黑河中游地区水资源优化配置模型研究

对黑河中游地区水资源系统进行概化,依据高效、公平、和谐、可持续的原则建立水资源合理配置模型,对2010水平年和2020水平年的水资源配置进行了优化。优化配置方案虽然不能完全满足黑河中游地区的需水要求,但已经将各类缺水率降到了最低,在完全保障生活用水和工业用水的前提下,农业和生态综合缺水率2010水平年为5.4%、2020水平年为3.4%,基本能够满足社会经济发展的需要。     

基于GWAS模型的灌区水资源优化配置研究:以淠史杭灌区为例

针对淠史杭灌区“蓄、引、提、调”相结合的“长藤结瓜”式灌溉系统,为实现灌区间、上下游的优化联合配置,采用GWAS模型,通过划分水资源配置子单元和设置调蓄节点,采用公平性最优和供水缺水率最小作为目标函数,总量控制、供水能力、分质供水等作为约束条件,将水资源优化配置问题模拟为生物进化问题,采用基于精英策略的非支配遗传改进算法求解,建立了适用于淠史杭灌区的水资源优化配置模型。配置结果表明:灌区引水量最大,其次为当地地表水和边界提水站提水,中水和浅层地下水作为补充。通过序列年水资源配置,发现相同频率年在处于不同丰枯年份时,可供水量存在明显差异,因此在进行区域水资源配置时,仅分析50%、80%或90%几个频率年往往不能真实反映可供水情况,需进行长序列调配分析。基准年、2025年和2035年在50%和80%保证率下基本不缺水,灌区水资源可实现基本供需平衡。如遇连续干旱年,90%保证率下缺水较严重,可通过合理开发当地水、新增外调水来降低缺水程度。     

NAM模型与水资源配置模型耦合研究

选取汉江作为示范流域,基于MIKE BASIN软件构建了汉江流域水资源配置模型,介绍了该系统的重要特征,探讨了系统内部各组成部分间相互联系;将所建模型与NAM模型的预测结果进行耦合,并分析了2006年皇庄以上汉江流域水资源供需平衡.结果表明:汉江流域内(至皇庄)生活用水、工业用水基本满足要求;农业灌溉、河道内生态用水缺水率为35.8%、25.7%,整体缺水率为22.2%.     

基于多目标效益函数智能算法求解下的西北某地区水资源优化配置分析研究

为研究地区水资源供需平衡状态,分析了地区内水资源当前现状,并预测规划年供需状态,建立水资源模型优化配置,求解水资源优化配置结果。研究了规划年水资源预测结果,生活用水、农业用水、工业用水、生态用水总需分别为11 315.5万m3、51 176.1万m3、10 059.8万m3、1675.1万m3,供水来源以地表水为主,占比26.8%;丰水年在保证率50.0%以上时出现缺水,75.0%保证率时缺水率达22.2%。多目标函数水资源优化配置模型具有显著适用性与正确性。分析了水资源优化配置结果,不论是丰水年亦或是枯水年,缺水率相比水资源预测时均显著降低,其中枯水年总缺水率为12.3%,各区县内最大缺水率不超过15.0%,平均缺水率仅为9.2%,相比预测值显著提高了供需平衡,且降低了年保证率与区县缺水率之间的正相关关系。论文为研究地区水资源供需优化配置提供一定参考。     

汉江流域水资源配置模型研究

以汉江流域为典型流域,利用先进的MIKE BASIN软件,构建汉江流域水资源配置模型.选取长江流域水资源综合规划2000年的水文资料和需水资料,验证模型的合理性,并由模型运行结果得到全流域供需水平衡数据,流域整体缺水率为1.60%,城镇工业、农村灌溉和河道内生态用水缺水率分别为1.68%、9.79%和0.46%.模型的建立为今后汉江流域水资源配置模型打下了良好的基础,随着资料的积累,已建的模型将得到不断的完善.     

邢台市水资源优化配置分析

将鲸鱼算法(WOA)应用于以总缺水量最小和经济效益最大为目标的邢台市水资源优化配置模型中,结果显示邢台市各分区不同用水户总需水量26.94亿m~3,总分配水量20.08亿m~3,总缺水量6.86亿m~3,缺水率25.4%,第一产业缺水量及缺水率均最大。求解结果体现了公平性原则,符合区域水资源开发利用实际,验证了WOA在求解水资源优化配置问题时的可行性。     

基于可持续发展的咸阳市水资源合理配置

基于区域水资源可持续开发利用理论,建立了咸阳市水资源合理配置模型.在成阳市供、需水预测成果的基础上,采用大系统总体优化遗传算法对模型进行求解,得到了咸阳市水资源合理配置方案;最后对配置成果及模型的适用性进行了分析.分析结论为:在规划水平年2010、2030年,咸阳市皆为轻度缺水,缺水率为介于10%～20%,专业部门是主要缺水部门,2030年在保证率为50%和75%时,工业缺水率高达33.3%和34.9%.     

