面向供水对象转型的引大入秦工程水资源优化配置研究

引大入秦工程（以下简称引大工程）建成初期主要以秦王川农业供水为主,但随着兰州新区的建设发展,其供水对象开始向城市生活用水和工业用水转型,如何实现有限水资源的合理配置是目前研究的重点问题。基于此,依据引大工程供水区（以下简称引大供水区）可持续发展要求,构建以实现经济、社会、生态效益最大化为目标函数,可供水量、输水能力、用户需水量、排水系统排水量与变量非负为约束条件的多目标水资源优化配置模型,使用遗传算法进行求解。结果表明：2025年引大供水区不同用水部门配水量（保证率P=50%、P=75%）分别为生活用水8 323.85×10⁴、8 322.49×10⁴ m³,农业用水15 001.95×10⁴、15 631.53×10⁴ m³,工业用水11 111.00×10⁴、11 100.00×10⁴ m³,生态用水946.88×10⁴、947.02×10⁴ m³,各部门总配水量与优化前供水量4.23×10⁸ m³相比,达到供需平衡;2030年引大供水区不同用水部门配水量（保证率P=50%、P=75%）分别为生活用水12 650.51×10⁴、12 666.53×10⁴ m³,农业用水16 397.77×10⁴、17 019.70×10⁴ m³,工业用水20 498.00×10⁴、20 508.00×10⁴ m³,生态用水948.00×10⁴、948.88×10⁴ m³,不同保证率下各部门总体缺水率分别为12.27%、13.38%。2025—2030年引大供水区的非农业用水结构将大幅提升,农业灌溉用水量降低。研究结果可为引大供水区优化水资源配置决策提供参考依据。     

基于区间两阶段随机规划方法的 北京市水资源优化配置

针对缺水型城市水资源配置过程中的不确定性,建立了基于不确定性基本理论的区间两阶段随机规划模型,应用于北京市2025年水资源优化配置的研究。以北京市用水综合效益最大为目标函数,引入概率分布和区间数表示多重不确定性,求得北京市2025年城六区与郊区在生活、工业、农业与生态用水上的优化供水目标以及不同来水水平下的配水方案。结果表明:北京市2025年优化供水目标为47.39亿m~3,城六区工业用水与郊区农业用水的供水目标应采取保守值;不同来水水平下的优化配置水量为[36.49,47.39]亿m~3,仅北京为丰水年时不存在缺水现象,北京与丹江口水库同时遇枯时的缺水量高达[5.48,10.90]亿m~3,对北京市供水安全造成极大的威胁。该模型充分考虑不确定因素对水资源配置的影响,权衡用水收益与缺水风险的关系,并以区间的形式给出配置结果,可为北京市2025年供水目标与水资源优化配置方案的制定以及水资源安全保障措施的分析提供科学依据。     

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。     

基于水量水质双控的缺水地区水资源优化配置

开展水量水质双控约束下水资源优化配置研究是落实新时期"节水优先"方针、保障区域水安全和促进水资源可持续利用的基础支撑。针对我国北方地区资源型缺水、工程型缺水并存的问题,以山东省昌乐县为例,结合WEAP模型与传统水资源配置理论方法,根据区域用水需求与总量控制及水功能区限制纳污管控要求,统筹协调生活、生产、生态用水,建立基于水量水质双控的区域水资源优化配置模型,采用AHP法、熵权法、AHP-熵权耦合法计算不同情景方案的配置效益并优选配置方案。结果表明:规划水平年农业、城市供水保证率分别为50%、95%时,基于用水总量控制的跨流域调水、强化行业节水和水污染治理以及加大再生水回用相结合的配置方案(B4方案)综合效益最大,各行业用水需求均能得到满足,GDP较现状水平年增加709.01亿元,再生水利用率提高至25%。     

考虑水质与水价影响的城市再生水需求研究

再生水是城市的“第二水源”,加强再生水配置利用对优化供水结构、增加水资源供给、缓解水量供需矛盾以及保障水生态安全具有重要意义。科学预测城市再生水需求是提高污水资源化利用水平的重要基础。在区域水资源需求分析基础上,充分考虑工业生产、城市杂用、河道补水、农林灌溉等4大领域的水量和水质需求特点,提出考虑水质与水价的分领域再生水需求预测技术框架。首先考虑水质影响,引入再生水可替代率指标,分析水资源需求总量中可由再生水供给的水量;其次,考虑自主定价模式下再生水价格对用户需求的影响,建立“补贴-价格-需求”模型,计算不同补贴情景下区域再生水的需求量;最后,应用于宿迁市中心城市。结果表明：在规划年2025和2030年的再生水利用率目标要求下,采用中等补贴情景能在有效推广再生水利用的同时兼顾政府财政压力,再生水需求量分别可达10 095×10⁴和13 387×10⁴ m³。本研究进一步拓展了城市再生水需求量预测的理论方法,也为宿迁市再生水利用配置提供了科学依据。     

