基于人水和諧的水資源多目標(biāo)優(yōu)化配置研究.pdf

1、水是人類(lèi)賴(lài)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(huì)財(cái)富的創(chuàng)造和生活的質(zhì)量。為了改善水資源的浪費(fèi)巨大、水利用效率較低、水資源開(kāi)發(fā)過(guò)度等嚴(yán)重突出的水問(wèn)題，我國(guó)2011年發(fā)布了“中央一號(hào)文件”，明確要求實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度，確立了水資源開(kāi)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(xiàn)”，從制度上推動(dòng)人水和諧。要緩解區(qū)域水資源的短缺與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展之間的矛盾，保障有限的水資源能夠?qū)崿F(xiàn)社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)

2、效益和生態(tài)環(huán)境效益多贏，對(duì)區(qū)域的水資源進(jìn)行優(yōu)化配置是十分必要的。本文以最嚴(yán)格水資源管理制度的核心——“三條紅線(xiàn)”為出發(fā)點(diǎn)，將改進(jìn)遺傳算法應(yīng)用于對(duì)區(qū)域水資源的多目標(biāo)和諧優(yōu)化配置研究中，并以張家口市為例進(jìn)行分析，旨在使依賴(lài)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(yán)格水資源管理制度的核心——“三條紅線(xiàn)”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(shí)價(jià)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(jì)社會(huì)發(fā)展政策、規(guī)劃同“三條紅線(xiàn)”相結(jié)合，預(yù)測(cè)張家口市近期、中期規(guī)劃年(2015年、2020年)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo);結(jié)合發(fā)展指標(biāo)預(yù)測(cè)成果，采用定額法、指標(biāo)法和指數(shù)模型預(yù)測(cè)法對(duì)各個(gè)規(guī)劃的水平年張家口市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需水量進(jìn)行預(yù)測(cè);對(duì)張家口市不同規(guī)劃水平年的水資源分別進(jìn)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(jì)、社會(huì)和環(huán)境綜合效益最大為目標(biāo)的3個(gè)目標(biāo)函數(shù);根據(jù)目標(biāo)函數(shù)建立相應(yīng)

4、的約束條件，并在水源供水量與污染物排放量?jī)身?xiàng)約束條件中考慮了“三條紅線(xiàn)”指標(biāo)的限制。建立的目標(biāo)函數(shù)與約束條件構(gòu)成了優(yōu)化配置模型。
　　(4)針對(duì)水資源配置優(yōu)化模型含有多個(gè)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(duì)優(yōu)化過(guò)程控制的作用而影響計(jì)算效率的問(wèn)題，提出應(yīng)用能夠處理含有約束條件控制的多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的改進(jìn)算法GNSGA-Ⅱ（分組非劣排序選擇算法）對(duì)區(qū)域的水資源配置模型進(jìn)行求解。

5、r>　　(5)針對(duì)基于GNSGA-Ⅱ算法的區(qū)域水資源優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，用實(shí)際分配水量編碼會(huì)導(dǎo)致遺傳個(gè)體不能滿(mǎn)足水源供水總量要求的問(wèn)題，提出了采用配水系數(shù)進(jìn)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(jī)性，采用配水系數(shù)進(jìn)行染色體編碼只能使初始種群滿(mǎn)足要求，因此通過(guò)對(duì)配水系數(shù)作歸一化處理來(lái)保證每一代遺傳個(gè)體都能滿(mǎn)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(biāo)水資源優(yōu)化配置模型的各目標(biāo)間存在不可公度性，能

6、協(xié)調(diào)各用水戶(hù)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(mǎn)足度下，對(duì)研究區(qū)域規(guī)劃水平年的水資源進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化配置。
　　(7)在傳統(tǒng)水資源優(yōu)化配置只對(duì)非劣解集的典型方案進(jìn)行定性分析的基礎(chǔ)上，對(duì)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(duì)不同生態(tài)環(huán)境需水滿(mǎn)足度下的典型方案進(jìn)行定量的和諧度計(jì)算分析，目標(biāo)層與準(zhǔn)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?yán)格水資源管理的參