面向生态的陕西省渭河流域水资源合理配置

结合陕西省渭河流域的水资源开发利用现状,对其水资源优化管理进行研究。通过分析流域社会经济发展的特点及生态环境形势,以定额法为基础对2020年流域的生活、生产和生态需水进行了预测。根据系统概化图和配水目标,综合考虑水资源配置中的生态指标、社会指标和经济指标,建立了面向生态的水资源合理配置模型。将混沌优化算法与遗传算法相结合对模型进行求解,结果表明:陕西省渭河流域2020年75%保证率下的缺水率为18.1%。     

Study on water resources dispatching and allocation in Jiangsu Section of Eastern Route Project of South-to-North Water Diversion ProjectEI北大核心CSCD

针对南水北调东线工程江苏段受水区的水资源调度与配置问题,以受水区总缺水量最小和泵站总能耗最小为目标,建立南水北调东线工程江苏段水资源优化调度模型。将南水北调工程调水与本地水资源进行联合配置,并以经济效益、社会效益、环境效益最大为目标,构建南水北调东线工程江苏段水资源配置模型。采用基本方案和节水方案进行了模型模拟,结果表明,在降水保证率分别为50%、75%和95% 3种情况下,受水区节水方案缺水率比基本方案分别下降了2.91%、3.61%和3.83%;受水区节水方案下各工程基本完成了受水区的供水任务,且优先利用了泵站单位能耗较小的运西线进行调水,说明优化调度配置方式在保障受水区用水的基础上,能够以更为经济节能的方式运行。     

沙颍河流域水资源配置思路与计算模型EI北大核心CSCD

针对沙颍河流域水资源供需矛盾日益突出问题,根据沙颍河实际情况,提出了沙颍河流域水资源配置原则及流程,基于MIKE BASIN软件建立了沙颍河流域水资源配置模型,利用该模型对2015—2016年沙颍河流域河南段进行水资源配置计算。结果表明:水资源配置前,在生态流量保证率为100%的情况下,除中牟断面以上区间,其他区间均存在不同程度的缺水情况;根据模型水量配置结果,从颍河等处向郑州、开封等缺水城市调水的方案,可缓解流域河南段整体缺水状况,说明该模型可有效地进行水资源配置。     

流域水资源供需双侧调控模型及应用

针对水资源常规配置中供需分离、配置与调度结合不紧密,难以支撑流域水资源严格管理的问题,提出流域水资源供需双侧调控模型。在需水侧,通过建立供水量和效益函数关系,并考虑水土资源等约束条件,构建农业种植结构与灌溉制度优化模型;在供水侧,采用模拟与优化、配置与调度相结合的两阶段建模路径,构建多水源配置与水库群优化调度模型;通过来源于需水侧模型的"需水过程"与来源于供水侧模型的"可供水过程"的分解与耦合,实现供需双侧的联合调控,综合集成构建流域水资源供需双侧调控模型。将该模型应用于南四湖流域,提出了南四湖上级湖、下级湖等大型湖库工程的优化调度图与不同年型下农业种植结构和水资源配置方案,验证了模型的有效性。通过供需双侧协调优化,南四湖流域供需缺口缩小,农业种植效益增加,枯水年水分生产效益提高了0.70元/m~3、平水年水分生产效益提高了0.63元/m~3;生活和工业供水保证率稳定在95%,生态和农业供水保证率明显提升,分别由53%提高到71%、由67%提高到75%。     

基于多目标不确定性机会约束规划的矿区水资源配置研究

以矿区水资源配置系统为研究对象,针对矿区生态恢复过程水资源配置的多目标、模糊、不确定性的特点,构建多目标不确定性机会约束规划模型对矿区水资源进行优化配置。基于生态优先的配水原则,以碳排放最小化目标代替传统的污染物排放量最小化目标,兼顾碳排放最小化、系统经济效益最大化以及缺水量最小化,建立矿区生态环境－经济社会－水资源协调发展的多目标模型,统筹分配地下水、地表水、矿井水以及再生水。对实际情况中的不确定性因素采用区间参数的方法表示,并通过遗传算法对模型进行求解,得到合理的水资源配置方案。将模型应用于宁夏回族自治区羊场湾矿区,结果表明：以碳排放为目标的不确定性机会约束规划多目标模型能够很好地统筹矿区经济发展目标与水资源节约目标,配置方案可保证各个用水部门的需水满足度达到100%,而以污染物排放量为目标的优化方案存在区域缺水的情况。系统可带来年碳净吸收量（CO₂）为533.7～702.4 t,预期年经济效益为162.3×10⁴～163.7×10⁴元,区域年供水富余量为43.5×10⁴～49.7×10⁴ m³。研究结果一方面可为羊场湾矿区尽快实现绿色矿山提供理论支撑,另一方面也可为其他干旱地区煤矿区的水资源配置和规划提供参考。     

