度地表水和地下水,并充分考虑灌区各因子的时空差异,建立多目标、多约束耦合模型,同时兼顾生态用水,是今后灌溉用水优化配置模型的研究重点。通过对灌溉用水优化配置模型的综述,旨为有效地缓解灌溉用水紧张的状况,实现灌区水资源的可持续发展提供决策支持。     

改进飞蛾火焰算法在多目标水资源优化配置中的应用

水资源紧缺局面愈演愈烈,迫切需要进行水资源优化配置,以此提高水资源利用效率。基于自然元启发的优化算法越来越多的应用于求解多目标水资源优化配置问题。飞蛾火焰算法全局收敛性能较差且容易陷入局部最优解,针对以上问题,结合帕累托最优解概念,引入快速非支配排序策略,利用拥挤度及拥挤度比较算子对飞蛾火焰算法进行改进,继而采用改进的飞蛾火焰算法对ZTD1、ZTD2及ZDT3等3个多目标函数进行仿真实验,结果表明计算得到的帕累托最优前沿接近于理想帕累托前沿,收敛性能及精度优于本文所列举大部分多目标优化算法。最后将改进飞蛾火焰算法应用于三亚市水资源优化配置中,得到了23组帕累托最优解。选择了对缺水量最小有特殊偏好的方案作为最终决策方案,结果显示三亚市不同用水户总需水量39015万m^3,各用水户总分配水量为39015万m^3,缺水量为0,产生的经济效益为203.91亿元。改进的飞蛾火焰算法为多目标水资源优化配置问题提供了新的求解方法。     

基于区间两阶段模糊可信性约束模型的灌区水资源配置

针对灌区水资源配置系统中的复杂性和不确定性,以湖北省漳河灌区为例,构建区间两阶段模糊可信性约束规划模型,实现灌区各用水户间水资源优化配置。模型以系统经济收益最大为目标函数,引入模糊变量、离散区间和概率分布表征系统中的多重不确定性,设置可信性置信水平解决带有违规概率的模糊风险问题。求解模型得到多种情景下水量、灌溉面积优化配置结果以及系统收益,结果表明,模型可以有效处理配置系统的不确定性问题,反映系统收益与风险之间的权衡,实现灌区水资源高效配置。优化结果有助于灌区管理者协调各用水户的利益冲突,制定合理的决策方案。     

基于水资源配置的水库群生态调度研究

为解决复杂流域水资源配置和水库群生态调度问题,以闸坝众多的沙颍河流域为研究对象,以流域关键断面的生态基流为基础,建立以“保证河道生态用水,优先生活用水”为目标的水资源配置模型。以近年用户的实际用水为基准年的需水水平,在丰、平、枯、特枯来水条件下,应用改进大规模线性规划方法求解,得到水库生态调度控制线和运行规则,以及地表水资源分配方案,并以枯水年85%来水条件进行验证。结果表明,与原常规调度相比,水库生态调度可充分利用可调水量的时空分布以及水库群的调控能力,更有效地提高沙颍河流域关键断面生态用水的保证率。研究为沙颍河流域水资源综合管理提供了技术支撑和决策支持。     

多元视角不同配置手段的节水作用范围和机理研究

目前水资源管理利益相关者涉及政府、供水户和用水户,不同参与者考虑节水问题视角不一。水资源配置手段主要集中在计划配置、市场配置和用水户协会配置,不同配置手段作用范围存在比较优势。本文综合全面考虑水资源参与者,以及水资源不同配置手段,并把这两者有机结合起来,从政府、供水户和用水户不同视角出发,借助计划、市场和用水户协会三种配置手段。原则是哪种配置方式好就采用哪种配置,突破传统的政府视角思考过多,水资源管理计划配置手段过多。分析了多元视角下不同配置手段的节水作用范围和作用机理,形成多元视角下不同配置手段节水理论分析框架。     

基于水权的金沟河流域农业水资源优化配置

为了实现金沟河流域枯水期农业水资源的合理配置,以农业水权分配的公平、效率、可持续性原则为目标,建立金沟河流域农业水权分配指标体系,以该指标体系为模型,利用模糊优选理论对模型进行了求解,通过计算与现状相比,流域11个用水单位农业水资源得到了较为公平、有效的配置。     

水资源合理配置手段及机制

合理配置对水资源利用效率具有重要影响。根据水资源配置管理的一些相关问题,探讨建立政府宏观调控、流域民主协商、准市场运作和用水户参与管理的水资源配置模式,以加强水资源统一管理和可持续利用。