人工鱼群算法在河间市水资源优化配置中的应用

河北省是我国高强度需水与水资源自产量极不匹配的区域,在经济高速发展的当下,科学优化配置区域水资源显得尤为关键和重要。考虑用水总量红线和用水效率红线的约束作用,以河北沧州河间市为研究区,建立了以社会效益和经济效益为目标函数的水资源优化配置模型,并采用人工鱼群算法求解该模型。结果表明:在规划水平年2025年,河间市可供水量为10 727.88 万m3,龙华店乡缺水率高达50.8%,各乡镇缺水主要集中在农业上;水资源优化配置后,各行业用水矛盾有了明显改善。研究结果可为河间市水资源精细化管理提供关键技术支撑,也可为北方其他县域水资源优化配置提供借鉴和参考。     

基于MATLAB线性规划算法下豫西北地区水资源配置优化分析

针对洛阳豫西北地区水资源规划配置问题,引入MATLAB线性规划算法,研究规划年不同保证率下水资源配置状况.现状年水资源预测供、需量失衡,规划年2030、2035年保证率75％下总供水量分别为2.635亿m3、3.576亿m2,相同保证率不同规划年的地表水资源可供水量为一致,不同保证率下地表水可供总量均为1.838亿m3.利用MATLAB线性规划算法对不同配水方案下进行优化,一般供水方案中最大缺水率为35.9％;多水源联合供水方案中规划年2030、2035保证率50％下总供水量分别为3.0045亿m3、3.623亿m3;水源峰值联合供水下可供水量显著提升,各保证率下缺水率低于10％.论文为地区水资源优化配置研究及智能算法应用提供一定参考.     

永修县水资源供需平衡及优化配置探讨

以江西省九江市永修县为研究对象,选择2020年为现状基准年,并以2030年和2040年为近期和远期,应用水资源系统调控网络概化模型对该县典型水平水资源供需平衡进行了分析探讨。结果表明,永修县现状基准年中等枯水年和特枯年份缺水率分别为2.48%和15.02%,缺水率相对较低;而在近期和远期特枯年份缺水率分别达到23.01%和54.31%,在不开源的情况下水资源供需矛盾相当突出;而通过对不同水平年结果的分析和反馈调整,在对县域水资源进行优化配置后,基本可实现地区水资源供需平衡。     

盘锦市水资源优化配置对策探讨

文章以盘锦市水资源保护与经济社会协调发展为目标,以行政分区为基本单元,结合现状年水资源相关数据,全面分析了各行业2025年和2030年规划水平年的水资源供需状况,并采用数学模型探讨了水资源优化配置方案。为有效解决盘锦市缺水问题,提出调整产业结构、加强污水处理回用、增加跨流域调水与当地蓄水、强化节水等对策,旨在实现区域供水规划目标和水资源的高效合理利用。     

跨区域调水多水源水库群系统供水联合优化调度多情景优化模型研究与应用

含跨区域调水的多水源水库群系统调度决策中需协调保障供水效益与降低供水成本的多目标矛盾,在综合考虑本地水资源与外调水资源供水相对成本差异的基础上,根据引调水成本的相对高低提出供水成本递增的多情景分层优化模型,以降低系统总缺水率为优化目标、限定外调水量为约束条件,分情景求解多水源联合供水方案并分析目标间矛盾关系。以南水北调东线受水区江苏段及洪泽湖、骆马湖为研究对象的水资源系统调度为应用实例,计算结果表明:(1)两湖的本地水资源能满足平水及以上年型的用户用水需求;(2)当洪泽湖遭遇偏平及以上量级来水,且相对骆马湖来水丰沛时,启用洪泽湖向骆马湖调水可降低公共用户及骆马湖周边用户缺水量;(3)在现行协议供水量条件下,引调江水可解决洪泽湖、骆马湖枯水年型组合下的缺水问题;(4)多年平均条件下,引调0.6倍协议引江水量是均衡考虑降低系统缺水及引江水成本的折中方案。模型可为跨区域调水系统中多种水资源工程水量联合调度决策提供决策参考。     

北京市水资源供需二次平衡的系统动力学模拟与研究

针对北京市水资源利用中存在的问题,对该市2012-2030年的水资源供需进行了系统动力学模拟。结果表明:北京市水资源供需矛盾突出,2020年和2030年分别缺水10.95×10~8和8.44×108m~3,缺水率31.33%和20.75%;二次供需平衡情景下该矛盾得到较大改善,2020年和2030年分别富余水2.36×10~8和4.43×108m~3,但这种富余是追求资源、环境保护而忽视经济发展而获得的,对于北京市来说不太能接受;为了维持经济、资源和环境的和谐发展,北京市需要增强人们节约、保护水资源的意识,才能保证水资源供需的长久平衡。     