面向总量控制的流域水量动态优化分配方法

为了根据来水情形确定年度用水总量控制指标并对水量分配过程进行合理控制,提出了面向总量控制的水量动态优化分配方法。以抚河流域为研究对象,构建了以流域余留期缺水量最小为目标,综合考虑用水区水量需求、控制断面流量要求等约束的水量优化模型,通过“预报-决策-执行-更新”的动态运行方式实现了用水总量控制指标的实时调整。结果表明:在年内水资源由丰转枯时,各用水区的缺水率较传统调度下降了3.8%~25.3%;当年内水资源由枯转丰时,各分区余留期用水量始终控制在余留期总量控制指标之内。本方法得到的年度用水总量控制指标能有效地适应年内不同来水情况,并能根据不同来水条件对供水行为进行激励或约束。     

基于和谐论的新密市城区水资源配置研究

水质恶化引起的缺水问题是城市水资源供需矛盾的重要原因之一。合理配置水量水质,提高水资源利用效率和供水保证率,是城市健康发展的必然要求。本文将和谐论思想引入水资源配置,结合水资源分质配置思路,基于水资源配置量化指标体系和水资源配置模型,开展了新密市城区水量水质配置研究,为水资源优化配置提供定量分析的方法。     

钱塘江河口水资源供需分析及有效利用对策

随着人口增长和社会经济发展,钱塘江河口区向钱塘江取水的需求增长,但因径流季节和年际变幅大、河口环境和生态需水量多、水资源管理体制滞后及水污染加剧等原因,可利用水资源十分有限。采用水文模拟法分析河口径流量,在河口区需水预测及环境和生态需水量分析的基础上,进行了水资源的供需平衡分析,得到不同水平年的缺水程度。如何在水资源合理利用的同时实现环境和生态需水,是当前环境和生态需水研究面临的瓶颈问题,本文针对钱塘江河口的环境特征,提出调整优质用水取水口、增强新安江水库供水功能、实施河口取水调度规则、加强河口环境容量研究等主要对策;并依据咸水入侵模型模拟结果,给出钱塘江河口水资源调度规则的初步成果。     

图论在水资源系统建模与配置计算中的应用

为提高复杂水资源系统的供排水关系识别与模型构建计算能力,本文基于系统网络图探讨了图论在模拟水资源系统复杂水量传输过程、确定网络遍历顺序与系统配水计算中的应用。利用图论中的拓扑排序算法与深度优先搜索算法对水资源系统网络关系进行不同目标的分析识别。综合两种算法,进行一次供水、供水还原与二次供水的多次网络分水过程设计和迭代计算,结合最大最小公平算法等水量分配原则,设计基于网络系统的复杂水量分配计算过程,将用户需水、工程可供水量和供水网络关系结合进行供需自适应配置,解决多水源多用户对应关系下的水源供给不均衡问题。以三亚市地表水资源配置开展实例研究,结果表明通过图论算法在系统拓扑关系遍历和配水计算过程中的应用,系统枯水年城镇缺水率从3.42%降至1.63%,供需均衡度从0.38提高至0.71,提高了配置的计算效率与合理性。     

基于 STELLA 的水资源供需系统模拟和预警分析——以山东省为例

科学预测区域水资源供需变化并提出合理的应对方案对区域可持续发展有重要意义,但现有研究多未合理考虑区域的生态需水量。本文以山东省水资源供需系统为研究对象,考虑城市生态建设及河流生态需水,利用系统动力学软件STELLA模拟预测了山东省2015-2030年水资源供需状况的动态变化,利用支撑度构建水资源短缺预警等级,并进行预警分析;基于敏感性分析结果从重视经济、节水、开源、综合协调4个角度提出发展应对方案。结果表明:当前山东省生态缺水严重,至2030年水资源供需差额将达90×108m3,并有10×108m3会影响到当地生产生活,全省将处于Ⅲ级缺水状态;重视经济和节水型方案均不利于山东省可持续发展,而综合协调型方案将建立兼顾社会经济与生态环境的水资源利用模式,为缓解水资源供需矛盾、优化水资源配置提供科学依据,对水生态文明建设也具有重要意义。     

宁夏沿黄城市带碳水足迹及其关联关系研究

减碳、节水是黄河流域可持续发展面临的重要问题。从水资源生态及碳足迹角度出发,将区域水碳关系进行耦合研究,有助于揭示水资源质量与碳排放之间的关系,为宁夏沿黄城市带实现生态环境保护可持续均衡发展提供指导。基于水资源生态足迹与碳足迹理论,从时空分布差异、水碳关联性特征入手,计算并分析了2010—2019年宁夏沿黄城市带4个中心城市的碳足迹、水资源生态足迹及其时空变化趋势。结果表明：区域内已经形成了以吴忠市 银川市为重心的碳排放和水生态压力区,且与经济高度发展区域有空间重合,但不同地区由于产业结构及资源条件的不同,碳排放与水资源的关联性差异明显,其中水质生态足迹与碳足迹之间的关联性更显著,呈现出水、碳、环境、产业等发展的区域不均衡性。     

引汉济渭调水工程受水区水资源优化配置研究

陕西省引汉济渭调水工程是解决关中地区严重缺水的跨流域调水工程,在充分考虑受水区的经济、社会和生态环境等因素以及水资源供需平衡分析基础上,基于系统分析方法建立了大系统分解协调模型,以供水区综合效益最大、缺水量最小为全局最优解,得到了2020年和2030年调水工程所调水量的优化配置方案。