基于人水和諧的水資源多目標優(yōu)化配置研究.pdf

1、水是人類賴以生存且不可替代的重要物質(zhì)資源和自然資源，也是不可替代的生態(tài)環(huán)境資源，影響著社會財富的創(chuàng)造和生活的質(zhì)量。為了改善水資源的浪費巨大、水利用效率較低、水資源開發(fā)過度等嚴重突出的水問題，我國2011年發(fā)布了“中央一號文件”，明確要求實行最嚴格水資源管理制度，確立了水資源開發(fā)利用總量、用水效率以及水功能區(qū)限制納污的“三條紅線”，從制度上推動人水和諧。要緩解區(qū)域水資源的短缺與經(jīng)濟社會發(fā)展之間的矛盾，保障有限的水資源能夠?qū)崿F(xiàn)社會效益、經(jīng)濟

2、效益和生態(tài)環(huán)境效益多贏，對區(qū)域的水資源進行優(yōu)化配置是十分必要的。本文以最嚴格水資源管理制度的核心——“三條紅線”為出發(fā)點，將改進遺傳算法應用于對區(qū)域水資源的多目標和諧優(yōu)化配置研究中，并以張家口市為例進行分析，旨在使依賴于水資源的區(qū)域發(fā)展更加和諧。為此，論文主要做了如下內(nèi)容的研究:
　　(1)最嚴格水資源管理制度的核心——“三條紅線”與人水和諧的內(nèi)涵的闡述，以及在區(qū)域水資源優(yōu)化配置中考慮二者的現(xiàn)實價值和意義。
　　(2)以20

3、10年作為現(xiàn)狀水平年，將張家口市經(jīng)濟社會發(fā)展政策、規(guī)劃同“三條紅線”相結(jié)合，預測張家口市近期、中期規(guī)劃年(2015年、2020年)社會經(jīng)濟發(fā)展指標;結(jié)合發(fā)展指標預測成果，采用定額法、指標法和指數(shù)模型預測法對各個規(guī)劃的水平年張家口市經(jīng)濟社會發(fā)展需水量進行預測;對張家口市不同規(guī)劃水平年的水資源分別進行供需平衡分析。
　　(3)基于入水和諧的基本思想，分別建立了以區(qū)域經(jīng)濟、社會和環(huán)境綜合效益最大為目標的3個目標函數(shù);根據(jù)目標函數(shù)建立相應

4、的約束條件，并在水源供水量與污染物排放量兩項約束條件中考慮了“三條紅線”指標的限制。建立的目標函數(shù)與約束條件構(gòu)成了優(yōu)化配置模型。
　　(4)針對水資源配置優(yōu)化模型含有多個約束條件，采用帶有精英保留策略的快速非支配分層排序算法(NSGA-Ⅱ算法)不能處理約束條件對優(yōu)化過程控制的作用而影響計算效率的問題，提出應用能夠處理含有約束條件控制的多目標優(yōu)化問題的改進算法GNSGA-Ⅱ（分組非劣排序選擇算法）對區(qū)域的水資源配置模型進行求解。

5、r>　　(5)針對基于GNSGA-Ⅱ算法的區(qū)域水資源優(yōu)化的實現(xiàn)過程中，用實際分配水量編碼會導致遺傳個體不能滿足水源供水總量要求的問題，提出了采用配水系數(shù)進行染色體編碼的方法;由于算法每一代種群的產(chǎn)生都具有隨機性，采用配水系數(shù)進行染色體編碼只能使初始種群滿足要求，因此通過對配水系數(shù)作歸一化處理來保證每一代遺傳個體都能滿足水源供水量的要求。
　　(6)區(qū)域發(fā)展需要人水和諧、統(tǒng)籌兼顧，多目標水資源優(yōu)化配置模型的各目標間存在不可公度性，能

6、協(xié)調(diào)各用水戶的需水要求，但是難以量化生態(tài)環(huán)境需用水情況，因此本文采用在不同生態(tài)環(huán)境需水滿足度下，對研究區(qū)域規(guī)劃水平年的水資源進行多目標優(yōu)化配置。
　　(7)在傳統(tǒng)水資源優(yōu)化配置只對非劣解集的典型方案進行定性分析的基礎(chǔ)上，對典型方案作了定量分析，即和諧度分析。參照已有的人水和諧量化方法研究成果，對不同生態(tài)環(huán)境需水滿足度下的典型方案進行定量的和諧度計算分析，目標層與準則層的和諧度值均較高的典型配置方案可作為區(qū)域?qū)嵤┳顕栏袼Y源管理的參