泗縣地區(qū)多目標(biāo)水資源優(yōu)化配置模型構(gòu)建分析,水利工程碩士論文水是生命之源，生產(chǎn)之要、生態(tài)之基，對支撐區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展具有不可替代的作用。現(xiàn)前階段，區(qū)域取用水困難、供水水質(zhì)難以保障等用水問題越發(fā)成為阻礙區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要因素。為此，對區(qū)域水量開展優(yōu)化調(diào)配研究，科學(xué)合理配置區(qū)域有限水資源，可在一定程度上緩解區(qū)域用水沖突問題。基于此，本文以安徽省泗縣為研究區(qū)，考慮各用水部門和供水水源之間的配水關(guān)系，及供需水約束條件，選取經(jīng)濟(jì)效益最大、社會缺水量最小和污染物排放量最小為目的函數(shù)，建立泗縣地區(qū)多目的水資源優(yōu)化配置模型。模型采用NSGA-Ⅲ算法求解，根據(jù)生成的Pareto最優(yōu)解集和多目的規(guī)劃特點，確定了在不同保證率下，各規(guī)劃年水資源配置方案。主要內(nèi)容及成果如下：〔1〕選取2021年為現(xiàn)在狀況年，對現(xiàn)在狀況年泗縣水資源開發(fā)利用程度評價，調(diào)查分析區(qū)域多年供需水變化經(jīng)過，并結(jié)合以現(xiàn)在狀況年生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)等用水指標(biāo)進(jìn)一步講明現(xiàn)在狀況年泗縣用水水平。〔2〕綜合分析泗縣各規(guī)劃、成果、公報等資料，在現(xiàn)在狀況年基礎(chǔ)上，選取2025年、2030年和2035年為規(guī)劃年，對規(guī)劃年經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)、人口等發(fā)展指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測，采用定額法預(yù)測不同規(guī)劃年需水量。并在現(xiàn)在狀況年供水工程基礎(chǔ)上，預(yù)測了在不同保證率下，各規(guī)劃年可供水量。通過對規(guī)劃年供需平衡分析可知，在保證率為P=50%、P=75%下，規(guī)劃年區(qū)域取用水均可知足，不存在缺水現(xiàn)象；在保證率為P=95%下，區(qū)域供需水矛盾沖突，各規(guī)劃年將出現(xiàn)不同程度缺水現(xiàn)象。〔3〕確定模型各參數(shù)，采用NSGA-Ⅲ算法求解模型，根據(jù)生成Pareto最優(yōu)解集及多目的規(guī)劃特點，確定水資源優(yōu)化配置方案。優(yōu)化配置結(jié)果表示清楚：在P=95%保證率下，各規(guī)劃年總?cè)彼亢腿彼史謩e為2485萬m?、3331萬m?、3600萬m?和11.6%、14.5%、15.1%。與常規(guī)水資源配置方案相比，各規(guī)劃年P(guān)=95%保證率下全縣缺水率分別下降了1.0%、2.0%和2.7%。最后，針對規(guī)劃年不同程度缺水現(xiàn)象，提出了泗縣水資源合理開發(fā)利用的建議與對策。本文關(guān)鍵詞語：泗縣；多目的；水資源優(yōu)化配置；NSGA-Ⅲ算法。AbstractWateristhesourceoflife,thekeytoproductionandthebaseofecology,itplaysanirreplaceableroleinsupportingregionalcoordinateddevelopment.Atpresent,thewaterproblemssuchasthedifficultyofregionalwaterintakeandwaterqualityguaranteehavebecometheimportantfactorshinderingthesustainabledevelopmentoftheregion.Therefore,carryingoutresearchontheoptimalallocationofregionalwaterresources,scientificallyandrationallyallocatinglimitedwaterresources,caneffectivelyalleviatethecrisiscausedbywatershortage.Basedonthis,thispapertakesSixianCountyofAnhuiProvinceastheresearcharea,consideringthewaterdistributionrelationshipbetweenwaterusedepartmentsandwatersupplysources,themaximumeconomicbenefit,theminimumsocialwatershortagerateandtheminimumpollutantemissionareselectedastheobjectivefunctions,establishamulti-objectivewaterresourcesoptimalallocationmodelinSixianCounty.ThemodelwassolvedbyNSGA-Ⅲalgorithm,accordingtothegeneratedParetooptimalsolutionandmulti-objectiveprogrammingcharacteristics,thewaterresourcesallocationschemeofeachplanningyearisdeterminedunderdifferentguaranteerates.Themaincontentsandachievementsareasfollows:(1)Selecting2021asthecurrentyear,thedevelopmentandutilizationdegreeofwaterresourcesinSixiancountyisevaluated,basedontheactualwatersupplyandwaterdemandformanyyears,thesupplyanddemandtrendsofwatersourcesandwaterusesectorsareanalyzed,thewaterconsumptionlevelofSixianCountyisfurtherillustratedbythewaterconsumptionindexesofliving,industryandagricultureinthecurrentyear.