基于地下水可持续利用的宁城县水资源优化配置研究

宁城县经济社会的快速发展导致水资源需求量日益加大,地下水超采日益加重。根据宁城县各水源的供水能力以及各用水户对水量水质的要求,并综合考虑各方面因素,建立基于地下水可持续利用的水资源多目标优化配置模型,并采用MATLAB优化工具箱中的fgoalattain函数对模型进行求解,得出水资源合理分配方案。结果表明:在规划年水平年2020和2025年,用水大户第一产业用水量得到有效控制,各行业用水比例得到合理的调节,在满足生活、生产和生态需水的条件下,地下水开采得到了合理的控制,2020年50%和75%保证率下地下水开发利用程度分别为57.04%和64.74%,2025年50%和75%保证率下分别为59.66%和66.84%,为地下水的可持续开发利用提供了依据。     

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。     

区域多水源多用户水资源优化配置研究

针对多水源、多用户的区域供水、需水特点,从经济效益、社会效益等角度出发构建区域多水源多用户水资源优化配置模型。以济宁市为研究实例,优化计算得出规划水平年2020年济宁市水资源优化配置不同保证率(P=50%,P=75%)的优化配置结果,根据优化配置结果对规划水平年2020年各用水户的不同保证率的供需水进行平衡分析。以期在充分利用水资源,满足需水要求下,寻求多水源与多用户之间最优的配水方案,实现区域综合效益最大化,促进区域可持续发展。     

基于可持续发展的甘州区水资源合理配置研究

针对黑河流域甘州区水资源短缺问题,基于甘州区可利用水资源总量,综合考虑经济发展与水环境保护用水需求,以生活、牲畜、工业、农业和生态用水的经济效益最大和水资源消耗最小为优化目标,建立可持续发展的多目标水资源合理配置线性规划模型,旨在为甘州区可供水资源进行配置提出该区水资源合理利用的配置方案。     

山丘区雨水梯级集蓄优化研究

雨水利用已成为缓解山丘区水资源紧缺、加快山丘区经济建设的有效措施。以实现山丘区经济、社会、环境生态效益最大化为目标,对山丘区雨水进行梯级集蓄优化,建立雨水梯级集蓄优化配置模型,并提出用多目标遗传算法结合大系统分解协调理论对模型进行求解的方法。多目标遗传算法可实现各水源供水量的均衡合理分配,为山丘区水资源可持续利用和管理提供指导依据,为山丘区的雨水梯级集蓄优化建模提供了方法参照。     

CAS理论在复杂水资源系统优化配置中的应用

针对多库联合调度复杂水资源系统,以滇中洱海流域水资源系统结构及其特点为背景,综合考虑缺水量最小及弃水量最小目标,基于CAS理论建立了水资源系统优化配置的理论框架与数学模型,运用CAS理论的Swarm模拟平台,以2030水平年水资源条件和开发利用状况为基础,进行水资源长系列供需平衡模拟,依据多方案模拟结果,重点分析了各蓄水工程之间的优化调水运行规则,以及相应优化规则条件下的水资源调配方案和最小缺水量.     

武汉市水资源合理配置

结合武汉市多水源、多输水工程、多用户的复杂水资源系统的实际状况，并针对目前大多数配置模型只考虑水源、用户之间的配置，忽略了供水工程的配置调度作用，提出了基于水源－供水工程－用户的大系统多目标配置模型，并综合运用大系统分解协调，总体线性优化及Matlab优化工具箱求解模型。该模型能突出供水工程在水资源配置中的作用，通过计算，明晰了水源－工程－用户之间的供水关系，为指导武汉市水资源合理开发，优化配置提供切实可行的依据。     

粒子群算法的改进及在农业水资源配置的应用

为了合理分配大荔县农业水资源,提高大荔县的农户总收益,建立农业水资源优化配置模型,得到大荔县主要农作物的合理种植面积以及灌水量优化配置方案,解决将大荔县灌区有限农业水资源在不同作物中合理分配的问题,实现总收益最大化的目标.模型求解中使用粒子群算法,对算法同时进行线性递减惯性权值及限速粒子群的2种改进,解决了粒子逃离函数定义域导致程序中断的问题.结果表明:经过优化后大荔县丰水年(降雨频率P=25%)总收益为29.78亿元,平水年(P=50%)总收益为29.75亿元,枯水年(P=75%)总收益为29.50亿元,与优化前的总收益28.98亿元相比均有所增长,水资源更多分配给经济作物棉花,农作物种植面积和水量均实现最优分配.对改进前后的粒子群算法求解进行比较,改进后粒子群算法寻优能力强,结果可靠合理,为区域水资源优化配置提供了新的解决思路.     

