基于不确定性双层规划的水资源配置及和谐评价

水资源供需矛盾正在加剧,需要建立与经济发展、人口增长和城市扩张相适应的水资源优化配置模型. 本文开发了区间模糊可信度约束双层规划（IFCBP）模型,优化分配水资源,并运用和谐评价方法量化计算配置前后（现状年和规划年）的水资源?经济社会?环境系统的和谐程度. 该模型使用区间值和模糊集来处理不确定信息,规划中国南水北调中线工程河南段的水资源配置,考虑了4种（λ=0.7、0.8、0.9、1.0）不同可信度下的配水方案,评价了2016、2020、2025和2030年的水资源?经济社会?环境系统的和谐水平. 结果表明:IFCBP模型中区间-模糊双重不确定性可引起水资源分配、污染物排放和系统效益的变化;双层模型较好地权衡了系统排污量和经济效益的冲突;规划年比现状年的和谐水平更高,呈现逐年增加的趋势. 研究结果可以帮助决策者解决水资源需求、经济目标和生态环境改善的矛盾.      

基于多维临界调控模型的玛纳斯河流域水资源调控

水资源调控是不同区域和用水户之间有效公平分配水资源的重要途径,本文以新疆玛纳斯河流域为研究对象,以水资源供需缺水量最小为优化目标,在分析耗散结构、协同学、有序原理和临界控制论的基础上,应用多维临界调控模型对玛纳斯河流域水资源系统进行行业间优化调控。研究结果表明:2020年,通过工业节水30.8%、农业节水1.2%和污水资源化1.38×108m~3,可使系统熵由0.34降低到0.15;2030年,通过工业节水54%、农业节水1.6%和污水资源化1.89×108m~3,可使系统熵由0.34降低到0.15;2030年的缺水量比2020年的缺水量减少了0.4×108m3,可实现水资源系统的有序发展。研究成果对解决灌区水资源供需矛盾、提高水资源高效利用具有重要意义。     

基于系统动力学模型的泰安市水资源与水环境系统模拟分析

运用系统动力学模型对泰安市水资源与水环境系统进行了模拟和预测。通过对供水总量与需水总量、纳污能力与污染物排放量的对比,得出在趋势型情景下,泰安市水资源供需比与水环境纳污-排放比将持续下降,表明泰安市未来将面临水资源短缺与水环境恶化的风险。为避免此情况发生,设定可达型与规划型情景对模型参数进行调整。结果显示,相比趋势型情景,2030年泰安市在可达型与规划型情景下,需水总量分别下降了10%与16%,化学需氧量分别下降了30%与55%,氨氮排放量分别下降了37%与60%。水资源供需比在可达型与规划型情景下将达到0.89与1.06,水环境纳污-排放比由化学需氧量与氨氮表征。其中化学需氧量纳污-排放比在可达型与规划型情景下将达到0.93与1.43,氨氮纳污-排放比将达到0.75与1.18。说明可达型情景可以基本满足城市发展的需要,而规划型情景则可以在未来实现城市水资源供需平衡与水环境改善。     

基于遗传算法的多目标水资源优化配置——以沈阳地区为例

目的以可持续发展的总体要求为基础,构建符合社会、经济和生态三者为目标的水资源优化配置模型,达到三者效益的最大化.方法针对传统将多目标转换成单目标求解中权重和指标等赋值受主观因素影响的问题,使用遗传算法进行多目标优化.以沈阳市为例,依照其水资源实际情况确定模型中的各项参数,借助Matlab软件对水资源优化配置模型进行计算求解.结果由辽西北(LXB)供水工程竣工前水资源配置方案,结合未来LXB供水工程相关规划得出了2020年和2030年规划水平年不同保证率下的水资源优化配置方案;各水源和用户的供水量均有下降,地下水的供水量明显减少,优化配置结果相对合理可靠.结论笔者所提出的方案为沈阳市节水型城市的建设提供了一定的理论支撑,同时也证明该研究方法在解决多目标规划问题有一定优势.     

黄河水资源可持续利用对策探讨

随着黄河流域内工农业的发展,黄河两岸年用水量逐年猛增,水资源供需矛盾日益加剧。优化水黄河水资源配制不但对提高水资源利用率,实现地区、产业和谐发展具有重要意义,而且是实现黄河水资源可持续利用、维持黄河健康生命的保证。     

田间渠系水量优化配置模型的应用研究

田间渠系水量优化配置是水资源优化配置的重要手段之一,对于缓解绿洲区水资源供需矛盾具有重要意义.以玛纳斯河流域石河子乡灌区为绿洲区典型区域,根据该灌区实际情况分别建立了灌区来水大、小两种情况下的田间渠系优化配水模型,采用Matlab编制程序并进行了实例计算,得出了流量分别为1m3/s和0.4 m3/s情况下的田间渠系渠系优化配水方案,优化结果比预期节约时间分别为26.45h和35.1h,结果表明两种模型划分出的轮灌组,划分结构紧密、分布集中、有利于田间管理,方便运行,节约了灌水时间,在一定程度上缓解了水资源供需的矛盾.     

