一种考虑多用户需水和多水源供水的水资源配置方法_3

文档序号:9542375阅读:来源:国知局
采用多种模型(GM(1,1)模型、多项式模型、指数模型、对数 模型)预测,选择预测序列与原始序列相关性高者作为最终结果;经济产值部分采用比例 法和GM(1,1)模型预测,亦选择预测序列与原始序列相关性高者作为最终结果;人口数量 采用Logistics函数预测确定。
[005引经预测分析,2020年农业、非农业、居民生活、居民旅游、生态用水定额分别为 173. 12mV万元、12. 55mV万元、132. 6化/(人.d)、20L/(人.d)、2. 0L/(m2.d);农业、非农业 经济产值分别为29. 88亿元、452. 21亿元,城市人口数量为120万人,旅游人口数量240万 人;2030年农业、非农业、居民生活、居民旅游、生态用水定额分别为52. 14mV万元、5. 2mV 万元、135. 8化八人.d)、2(V(人.d)、2.化/(m2.d);农业、非农业经济产值分别为80. 40亿 元、2753. 89亿元,城市人口数量为200万人,旅游人口数量360万人。生态需水计算中人均 绿地面积根据《贵安新区总体规划》(2013-2030),城镇人均绿地面积取为11. 5m2。
[0059] 经计算,2020年需水用户USER(η)居民生活、旅游生活、农业、非农业、生态需水量 分别为 5810. 1 万m、1752. 0 万m、6055. 3 万m、5675. 2 万m、1007. 4 万m,合计 20300. 0 万 m3;2030年需水用户USER(η)居民生活、旅游生活、农业、非农业、生态需水量分别为9913. 4 万m、2628. 0 万m、4908. 1 万m、14320. 2 万m、1679. 0 万m,合计 33448. 7 万m
[0060] (4)根据贵安新区水资源开发利用模式和潜力,规划年2020年、2030年采用相同 的供水目标,主要包括:
[0061] 1)经济目标。GDP是衡量城市经济发展程度的重要指标,采用GDP作为城市的经 济目标可W反映城市的发展水平。因此,在模型中选用国内生产总值最大作为主要经济效 益目标,用fi(x)表示。
[0062]
阳〇6引其中,扣表示Z区域用户j从水源i取的水量;g化,表示j用户的单方水所产生 的GDP。
[0064] 2)社会目标。选取城市缺水量最小作为社会目标,可W综合反映社会的安定团结、 人们生活水平的高低,用f2(X)表示。 阳0化]
[0066] 其中,Dt表示规划年区域需水量。
[0067] 扣环境目标。选取重要污染物排放量最小作为环境目标,用f3(x)表示。
[0068]
[0069] 其中,P,表示j用户单位污水排放量中重要污染物的含量,mg/1,本文选用化学 耗氧量COD、氨氮Ν&-Ν等水质指标表示;dj为j部口污水排放系数。
[0070] 4)生态目标。生态目标用生态缺水量最小表示,其中生态缺水量包括河道内生态 缺水量和河道外生态缺水量,其用f4(X)表示。
[0071]
[0072] 其中,D。表示规划年区域生态需水量;义表示规划年区域用户j从水源i取的 (河道内生态)水量;游?表示规划年区域用户j从水源i取的(河道外生态)水量。
[0073] (5)结合贵安新区实际情况,全面考虑客观条件、行业标准规范、政策调控等因素, 确定"用户~水源"配置规则,采用本发明一种考虑多用户需水和多水源供水的水资源配置 方法进行优化配置计算。
[0074] 主要约束包括:
[00巧]1)水源可供水量约束。水源可供水量约束分为公共水源可供水量约束和专用水源 可供水量约束。
[0076] 公共水源:供给与其相关子区各个用水部口的总水量不超过其可利用的水资源总 量,即:
[0077]
[007引其中,电为公共水源C向Z子区的j用户的供水量,万m3;W。为公共水源C的可利 用水资源总量,万m3。