三亚河流域水资源供需方案组合比较

针对三亚河流域水资源开发利用现状,以2010年为现状水平年,2020年、2030年为规划水平年,分析比较三亚河流域水资源配置方案。设置不同组合的需水方案和供水方案并进行分析比较。最终选定的需水方案是考虑节水及供需平衡反馈形成的修订方案,供水方案是在现状工程的基础上,规划水平年考虑增加工程措施,蓄水工程主要考虑增加小(Ⅰ)型以上水库的方案。结果表明,此水资源配置方案可解决各水平年P=90%保证率条件下各分区的缺水状况,使水资源供需达到基本平衡。     

胶东地区跨流域调水优化配置研究

胶东地区是严重缺水地区,近年来随着城市人口不断增长,工农业生产和经济快速发展,缺水问题越来越突出。以胶东地区缺水较为严重的潍坊、青岛、烟台、威海四个地市为研究区域,结合引黄济青工程和南水北调东线工程实施跨流域调水,缓解供需矛盾,以2020年和2025年为规划水平年,基于水量平衡分析,构建以缺水量最小和调水工程效益最大为目标的多水源多目标优化配置模型,确定调引不同水源(黄河水,黄河水和长江水)时的水资源优化配置方案。配置结果表明:只调引黄河水,受水区不同规划年的缺水量分别降低14%~83%、10%~31%;同时调引黄河水和长江水,受水区不同规划年的缺水量分别降低28%~81%、19%~53%。可见优化配置方案可以有效缓解胶东地区水资源紧缺状况和供需水矛盾,为胶东地区的可持续发展奠定基础。     

新疆农六师所在地水资源承载能力研究

分析新疆农六师所在地现状水资源开发利用情况及存在的问题,构建了水资源优化配置模型,通过不同方案长系列逐月调节计算和对比分析,选取中方案为水资源配置推荐方案。同时,采用双指针计算模型计算农六师高、中、低三种需水方案的水资源承载能力,指出现状年105团当地水资源已经处于超载状态,到2030年农六师的经济中心五家渠市也将处于水资源超载边缘,超载度为0.97。最后,探讨了如何提高农六师所在地水资源承载能力的途径,为农六师实现跨越式可持续发展提出建议。     

A Water Management Support System for Amman Zarqa Basin in Jordan

A Water Management Support System for Amman Zarqa Basin in Jordan has been developed. The water management support system employs the Water Evaluation and Planning system (WEAP). The water resources and demands in the basin were modeled as a network of supply and demand nodes connected by links. The model was calibrated for the year 2005 data and then validated for the year 2006 data. Validation results showed good agreement between calculated and measured inflows to wastewater treatment plants in the basin. The model was run for the year 2005 data as well as for four scenarios for the year 2025 which are Business As Usual (BAU) scenario, Advanced Wastewater Treatment (AWWT) scenario, the Red Sea, Dead Sea Channel (RSDSC) scenario and the optimistic scenario. The BAU scenario assumes that water use trends for the year 2025 follows predictable trends, the implementation of the disi project and the Wehda dam are main components of the BAU scenario. The AWWT scenario assumes that the effluent of As Samra wastewater treatment plant is treated to a level where it can be used for unrestricted irrigation within the basin and in the highlands. The main component of the RSDSC scenario is the implementation of the RSDSC project. The optimistic scenario combines both the AWWT scenario and the RSDSC scenario. The AWWT scenario, the RSDSC scenario, and the optimistic scenario are child scenarios of the BAU scenario. The results showed that neither domestic demand nor agricultural demand is met for the year 2005. The results also showed that domestic and industrial demands can be satisfied for all the considered scenarios by proper management of the available resources. However, agricultural demand can’t be satisfied for the business as usual scenario.     

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。     

基于宏观经济模型和系统动力学的张掖盆地水资源供需研究

针对黑河流域中游张掖盆地水资源供需问题,采用宏观经济模型和系统动力学结合的方法,构建了张掖盆地水资源系统动力学模型,设计5个情景模拟张掖盆地2013-2050年水资源供需平衡状况。结果表明:宏观经济模型与系统动力学的结合能更好地刻画系统行为,准确合理地预测需水量;预测期内张掖盆地需水量逐年增长,年均总需水量为21.87×108~30.14×108m3,缺水年的年均缺水量为4.03×108~7.64×108m3,缺水时间占比为31.6%~92.1%,缺水年平均缺水指数为0.1413~0.2217;综合考虑社会经济发展、城镇化和水资源节约的情景S5是最符合可持续发展内涵和原则的情景;水资源的可持续发展,不仅需要政府的政策引导,更需要公众的参与,只有政府与公众的协调一致,才能保证水资源和社会经济的可持续发展。     

基于碳足迹的区域水资源优化配置模型

为解决城市发展和生态低碳之间的矛盾,将碳足迹引入水资源配置,将缺水率和供用水过程碳的净排量最小纳入总体目标函数中,设置水源供水量、碳排放量、引提水量、生态需水量、最小供水保证率和非负约束6个约束条件,构建基于碳足迹的区域水资源优化配置模型,采用基于理想点和遗传算法的多目标规划方法进行求解,并以徐州市丰县为例,进行水资源供需平衡分析测算,结果表明,2030年丰县预计可减少缺水率6.2%,可实现碳减排5.8%。