平原丘陵地区水土资源联合优化配置

通过对区域水资源和土地资源概况进行研究,利用大系统递阶优化思想,以供水对象相对缺水率最小和农业经济效益最大为目标,建立了区域水土资源联合优化配置模型,并以句容市为例,对平原丘陵地区的水资源在时间和区域上进行了合理安排、设计、组合和布局,对农业种植结构进行了调整。研究结果表明:水资源是土地资源发挥最大优势的基本条件,水资源利用合理与否,直接影响到土地资源的生产效率;而土地资源的利用程度也影响着水资源的变化,土地资源利用效率高,则为水资源的合理开发利用创造条件。     

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。     

玛纳斯河流域水资源优化配置研究

以玛纳斯河(玛河)流域为研究对象,基于玛河流域可持续发展的思路及流域水资源系统特征,引入多目标水资源配置模型,并采用基于欧氏距离的交互式模型求解方法,计算了各水平年规划年的水资源优化配置结果,并根据目标满意度及目标总体协调度对配置结果进行了评价。计算结果可为玛纳斯河流域水资源配置提供决策参考,以提高流域的水资源利用率。     

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。     

玛纳斯河流域水姿源优化配置研究

以玛纳斯河(玛河)流域为研究对象,基于玛河流域可持续发展的思路及流域水资源系统特征,引入多目标水资源配置模型,并采用基于欧氏距离的交互式模型求解方法,计算了各水平年规划年的水资源优化配置结果,并根据目标满意度及目标总体协调度对配置结果进行了评价.计算结果可为玛纳斯河流域水资源配置提供决策参考,以提高流域的水资源利用率.     

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.     

面向生态的黑河中游模糊多目标水资源优化配置模型

以黑河中游为例,构建面向生态的单目标(模型一)和多目标(模型二)水资源优化配置模型,并进行对比分析。其中,单目标模型的目标函数是农业和生态产生的经济价值最大;多目标模型的生态目标是生态供水满意度最大,经济目标是农业产值最大。为了保证生态用水,模型中引入0-1整数规划来优化传统灌溉和节水灌溉的种植面积,同时,考虑到模型参数的不确定性,将模糊数引入到已建模型中。分别对2个模型求解,得到从不同角度出发的各个计算单元的水资源优化配置结果,为当地的生态保护提供了有力的决策支持。     

滇中洱海流域水资源配置初步研究

根据云南滇中水资源系统特点，采用四层网络的滇中水资源大系统优化配置结构，建立了以缺水量最小为目标的水资源配置模型。结合水资源系统分区及各区运行调度规则，以洱海流域片区为例，采用常规模拟技术对模型进行求解，得出了洱海片区各计算单元四个水平年水资源供需平衡结果及各区的调水方案等水资源配置初步成果，分析了解决缺水的可能途径。     

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.     

基于系统动力学的咸阳市水资源承载力

基于系统动力学的原理和方法,将水资源承载力系统划分为工业、农业、生活、生态、水资源和污水处理回用子系统,以缺水程度为主要反馈因子,考虑缺水时人们用水决策偏好,通过各子系统之间的反馈关系,建立了咸阳市水资源承载力系统动力学模型.模拟结果表明：按趋势发展型方案,咸阳市工业发展迅速,农业和生态用水被挤占,发展缓慢,规划年内缺水程度为9%～35%,为严重缺水;按资源环境保护型方案,生态环境得到良好保护,但工农业发展受到严重制约;按经济发展型方案,工业发展十分迅速,但农业灌溉面积减少,生态环境恶化,地下水超采严重,缺水情况仍存在,为3%～5%,发展可持续性差;按协调发展型方案,工农业保持13.8%发展速度,污水处理回用量增加,农业灌溉稳步发展,生态环境情况得到改善,缺水程度严重时约为0.4%,表明该方案是咸阳市水资源承载力可持续发展的最优方案.     

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。