[0079] 专用水源:供给Z区内各个部口的总水量不超过其可利用水资源量,即:
[0080]
[0081] 其中,編为专用水源S向Z区的j用户的供水量,万m3;昭为Z区专用水源S的 可利用水资源总量,万m。
[0082] 2)用户需水能力约束,即用户从水源取得的水量不大于用户的需水量,即:
[0083]
[0084] 其中,Dj表示规划年用户j的需水量。
[00化]3)用户用水保证率约束,为了保证给水系统用户和其它用户用水之间的公平性, 避免各用户用水出现深度破坏,故采用用户用水保证率约束,即:
[0086]
阳087] 其中,ηj表示用户j的用水保证率。
[0088] 4)重要污染物排放量约束,指各个区重要污染物最大排放量应低于水环境有关规 划控制指标,即:
[0089]
[0090]其中,Pj为j用户单位污染排放量中的重要污染物含量,mg/L;dj为j部口污水 排放系数;P。为规划水平年Z区最大污染物允许排放量,由相关规划确定。
[0091] 5)非负约束,同一般优化模型一样,模型要满足决策变量非负约束。
[0092] q,j> 0
[0093] 在设置约束条件时,还应考虑:
[0094] 1)约束条件中某水源对某些用户不进行配置。新区的专用水源、公用水源可供给 居民生活、旅游生活、农业、非农业,而不供给生态,则将在专用水源、公用水源供给下的生 态项置为零;新区的中水回用水源可供给非农业和生态,而不供给居民生活、旅游生活和农 业,则将在中水回用下的居民生活、旅游生活和农业项置零;新区地下水源供给居民生活、 农业,而不供给旅游生活、非农业、生态,则将在地下水源下的旅游生活、非农业、生态置零。
[0095] 2)约束条件中某个用户必须满足配置平衡,即某个用户优先供需平衡。新区居民 生活必须优先达到供需平衡,则在程序代码中写入"Σ各个水源供给居民生活水量=居民 生活需水量"。
[0096] 3)约束条件中某一水源优先供给某个用户。新区中水回用水源优先供给生态用 户,在程序代码中写入"中水回用水源=生态需水量(或需要配置的生态水量)"。
[0097] 4)约束条件中某一水源必须完全配置,即某一水源的水量全部配置给用户。新区 专用水源的水量应当先配置给各个需水用户,则在程序代码中写入"Σ各用户需水量=专 用水源供水量"。
[009引对单目标函数进行模型计算。如:对经济目标进行模型的运行,使经济目标达到最 大,通过计算后,得到经济目标值fl,W此类推,分别求出社会目标值值f2、环境目标值f3、 生态目标值f4。采用"理想点法"进行多目标函数的优化计算,构建评价函数,要求评价函 数值达到最小,即可求得同时考虑所有相关目标时多个目标的满意解。评价函数为:
[0099]
[0100] 其中,h(x)表示评价函数,fi(x)表示各目标函数,/Γ表示计算得到的目标函数 值。 阳101] 若寻找到最优解,则将模型运行后的结果记录,将运行得到的Xi,,值写入水资源 配置分配表,得到该方案下的水资源优化配置结果;若没有寻找到最优解,则需返回步骤 501,调整"用户~水源"配置规则,或调整配置目标,或重新进行多目标优化计算,直至寻找 到总体效益最优解为止。 阳102] (6)配置结果与分析 阳103] 根据本发明一种考虑多用户需水和多水源供水的水资源配置方法进行了贵安新 区水资源配置,得到规划年2020年、2030年水资源配置结果。
[0104] 2020年专用水源对生活、旅游生活、农业、非农业、生态用水进行配置,蓄水工程分 别供给678. 1万m3、194. 4万m3、474. 4万m3、410. 4万m3、0万m3,调水工程分别供给678. 0万m3、194. 8万m3、477. 7万m3、412. 5
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