查哈阳灌区水资源多目标优化配置

黑龙江省是我国的重要商品粮基地之一,但单位面积水资源占有量较少,水资源时空分布不均。针对灌区普遍存在的水资源分配问题，以查哈阳灌区为研究对象，应用大系统多目标方法建立了水资源优化配置模型，并应用MATLAB语言编制程序进行模型求解，研究探讨黑龙江省灌区水资源优化配置问题。解决了多水源多用户的水源分配问题，可以使决策者选出最佳均衡方案合理调配利用灌区水资源，从而使有限的水资源和水利工程发挥更大效益，对加强灌区水资源的现代化管理意义重大。研究成果可为同类灌区水资源优化配置提供参考依据。     

基于复合多目标方法的灌区水资源优化配置

针对传统灌区水资源多目标模型求解过程中难以兼顾多维配置要求的问题,基于目标协调度、可持续发展指数、目标实现度3个指标提出了一种复合多目标方法。为验证该方法有效性,以甘肃省黑河中游17个灌区间水资源优化配置为例,以经济效益、社会效益、生态效益为目标函数构建多目标优化模型,并分别使用传统方法与复合多目标方法进行求解。结果表明,使用复合多目标方法所获得的优化配置方案可以将灌溉水利用系数提高5.42%~7.57%。结果验证了传统多目标模型在协调多个冲突目标方面较单目标模型有显著优势,而复合多目标方法所获得的优化方案更能体现决策者对研究区域种植业发展与灌区水资源配置的多元要求。     

基于模拟优化模型的渠井结合灌区多目标水资源优化配置

为协调渠井结合灌区灌溉经济效益、灌溉用水效率、作物缺水、地下水可持续利用和渠系配水公平度5个目标,确定各作物合理的灌溉用水量与适宜的渠井用水比例。采用基于Python开发的MODFLOW模块FloPy构建地下水数值模拟模型,在此基础上采用优化框架Pymoo中的NSGA-Ⅲ算法构建了紧密耦合的灌区多目标水资源优化配置模拟优化模型,获得了一个假想渠井结合灌区的多目标水资源优化配置方案。结果表明：与57个非劣解集的平均值相比,经济效益最优方案,经济效益高1.10%;地下水可持续利用方案中地下水平均累计降深低4.52%;作物缺水量最小方案中缺水量低14.25%;配水公平度最高方案中公平度高32.84%;用水效率最高的方案中用水效率高19.72%;采用博尔达计数规则优选出的最优方案中,经济效益高0.14%,地下水平均累计降深低4.49%,缺水量低0.15%,用水效率高16.90%,但用水公平度低52.2%。基于模拟优化模型通过调整渠井用水比例和灌溉水量来进行渠井结合灌区多目标水资源优化配置,并采用博尔达计数规则确定最优配置方案,可为灌区地表水地下水可持续安全高效利用,地下水取水总量和地下水水位双...     

查哈阳灌区水资源多目标优化配置模型及其应用研究

黑龙江省是我国的重要商品粮基地之一,但单位面积水资源占有量较少,水资源时空分布不均.针对灌区普遍存在的水资源分配问题,以查哈阳灌区为研究对象,应用大系统多目标方法建立了水资源优化配置模型,并应用MATLAB语言编制程序进行模型求解,研究探讨黑龙江省灌区水资源优化配置问题.解决了多水源多用户的水源分配问题,可以使决策者选出最佳均衡方案合理调配利用灌区水资源,从而使有限的水资源和水利工程发挥更大效益,对加强灌区水资源的现代化管理意义重大.研究成果可为同类灌区水资源优化配置提供参考依据.     

基于模糊多目标线性规划的都江堰灌区水资源合理配置

在多目标线性规划求解中引入模糊数学中的隶属度概念,建立以目标隶属度最大为目标的数学模型,将复杂的多目标线性规划转换为简便的求解目标规划问题.通过都江堰灌区水资源合理配置实例应用的分析,其计算结果表明,该模型不仅能最大限度的接近目标期望值进而得到目标的最优解,且与传统的多目标规划算法相比更加有效、实用,同时还能适用于中小型灌区的水资源合理配置.     

井渠结合灌区水资源多目标优化配置模型与应用

将灌区的经济效益和生态环境效益结合在一起综合考虑,在灌区水资源配置时不仅只追求获得最大经济效益,同时尽量将地下水位控制在适宜范围内,以维持地下水资源的采补平衡,实现水资源的可持续利用。按此原则,建立了井渠结合灌区水资源多目标优化配置模型。实例计算表明：应用此模型指导井渠结合灌区的水资源配置可实现真正意义上的地表水和地下水联合运用,提高水资源利用效率。     

基于水资源承载力的榆林市产业结构优化研究

在当今水资源供需矛盾十分尖锐的背景下,研究水资源承载力有多大并寻找水资源与经济社会发展的平衡点成为焦点。选取榆林市为研究对象,对可供水量和需水量进行预测进而分析得到2020年、2030年可承载的最大经济规模分别为5 528、11 924亿元、最大人口规模分别为603、744万人。在此基础之上构建多目标优化模型对2020年、2030年产业结构进行优化。2020年、2030年榆林市国民经济总量分别为4 860、10 659亿元,总用水量分别为114 200、168 340万m3,产业结构比重分别为4.6∶53.7∶41.7、3.6∶47.9∶48.5。水资源能够满足用水要求。     

