针对不确定性的水资源优化配置模型的思考

针对不确定性的水资源优化配置模型的思考高存柱（辽宁省柴河水库管理局有限责任公司，112000辽宁省铁岭市）摘要针对水资源配置过程中存在的不确定性问题，本文提出考虑不确定性的水资源优化配置模型根据生产、生活、生态确定目标函数，并从不确定性的角度构造模型，最后使用遗传算法进行模型求解将本文模型的求解结果分别与其他求解结果进行对比，结果表明本文模型结果较为合理，对考虑不去确定性的水资源优化配置具有一定适用性关键词水资源配置；遗传算法；不确定性；优化配置Considerationonthemodelofoptimalallocationofwaterresourcesinviewofuncertainty1Abstract:Inviewoftheuncertaintyintheprocessofwaterresourcesallocationthispaperproposesanoptimalallocationmodelofwaterresourcesthatconsidersuncertainty.Determinetheobjectivefunctionaccordingtoproductionlifeandecologyandconstructthemodelfromtheperspectiveofuncertaintyandfinallyusegeneticalgorithmtosolvethemodel.Comparingthesolutionresultsofthemodelinthispaperwithotherresultstheresultsshowthattheresultsofthemodelinthispaperaremorereasonableandhavecertainapplicabilitytotheoptimalallocationofwaterresourceswithoutconsideringcertainty.Keywords:Waterresourcesallocation;geneticalgorithm;uncertainty;optimalallocation1研究背景在水资源短缺形势日益严重的今天，水资源的供需矛盾越发突出，特别是我国的北方地区⑴而水资源优化配置是解决这一问题的关键手段，同时水资源优化配置作为一项非工程措施，具有成本较低、操作简单等优点因此研究一个地区的水资源优化配置具有非常重要的科学意义目前对于水资源配置的模型研究主要有线性规划模型⑵、动态规划模型⑶、多目标规划模型⑷、混沌理论模型⑸、炳权法模型⑹、二元水循环理论模型⑺等模型虽然这些模型都具有一定适用性，但是随着研究的深入，研究方向也逐渐向不确定配置的方向发展⑻针对此，本文以生产、生活、生态确定目标函数，并构造模型，最后使用遗传算法进行模型求解将本文模型的求解结果分别与其他求解结果进行对比期望通过本文的研究，能为我国的水资源优化配置研究提供一定的研究支撑2区域常规与非常规水资源协同配置模型构建1模型构建水资源系统是包含经济、社会、生活、生态、资源等的整体系统，而水资源协同配置的目标是有条理的整合整个系统，使整个水资源系统的效益达到最大化所以，水资源协同配置的本质其实是围绕水资源系统的多目标求解问题本文以经济目标、社会效益目标和生态目标为3个目标建立多目标函数优化配置方案以区域经济效益最大作为经济目标OMNfx%=-%14=1m=!n=1以区域缺水量最小作为社会目标0MN力%=疝〃222%-%“⑵A=1m=\/i=l以区域COD排放量最小作为生态目标OMN于3D=加〃4PM/%”⑶4=1m=ln=l约束主要为可供水量约束MZ%，4，么珈⑹n=l需水量约束M吗纥Z%”小«”7W=1非负约束04%8其中，窘为女地区勿水源向〃用水部门供水的单位水资源经济产值区间，元/n3；8窘为加水源向〃用水部门供水的单位水资源成本区间，元/近；及仃为左地区加水源向〃用水部门的供水量m3；为供水关系系数，0表示不供，1表示供水；层为第〃类用水户的需水量；x.为在地区水源加的可供水量；明为用户〃的需水下限系数；取9代表了鄂尔多斯市9个行政分区；〃取7分别代表地表水、地下水、再生水、矿井水、微咸水、岩溶水、雨水七种水源类型；N取5代表了五个用水部门；为〃用户单位污水排放量中C0D的浓度mg/L；房为刀用户污水排放系数；

2.2模型求解本文采用基于序关系的遗传算法对模型进行求解，该算法主要是根据区间序关系来决定来实现非支配排序，从而求得帕累托前端该算法的具体计算过程见文献［9］3实例应用鄂尔多斯市的工业较为发达，是我国重要的煤矿基地对资源的需求比较大，但同时，随着社会的发展，各个行业对水资源拥有权的抢占也越发的激烈，因此使得该地区的供需矛盾特别突出，因此需要研究该地区的水资源优化配置以达到缓解该地区水资源供需矛盾的目的

3.1模型参数的确定对于效益系数，本文参考《水资源与国民经济互动关系研究》的成果，具体结果见表1表1各个行业用水效益系数单位万元/n对于水资源成本、污水排放系数、COD浓度则参考文献

[10]的成果，见表2（水资源成本）、表3（污水排放系数与COD浓度）表3COD排放情况而对于下限系数，本文根据鄂尔多斯市的实际情况，将生活用水、生态用水需水下限系数定为1其他行业需水系数下限系数在年75%、95%保证率下分别定为

0.