基于不同数学模型的天水市人口规模预测

人口规模对于未来国家和地区经济的发展具有重要的意义.本文综合运用GM(1,1)灰色模型、Logis-tic模型、Malthus人口模型、对数模型四种数学模型,对天水市2020年—2030年人口规模进行预测,旨在为政府有关部门制定社会经济发展规划提供参考依据.结果表明:未来20年内,天水市总人口将继续处于稳定增长状态,年平均人口增长率8.01‰,到2020年,天水市总人口将达到402.71万,到2030年,总人口将达到437.49万人.     

基于NSGA-Ⅲ算法的区域水资源优化配置研究

为保证区域生产、生活与资源环境的协调发展,提高水资源配置效率,水资源优化配置已成为当前研究热点.以佳木斯市为研究区,基于社会、经济、生态环境效益构建水资源多目标优化配置数学模型,选取2020年为现状年,2030年为规划年,采用NSGA-Ⅲ算法求解pareto最优解,求得规划年4种水资源配置方案,即方案一优先考虑社会效益目标,方案二优先考虑经济效益目标,方案三优先考虑生态环境效益目标,方案四侧重于社会、经济、生态环境协同发展.结果表明：方案四为最优方案,相比其他方案,该方案既注重社会经济发展,又兼顾生态环境的保护与管理,促进社会经济与水资源系统的可持续发展.不同方案研究成果可为当地水资源优化配置提供科学依据.     

基于系统动力学的天津市水资源可持续利用

天津市水资源短缺情况日益严重,水资源总量不足以承担全市用水需求,对外调水的依赖性日益增大.针对这一现状,分析其用水特点,使用系统动力学软件Vensim,建立2005年到2020年的水资源可持续利用模型.模型包括人口、经济、生态环境、水资源4个相互作用的子系统.运行模型得到预测结果,结果显示2020年天津总需水量将达到42.55亿m3,水资源供需缺额为7.686亿m3,运用计算机仿真模拟技术,模拟5种不同方案下的水资源利用趋势,通过分析对比得出水资源可持续利用的最优方案：节约用水,调整产业结构,提高污水处理技术与海水淡化技术.通过提高水资源利用率和减少水资源的浪费与污染,可有效缓解水资源短缺现状,加快实现水资源的可持续利用.     

康平县水资源配置大系统多目标模型

以康平县为例,根据该区域水资源开发利用现状及远景规划目标,以系统工程的思想为指导,运用大系统多目标规划理论,建立了半干旱内陆湿地的经济发展和生态系统保护的水资源优化配置的大系统多目标模型.通过调整和优化产业结构,减少耗水量大的单位,合理分配水资源,大力发展水资源利用率高、综合效益好的产业,以实现半干旱内陆湿地区域经济的可持续发展.从经济、社会和生态效益相结合角度为半干旱内陆湿地区域水资源的合理分配提供了依据,提出了优化的宏观远景规划方案,对构建半干旱内陆湿地区域经济可持续发展和水资源协调利用的框架模式具有一定指导意义.     

基于SD双要素模型的长春市水资源人口承载力动态模拟

将系统动力学与双要素(水资源量和水环境质量)模型相结合建立城市水资源人口承载力模型,以长春市为例,模拟了2014—2030年长春市水资源人口承载力在不同方案下的动态变化趋势.结果表明:水资源量是决定长春市水资源人口承载力的关键要素,在常规模式下长春市水资源人口承载力未来始终呈超载状态,且逐年加重;将开源与节流方案相结合的综合方案能弥补二者单独实施所存在的弊端,在短期内可有效提高长春市水资源人口承载力,同时使未来水资源人口承载状态持续稳定,满足该地区可持续发展要求.     

松原市水资源优化分配的多目标规划模型

为了合理确定区域水资源开发利用方案,促进区域经济持续发展,根据松原市水资源开发利用现状及远景规划目标,以系统工程的观点为指导,运用多目标规划理论,建立了松原市水资源优化分配的多目标规划模型.通过调整和优化产业结构,减少水资源单耗量大的用水部门,优先发展一些用水量少、水资源利用率高、综合效益好的行业部门,从而使水资源得到合理有效利用.从经济、生态和社会效益相结合角度为区域水量分配提供了依据,为指导区域水资源利用和经济发展提出了优化的宏观远景规划方案,对构建区域经济持续发展和水资源协调利用的框架模式具有重要的指导意义.     

我国未来15年石油供需预测与对策

本文在各种建设条件下构建了若干我国石油供需动力模型,在各种假设条件下对我国未来15年的石油供需量进行了数值模拟,并提出了相应的解决我国石油供需矛盾的方案.     