基于多目标模糊优化模型的兰州市水资源优化配置研究

构建可持续发展视角下的兰州市水资源优化配置模型。以净效益系数、水利用系数和供水成本为指标,运用熵值法修正由层次法获得的各项指标的权重,并采用多目标模糊线性优化模型确定各用水部门的综合效益系数,代入线性规划法求解规划年2020年在不同用水保证率(多年平均、50%、75%、90%)下各用水部门分配水量。分配结果(多年平均)与预测结果相比工业用水量减少了1.363 5亿m~3,农业用水量和生态用水量分别增加了1.126 0和0.237 5亿m~3,该分配结果有利于实现兰州区域经济的可持续发展与水生态的协调发展。     

基于多目标模糊规划的灌区多水源优化配置

以黑龙江省和平灌区为例,构建基于多目标模糊规划的灌区多水源优化配置模型,该模型能够在提高农业灌溉用水净效益的同时有效减少农业灌溉水量,促进和平灌区多水源高效配置。采用具有非线性隶属度函数的模糊多目标规划求解模型,得到不同流量不同水源下的最优配水方案。结果表明:不同流量水平下水稻不同生育阶段均存在缺水现象,低流量下需从柳河水库引入外调水才能保证水稻的最小需水量。为保证灌区整体效益,按照引水工程、提水工程、井灌工程的先后顺序进行配水,并得到多目标配水模型在不同情景下的运行稳定情况。该模型可以高效地进行灌区多水源在作物各生育阶段的优化配置。     

基于水量水质耦合模拟优化的渠井结合灌区多目标水资源优化配置模型与方法

为探究灌区考虑水质水量耦合模拟优化的水资源优化配置模型与方法,基于FloPy和Pymoo构建了水量水质耦合的多目标模拟优化模型。采用地下水数值模拟模型MODFLOW和溶质输移模型MT3D模拟了灌溉引起的地下水位变化和污染物的扩散过程,考虑灌溉收益、作物水分生产率、地下水位变幅和污染扩散4个目标,分别采用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ和NSGA-Ⅲ对该问题进行求解,并对比分析了两种方法的实际应用效果。采用多准则分析评价方法 TOPSIS (Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution),推荐了灌溉方案。推荐灌溉方案在平水年和枯水年分别可以最大减少地下水位变幅56%和43%,最大减少污染扩散面积54%和40%。     

灌区水资源承载力的多级模糊综合

在充分理解灌区水资源承载力概念及其影响因素的基础上，建立了承载力评价的多级模糊综合评判方法，并应用于四川省都江堰灌区水资源承载力评价。结果表明，提出的多级模糊综合评判由于综合考虑了评价因素的层次性和模糊性，其结果较一级模糊综合评判方法更符合实际。     

淠史杭灌区水资源优化配置研究

基于系统优化的理论，应用模拟计算对淠史杭灌区水资源优化配置问题进行了探讨，并在设计引水流量中引入一个随机均匀变量进行随机模拟优化。并与传统的确定性计算方法进行比较分析，计算结果表明，得到的最优引水流量能更好的提高城市供水保证率与农业灌溉保证率，能充分发挥灌区水资源的综合利用效益。     

基于模糊综合评价的赣抚平原灌区水资源承载力研究

针对灌区用水结构特点,构建了适合灌区的水资源承载力评价指标体系,利用层次分析法确定评价指标的权重,并与模糊综合评价法有机结合,以赣抚平原灌区为例进行具体计算与分析。结果显示,现状年、2020年和2030年,赣抚平原灌区水资源承载力综合评分值分别为0.603 4、0.590 3和0.653 8,表明该地水资源开发利用已经初具规模,但仍有较大的开发利用潜力,水资源对社会经济发展有较好的保障。通过对影响水资源承载力的18个指标和4个子系统进行独立的模糊综合计算,结果表明灌区供水量分配指标骤减引起2020年水资源承载力的小幅下降,随着水利工程改造和节水型社会的建设,水资源利用率大幅提高,2030年灌区水资源承载力又有所增强,水资源承载状况表现为良好的发展态势。     

基于大系统多目标理论模型的区域水资源优化配置研究

面对水资源日益紧缺、人口持续增长和生态日渐恶化的焦作市现状,为使有限的水资源在居民生活、工农业生产和生态保护之间得到充分有效的开发利用,针对以往水资源配置中仅追求经济目标最大化单目标优化方式的缺陷与不足,采用大系统多目标理论与方法并结合考虑生活生态和工农业生产的需水预测,构建大系统多目标理论模型进行水资源优化配置研究,通过应用大系统模型分解协调法实现各子系统的优化,以使得该地区经济效益、社会效益和生态效益达到最优,从而预测出2030年P=50%和P=75%时各子区的水资源配置情况,得出优化配置方案。为指导焦作市水资源合理开发利用及农村饮水安全工程的实施提供切实可行的理论依据与技术支撑。     