95、

0.85由于鄂尔多斯的供需水资料较为匮乏（特别是对于非常规水资源），不利于使用数学模型进行预测，因此本文采用《鄂尔多斯市水资源可持续利用规划报告》的成果，具体见表

4、表5表4研究区2025年可供水量亿nV该结果与《鄂尔多斯市水资源可持续利用规划》大体一致，说明本文的方法具有一定的合理性4结论本文以生产、生活、生态确定目标函数，并从不确定性的角度构造模型，构造模型，最后使用遗传算法进行模型求解将本文模型的求解结果与《鄂尔多斯市水资源可持续利用规划》的求解结果进行对比，结果表明本文模型结果较为合理，对考虑不去确定性的水资源优化配置具有一定适用性参考文献References［1］胡松，梁虹，舒栋才，代稳.我国水安全研究现状及展望水科学与工程技术20100319-

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[10]张成凤.考虑不确定性的榆林市榆阳区水资源优化配置及配置系统和谐性研究[D].西北农林科技大学，

2017.序号用水行业水资源效益系数1农业

0.

0003050.0020582工业

0.

1886790.0287363第三产业

0.

9090910.44生活

0.

9090910.45生态

0.

9090910.4表2费用系数元/n项目生活农业工业三产生态地表水

2.5-

40.5-

0.

83.5-

43.5-42-3地下水

2.5-

40.5-

0.

83.5-

43.5-42-3岩溶水

00.2-

0.51-

1.

500.5-1雨水

00.2-

0.51-

1.

500.5-1微咸水

00.2-

0.51-

1.

500.5-1矿井水

00.2-

0.51~

1.

500.5-1再生水

00.2-

0.51-

1.

500.5-1指标生活用水第二产业用水第三产业用水单位污水排放量400mg/L230mg/L500mg/L排放系数

0.75-

0.

80.25-

0.

30.75-

0.8行政区地表水雨水岩溶水煤炭矿井水微咸水再生水地下水准格尔旗

1.

440.

010.

290.

07500.

1750.45伊金霍洛旗

0.

6050.

0100.

3700.

1350.855达拉特旗

2.

48000.

02.

1.

13.005东胜区

0.

17000.

0100.

2050.56康巴什新区

0.

0300000.

0650.14杭锦旗

2.

125000.

010.

160.

0851.755鄂托克旗

0.

6200.

060.

040.

120.

0650.86鄂托克前旗

0.

46000.

06500.

0351.245乌审旗

1.

090.

0100.

080.

070.

121.65表5研究区2025年需水量表亿m3行政区生活农业工业第三产业建筑业生态环境准格尔旗

0.

0350.

4252.

635750.

078440.04伊金霍洛旗

0.

170.

861.

485650.

063340.35达拉特旗

0.

014.

671.

34610.

042850.12东盛区

0.

0950.

070.

18420.

092240.34康巴什新区

0.

02500.

021250.

040580.27杭锦旗

03.

2551.

291350.0266450鄂托克旗

0.

6150.

731.

09420.

031270.58鄂托克前旗

0.

131.

20.

656050.

0346050.19乌审旗

0.

141.

411.

8870.

045980.19根据以上的数据对研究区的水资源进行配置，结果见表6o式6配黄结果去供水■削水■行政区ife**地下水雨水右港水煤炭了井水IW*再生水生活农业工业第三产业建筑业生态球域木格尔族1-

440000.

450000.

010000290000075000.

000030.

175000024450.

047812.

194300.

078440.09500伊金钱洛演

0605000355000.0100008000037CO

0000000.

135000035130.54051139423OOMCO

0.00513达枚相旗248C

003005000.0000000C00002CO

00100000.

103000052684.

500721570350.W28S

0.05000东般区O17COO

0.56CO3O.CCOOOooooooOOICCO

0.

000030.20500041CO

30.

070300184200.

092240.17500盘巴什新区0O30CO

0.14CO0O.ttXWOooooooOIKCCOOOOCOOO.C6SOO

0114660.00000001920必

210.06466杭锦旗212500175500o.ccooooooocoOOICOO

0.16003O.C65CO005C

032.

666221292550.

026650.09958攀托无惠0620000-86000o.ccooooooooOCMCOO

0.1200O.C65CO

0015630.61253105121O.ClMCCl

0.0663磬托克前旗046CW124500ocwcooooooo0055Woooooo003500002CW1W16071345OOOOCO002869乌南a

1090001.

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0.10962。