不确定性多目标模糊规划在水资源优化配置中的应用

在充分考虑水资源系统中供需水不确定性的基础上,基于多目标规划、模糊规划和区间规划原理,以经济效益、社会效益和环境效益最大为目标,以需水量、可供水量和不同子区用水部门间的用水公平性为主要约束,构建一种适用于多水源、多子区、多用户的考虑供需水不确定性的多目标模糊规划模型,以期通过平衡水资源配置系统中用户配置水量、缺水风险与系统收益三者的关系,实现系统综合效益最大。模型以衡水市历年供水、用水及社会经济等数据确定规划年的水资源参数及经济参数,采用区间参数反映系统中的不确定性,通过引入模糊隶属度函数,利用两步交互式算法,将多目标规划转化为单目标规划进行求解,以2025年为衡水市规划水平年,得到规划水平年下的11个子区、4种水源、4个用水行业的最优配水方案。结果表明：本研究制定的水资源优化配置方案可实现“外调水优先利用、地下水控制利用”,同时考虑用水的公平性约束后,在缺水条件下可有效控制水资源向每立方米水效益高的区域和部门流动,有利于多区域、多部门共担缺水风险;该水资源优化配置方案可有效缓解衡水市水资源供需矛盾,实现多水源和多目标之间的协同互补。研究成果可为河北省其他县域的水资源优化配置提供技术参...     

Modeling Multisource Multiuser Water Resources Allocation

Water shortage emerges and restricts the urban construction and the socio-economy development due to the rapid expansion of the cities throughout the world. Recently treated wastewater reuse, including rainwater collection and utilization, and seawater desalination, etc., has been put in practice in some cities. This paper presents the characteristics of urban multisource water and multiuser and a multi-objective optimization model of reasonable allocation on multisource water for multiuser under sufficiently considering the harmonious development among economy, society and environment. As a case study this model had been applied to the reasonable allocation of water supply and demand in Dalian City in 2010, 2015 and 2020, in which the maximal benefit of economy, society and environment was regarded as the multi-objectives and the step method was adopted to solve the model. The result indicates that the proportion of the reused water to the total water consumption is gradually increasing, but the proportion of the high quality water to the total water consumption is decreasing. In other words, as a secondary water resource, the reused water has replaced partial high quality water gradually. Consequently, the reasonable allocation of urban multisource water for multiuser is the available approach to alleviate urban water crisis and achieve the sustainable utilization of urban water resources.     

基于区间多阶段随机规划的水资源优化配置模型及应用

针对水资源系统中供需水存在的不确定性和随着时间推移呈现的动态性,基于黑龙江省历年供水、用水及社会经济等数据确定规划年的水资源参数及经济参数,采用区间参数反映系统中的不确定性,利用多阶段随机规划反映水资源配置中的动态性,进而建立了多水源、多用水户的区间多阶段随机规划模型,模型通过平衡水资源配置系统中用户配置水量、系统风险与系统收益三者关系,可实现系统最大经济效益。利用该模型对黑龙江省水资源配置问题进行研究,结果表明:规划年黑龙江省生活、工业和生态用水均可以得到满足,农业用水在丰水年基本得到满足,枯水年缺水量为15.32亿~49.40亿m³,与现状年相比,农业缺水得到一定程度的缓解;水源供给方面,地表供水比例稳步提升,可以较好保护地下水源。     

基于协同学原理的流域水资源合理配置模型和方法研究

水资源的有限性和稀缺性导致水资源配置过程中经济、社会和生态环境目标相互冲突。本文在识别水资源配置系统协同特征基础上，根据协同学理论中有序度概念和支配原理，分别在水资源配置社会、经济和生态环境子系统中设置序参量，并结合信息熵原理，构建了一种基于协同学原理的流域水资源配置模型，部分程度上有效解决了水资源合理配置系统中多目标、多维数求解问题。将此理论运用于我国南方丰水地区－东江流域水资源合理配置，得出了满意结果。     

基于混合算子遗传算法的水资源优化配置

构建了以经济效益、社会效益、生态效益为多目标的水资源配置模型,针对模型中存在的多目标多约束优化问题,对基本遗传算法进行改造,设计了一个混合算子遗传算法,并用算例进行验证,最后将水资源优化配置模型和算法应用于东江流域。实例计算结果表明,基于混合算子遗传算法的多目标水资源优化配置模型配置结果合理可行,可作为研究流域水资源配置的决策依据。遗传算法作为新型智能算法,可应用于水资源配置领域。     

基于多目标决策分析的五家渠市水资源优化配置研究

针对五家渠市在快速发展社会经济时所面临的多水源、多用水户、工农业用水矛盾日渐突出等用水问题,采用多目标决策的方法建立以缺水量最小和引水费用最小为目标函数的水资源优化配置模型,对五家渠市未来规划年(2015、2030)的水资源进行规划配置,成果分析表明优化配置的结果合理,具有实用性和协调性等优点。     