考虑路侧停车需求的城市办公区单行交通组织优化

为提高道路网通行能力、缓解停车供需矛盾,从道路负荷度、车辆绕行及路侧停车需求三方面出发,构建针对城市办公区路网单行交通组织的双层规划模型。上层模型以最小干道路段平均饱和度、车辆最小绕行系数及最大停车泊位增长率为目标,力图优化单行方案以使目标函数最小;下层模型假定出行者遵循用户平衡分配原则选择路径,在此基础上设计遗传算法处理多目标问题。最后对北京市某办公区进行算例分析。研究结果表明:相较组织单行交通之前,干道饱和度明显降低,支路利用率显著提高;同时在保证较低的车均绕行距离的前提下,路侧可设置泊位数增大,支路可增设的路侧停车泊位为实施单行交通组织前的2.9倍。由此可见,研究提出的优化模型可为办公区等停车供需矛盾突出的城市中心区域组织单行交通提供理论支持。     

城市新区环境规划的"响应-调控"模型研究

针对城市新区社会经济环境系统所具有的整体性、不确定性、综合性和动态性特点,构建不确定性的新区社会经济环境系统"响应-调控"模型,包括4个关键步骤:系统动态响应模拟,情景分析与评价,优化调控模型构建,以及决策偏好与优化调控方案生成.设计3个子情景来比较分析不同新区发展模式下的环境压力,包括经济结构调整型发展情景(Ⅰ)、资源环境约束型发展情景(Ⅱ)和资源环境协调型发展情景(Ⅲ).以郑州新区为例开展实证研究,结合情景分析和决策者偏好,对新区规划实施所产生的社会经济发展及环境压力响应进行模拟预测.模型结果显示:新区COD排放量将由2008年的19693 t/a提高到2020年的33806 t/a.     

工业需水量综合预测方法

综合了趋势法、分块预测法、相关法、分行业重复利用率提高法等方法的优点,导出了包含以上诸方法的综合预测通用公式,该公式具有结构简单、通用性强的特点,从上揭示了常用预测方法的内在联系,尤其便于编制计算机通用软件、为大区域水资源规划与管理中涉及多部门、多行业复杂组成的工业系统的需求水量预测提供了一个有效的方法,实际应用,本文方法与供需分析和优化配置模型集成,可提高方案分析的灵活性和效率。     

渭北黄土台塬区水资源约束下的种植业结构多目标优化研究

渭北黄土台塬区是关中灌溉农业区的重要组成部分,近年来随着当地经济社会快速发展,生活用水、工业用水及生态用水不断增加,种植业灌溉用水受到显著影响,农业发展与水资源供需矛盾日趋突出.本文建立了以充分利用水资源、保障粮食安全、增加种植业产值和提高投资收益等为目标的模糊优化模型,测算了不同投入水平和粮食保障率下的优化方案,利用DEA进行方案优选,结果表明高资金投入(规划目标年种植业总资金投入水平为基期年的1.38倍)粮食供给型(粮食供给率为1.05)方案是该区种植结构优化调整的最佳方案.建议至2015年,研究区播种面积应提高18.8%(增加至52.16×104 hm2),适当提高经济与饲料作物播种比例,将粮经饲作物的三元种植结构比例调整为64:31:5.     

干旱灌区地表水和地下水联合利用耦合模型研究

通过动态耦合运算分布式地下水模拟模型与水资源优化配置模型的技术路线,建立了干旱灌区地表水和地下水联合利用耦合模型,该模型既可以对灌区地表水和地下水进行优化调度,又可以合理控制区域地下水位.最后将耦合模型应用到黄河流域某灌区,并对灌区2020和2030年的水资源进行了优化配置.同时对不同区域的地下水埋深进行了控制.研究成果可为干旱灌区水资源高效利用、盐碱化防治等方面提供借鉴和参考.     

陕西省引汉济渭工程受水区水资源优化配置研究

结合引汉济渭工程,根据资源系统复杂性和水源配置原则,基于大系统分解协调理论建立了引汉济渭工程受水区水资源优化配置模型,在考虑工业节水和引汉济渭不同调水量的基础上,对2020水平年和2030水平年共10个方案应用遗传算法进行求解,从不同方案下供需成果和供水量构成两方面对配置结果进行探讨,得出引汉济渭工程是解决关中地区水资...     

干旱灌区地表水和地下水联合利用耦合模型研究

通过动态耦合运算分布式地下水模拟模型与水资源优化配置模型的技术路线,建立了干旱灌区地表水和地下水联合利用耦合模型,该模型既可以对灌区地表水和地下水进行优化调度,又可以合理控制区域地下水位.最后将耦合模型应用到黄河流域某灌区,并对灌区2020和2030年的水资源进行了优化配置,同时对不同区域的地下水埋深进行了控制.研究成果可为干旱灌区的水资源高效利用、盐碱化防治等方面提供借鉴和参考.