基于SD-MOP模型的生态型灌区水资源优化配置研究

为解决传统灌区日益严重的水资源短缺和生态环境问题,构建以"资源节约、高产高效、生态环境良好"为理念的生态型灌区,开展灌区水资源优化配置研究。以陕西省泾惠渠灌区为例,基于节水-经济-生态多重目标,构建系统动力学-多目标规划(System Dynamics-Multi-Objective Programming,简称SD-MOP)耦合模型,仿真模拟生态型灌区各子系统因果反馈关系,开展"P=50%"水平年的生态型灌区水资源优化配置研究。结果显示:到2030年,当灌区农业需水量、工业需水量、生活需水量和生态环境需水量分别为3.23、0.58、0.37和1.16亿m3时,可实现生态型灌区节水效益、经济效益以及生态效益最佳,泾惠渠灌区总需水量下降7.93%,经济效益和生态效益分别提高67.78%、9.09%。与单目标SD模型仿真结果相比,工业需水量和生活需水量分别增加3.57%和2.78%,农业需水量和生态环境需水量分别下降14.10%、9.38%的情况下,灌区总需水量下降10.40%,经济效益、生态效益分别增加27.28%、10.20%。研究表明,基于SD-MOP模型的水资源优化配置方案更有利于生态型灌区的实现,该成果可为生态型灌区水资源可持续利用和生态环境良性发展提供科学依据。     

基于pareto front的多目标遗传算法在灌区水资源配置中的应用

为了解决灌区非充分灌溉时,灌区作物产量最高与供水部门收益最大之间的矛盾,建立了灌区一次灌水水资源配置的多目标优化数学模型.该模型目标函数之一为高度非线性的,为了克服传统方法在求解非线性多目标优化问题时容易陷入局部最优点的缺点,引入了基于Pareto front的多目标遗传算法来解该模型.实例应用表明,基于Pareto front的多目标遗传算法可以快速求解灌区多目标优化问题,并为之提供非劣集,以便决策者参考.     

天津市水资源多目标优化配置模型

从水资源优化配置的基本概念着手,分析了天津市水资源现状,将水源划分为北三河山区、北四河平原以及淀东清南平原3个区域,用户分为生活、工业和农业3大类,建立以经济效益和社会效益为目标的多目标优化配置模型,采用LINGO优化求解器中的目标规划方法对模型求解,得到同时满足经济效益和社会效益的最优供水原则及配置方案,并且提出相关的政策法规建议,为缓解和解决天津市水资源短缺问题提供理论依据.     

灌区水资源优化配置决策支持系统

本文利用系统优化理论,将灌区整体水资源的数量作为主要约束条件,构造整个灌区作物总产量最大的目标函数,运用线性规划思想进行求解,优化整个灌区水资源配置.以windows操作系统为开发环境,选用Vb6.0编程语言,Access数据库管理数据,开发整个灌溉区水资源优化配置决策支持系统,实现整个灌区水资源优化配置的自动化及可视化.     

基于虚拟水贸易的灌区种植结构多目标优化模型

为提高地区农业综合效益的同时节约灌溉用水量,促进地区水资源高效利用,以人民胜利渠灌区为例,在分析计算农作物虚拟水量的基础上,建立了基于虚拟水贸易的灌区种植结构多目标优化模型。结果表明,灌区虚拟水量相对较大的作物为棉花、油菜和水稻,虚拟水量较小的作物为花生、小麦和玉米。通过模型的优化调整,最终优化方案与现有方案相比,水稻和油菜的种植面积均有所减少,而花生的种植面积有所增加。优化后灌区粮食总产量可达6.4亿kg,灌区的粮食安全得以保障。经济效益值增加了1.8亿元,占现状年效益的15.4%;生态效益值增加了1.2亿元,占现状年效益的3.1%;节约灌溉水6 370.7万m3,占现状年用水量的15.6%;节约虚拟水1 659.5万m3,占现状年虚拟水量的2.0%。可见,考虑虚拟水贸易来指导种植结构的调整,在提高灌区综合效益的同时,还促进了灌区水资源的高效利用,缓解了水资源压力,为灌区种植结构调整提供了一种新途径。     

基于DP-PSO算法的灌区农业水资源优化配置

针对引水灌区,考虑灌溉用水总量约束和时段可供水量约束,以单一作物非充分灌溉下灌溉制度优化为第一层,区域多种作物种植结构及水量分配为第二层,分别采用动态规划和粒子群算法求解,建立了基于DP-PSO算法的灌区农业水资源优化配置模型。针对多重约束问题,提出了一种初始化粒子群的方法,并通过粒子速度的动态变化来保证每代粒子都满足约束,提高了算法的收敛速度和收敛精度。以赣抚平原灌区为对象,考虑降雨和水源可供水量不同步的特点,计算了3种降雨频率、多年可供水条件下的农业水资源优化配置方案。结果表明,基于DPPSO算法的农业水资源优化配置模型合理可靠,为引水灌区农业水资源优化提供了一种新的方法。