多目标约束下区域水资源优化配置研究

随着社会经济的快速发展,用水需求增加与水资源短缺、水资源污染之间的矛盾日益尖锐,使得水资源已经成为制约区域社会经济发展的瓶颈。文章在综合考虑经济、社会、生态等因素的基础上,建立区域多目标水资源优化配置模型,实现从传统的单目标约束向多目标约束转变的新研究思路。在多目标约束下以济宁市为研究对象,通过建立模型和对优化配置结果的分析,诊断出济宁市农业和工业存在严重缺水情况,超过全市平均缺水率的城市有市中区、任城区、曲阜市、邹城市、泗水县和嘉祥县。研究结论将为区域水资源优化配置、落实最严格水资源管理制度提供决策依据。     

基于多目标决策分析的五家渠市水资源优化配置研究

针对五家渠市在快速发展社会经济时所面临的多水源、多用水户、工农业用水矛盾日渐突出等用水问题,采用多目标决策的方法建立以缺水量最小和引水费用最小为目标函数的水资源优化配置模型,对五家渠市未来规划年(2015、2030)的水资源进行规划配置,成果分析表明优化配置的结果合理,具有实用性和协调性等优点。     

基于第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的水资源优化配置

水资源优化配置作为解决水资源短缺的重要手段,对于区域社会经济的可持续发展具有重要的意义。水资源优化配置模型是一个结构复杂的综合系统,传统的优化方法难以求得模型的全局最优解。第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)是当前解决多目标优化问题最有效的方法之一,但在水资源优化配置领域应用很少。本文以浐灞河流域为例,尝试利用NSGA-Ⅱ优化方法求解该地区水资源多目标优化配置模型,研究了该方法在水资源优化配置模型求解中的适用性。结果表明:该方法得到的水资源优化配置结果合理、可行。     

基于水资源优化配置的多目标决策模型探析

人类正以空前的速度和规模开发利用极其有限的水资源,合理有效的配置水资源,最大程度地提高水资源开发利用效率已成为当今世界的重要议题。水资源优化配置问题是一个多目标决策问题,本文在分析水资源优化配置基本概念及内涵的基础上,依据水资源配置的原则及目标,对基于经济目标、环境目标与社会目标的水资源优化配置多目标决策模型进行了较为深入的分析,并探讨了模型的求解以及决策方案的选择,可为水资源优化配置多目标决策问题提供一定的理论和实践指导。     

基于GIS网络模型的水资源优化配置系统设计与实现

基于GIS网络模型的水资源优化配置系统是一个基于数据库、Arc Engine技术、C~#语言等联合开发的决策支持系统,该系统利用GIS的可视化技术以及几何网络模型将水资源优化配置模型概化,绘制相应的水资源配置系统网络图,通过对复杂的水资源、社会经济、生态环境系统进行简化和抽象,以节点和线要素构成网络图反映三大系统内在的逻辑关系,利用灵活的模块化数学模型对多目标的水资源管理进行调配,最终得到优化配置结果,为水资源管理提供技术支持。通过示范区域赣江流域水资源优化配置模型的应用,表明该系统是一个简捷实用、易操作的决策支持系统平台。     

黄土丘陵沟壑区小流域多水源联合配置研究

在分析黄土丘陵沟壑区地形地貌、水资源特点、利用现状、生产经营方式的基础上,提出以小流域为尺度的水资源优化配置研究的必要性。以县南沟小流域为研究区,对区域内常规和非常规水资源进行联合配置研究,建立适宜该地区的多目标、多水源联合配置模型。对配置方案的结构、社会发展协调性和用水效益进行分析。结果表明:配置方案结构合理,效益明显,有助于促进区域的社会协调发展。     

淮河洪汝河流域“多水源—多用户”供水联合调度模型研究及应用

以洪汝河流域为研究对象,基于水库、河道、地下水、区域地表水及其他水资源5类供水水源与12个需水区、县单元的“多水源—多用户”的水资源配置方案,构建系统模拟模型,并进行可视化软件开发。模型采用流域内1997年1月至2006年12月实测降雨资料计算的分区来水成果和通过需水预测得到的2030年水平需水量进行模拟计算,通过供水保障程度等计算结果评价模拟模型和水资源配置方案的合理性,另外软件通过可调节参数的设定增加模型的适应性。结果验证表明,本模型对于研究洪汝河流域区域水资源供、需平衡关系及既有水资源配置方案的合理性,以及模拟预测各年型区域水资源配置保障程度有很好的效果。     

缺水地区枯水期城市水资源预分配管理模型

本文针对缺水地区水资源时空分布不均及丰枯交替频繁，尤其是连枯年份高频率出现的特点，采用优化和模拟技术，建立了适用于多水源、多工程、多用户等复杂条件下具有可操作性的水资源预分配管理模型，以实现水资源在各地区、各部门、各行业层次上的分配。在此基础上，还研制出按节水水平高低和企业用水重要性大小进行配水的管理模型，从而达到了在实际水资源管理的直接对象——企业间的优化配置。此外，文中还提出了应付特枯水年和连续枯水年的对策。本模型经山东省高密、龙口等市应用，效果较好。     

城市水权分配机会的多目标规划模型

本文经过分析论证决策向量与机会函数之间的关系，建立起城市初始水权配置的随机相关机会多目标规划模型，以处理水权配置中水资源、需水等随机性变化特征量对规划决策的影响；通过决策者提供的各种水源可分配水权量组合，各类用水户需水权组合和保证率信息，运用建立的模型，应用随机模拟的遗传算法，计算出水权分配的优化决策变量。应用实例证明建立的模型和计算方法是可行的。     

基于多目标遗传算法的水资源优化配置

文章基于进化计算思想提出了水资源优化配置的多目标遗传算法,建立了基于并列选择多目标遗传算法的水资源优化配置模型.并结合实例分析,求出水资源优化配置问题的Pareto最优解.优化结果表明,该算法应用在水资源优化配置中是合理、有效的.     

A Decision Support System to Improve Water Resources Management in the Conchos Basin

The Conchos basin is the largest tributary to the lower part of the Rio Grande/Rio Bravo basin. During recent years a severe drought has affected México’s ability to deliver water from the Conchos basin as required by the 1944 Treaty. In addition, it has generated not only economic problems in the USA and México but also political frictions between these two countries. The Mexican Conchos river has historically contributed with the highest amount of water to USA as established on the water treaty. A Decision Support System (DSS) was developed for the Conchos basin in order to gain a better understanding of the water resources management process in the basin, and to identify the alternatives to improve the cited process. The DSS is a semi-distributed model, based on System Dynamics, and developed using Powersim software. The DSS has been used to evaluate 25 long and short tem water resources allocation alternatives for the two main basin’s users: Irrigation Districts and Water Treaty. Some of the most important factors being tested on the 25 water management alternatives include National Commission of Water’s yearly water allocation policy, reservoir operation rules, improvement on water distribution efficiencies, etc. The DSS model shows that the historic water resources allocation implemented by the Federal government produces adequate results as compared with the other tested water management alternatives. However, for short term drought scenarios, it is showed that there could be other management alternatives that could perform better than the current water management allocation. In general, the DSS shows what we already expect of dynamic models of systems to provide that understanding the effects of multiple interacting variables in necessary to develop good natural resource management policies.     

城市群水资源协同配置模型及超长期配置方案研究

针对城市群实施跨越式发展过程中出现的新情况和新问题,以长吉联合都市区为例,开展城市群水资源配置模型及超长期配置方案研究,通过构建面向城市群的水资源多维多目标配置模型和长系列逐月调节计算及对比分析,提出2050年超大时间跨度的水资源配置推荐方案和配置工程布局,为进一步优化城市群水资源配置总体格局和保障跨越式发展供水安全提供重要依据。     

引江济淮工程（河南段）水资源调配系统设计与开发

为强化引江济淮工程（河南段）水资源统一调配,基于Spring Boot和Vue前后端分离开发的模式,利用天地图API、WebGL、Echarts等技术设计研发引江济淮工程（河南段）水资源调配系统。从设计思路、功能界面、关键技术3个角度论述系统设计思路和实现过程,从而实现地理信息服务、供需水预测、水资源优化配置、水资源优化调度等功能,实现水量分配可视化、运行调度智能化和跨流域调水管控一体化。系统测试结果表明：引江济淮工程（河南段）水资源调配系统的建立提高了受水区水资源精细化管理的水平,解决了引江济淮工程（河南段）跨流域调水的配置难题,为受水区水资源高效利用提供有效的技术支撑。     

基于区间犹豫模糊语言集的水资源多目标决策

以鄂北水资源配置工程为对象,研究大型调水工程背景下的多水源多目标优化配置。将鄂北地区水库分为充蓄水库、补偿水库与在线水库等3类,根据各类水库特点对鄂北水资源配置工程进行系统概化,建立以年缺水量最小和调水成本最低为目标函数的多水源多目标优化配置模型。采用权重系数法进行求解得到非劣解集。最后采用基于区间犹豫模糊语言与TOPSIS的多目标决策方法对各方案的缺水量与调水量作出评价并遴选出最优方案。研究结果表明:对鄂北水资源配置工程而言,缺水量与调水量的权重比为7∶3的方案综合评价最优,重视缺水的同时兼顾调水成本;基于区间犹豫模糊语言集与TOPSIS的水资源多目标决策方法经本文实例验证具有较高的稳定性与可行性。