(2)Comprehensiveanalysisoftheplanning,achievements,communiquesandothermaterialsofSixianCounty,onthebasisofthecurrentyear,2025,2030and2035areselectedastheplanningyears.Forecasttheeconomic,agricultural,populationandotherdevelopmentindicatorsintheplanningyear,waterdemandindifferentplanningyearsispredictedbyquotamethod.Andbasedonthecurrentyearwatersupplyproject,theavailablewatersupplyineachplanningyearispredictedunderdifferentguaranteerates.Throughtheanalysisofthebalanceofsupplyanddemandintheplanningyear,wecanseethat,undertheguaranteerateofP=50%andP=75%,theregionalwaterintakeintheplanningyearcanmeetthedemand,andthereisnowatershortage;whentheguaranteerateisP=95%,conflictofregionalwatersupplyanddemand,andwatershortagewillappearindifferentdegrees.(3)Theparametersofthemodelaredetermined,andtheoptimalallocationschemeofwaterresourcesisobtainedbysolvingNSGA-Ⅲalgorithm.AccordingtothegeneratedParetooptimalsolutionandmulti-objectiveprogrammingcharacteristics,Determinetheoptimalallocationschemeofwaterresources.Theoptimalconfigurationresultsshowthat:undertheP=95%,thetotalwatershortageandwatershortageratioofeachplanningyearare19.44millionm3,26.93millionm,28.59millionm3and11.6%,14.5%and15.1%respectively.Comparedwiththeconventionalwaterresourcesallocationscheme,undertheassurancerateofP=95%ineachplanningyear,thewatershortageratioofthewholecountydecreasedby1.0%,2.0%and2.7%respectively.Finally,inviewofthewatershortageindifferentdegreesintheplanningyear,thisstudyalsoputforwardthesuggestionsandcountermeasuresofreasonabledevelopmentandutilizationofwaterresourcesinSixianCounty.Keywords:SixianCounty;Multiobjective;Optimalallocationofwaterresources;NSGA-Ⅲalgorithm。文章為碩士論文，如需全文請點擊底部下載全文鏈接】1.2、國內(nèi)外研究現(xiàn)在狀況.1.2.1、國外研究現(xiàn)在狀況.1.2.2、國內(nèi)研究現(xiàn)在狀況1.3、研究內(nèi)容及道路.1.3.1、研究內(nèi)容.1.3.2、技術(shù)道路.第2章研究區(qū)域大概情況.2.1、自然地理大概情況.2.1.1、地理位置.2.1.2、地形地貌.2.1.3、氣候氣象.2.1.4、水文地質(zhì).2.1.5、河流水.、河流.、湖庫.2.1.6、土壤類型.2.2、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展大概情況.2.2.1、人口.2.2.2、國民經(jīng)濟(jì).2.3、本章小結(jié).第3章水資源量及開發(fā)利用狀況.3.1、水資源量.3.1.1、地表水資源量.3.1.2、地下水資源3.2、水資源開發(fā)利用現(xiàn)在狀況.3.2.1、供水工程及供水能.3.2.2、現(xiàn)在狀況年用水量3.2.3、現(xiàn)在狀況年供水量.3.2.4、開發(fā)利用程度.3.2.5、現(xiàn)在狀況年用水水平及效3.3、本章小結(jié)第4章供需水預(yù)測.4.1、需水預(yù)測.4.1.1、需水預(yù)測內(nèi)容.4.1.2、需水預(yù)測方式方法.4.1.3、生活需水量預(yù)測.4.1.4、工業(yè)需水量預(yù)測.4.1.5、農(nóng)業(yè)需水量預(yù)測.4.1.6、環(huán)境需水量預(yù)測.4.1.7、需水總量.4.1.8、需水構(gòu)造分析.4.2、供水預(yù)測.4.2.1、地表水源可供水量.4.2.2、地下水源可供水量.4.2.3、中水回用可供水量.4.2.4、可供水總.量.4.3、規(guī)劃年供需平衡分析.4.4、本章小結(jié)第5章多目的水資源優(yōu)化配置模型構(gòu)建及求解5.1、多目的水資源優(yōu)化配置理論簡.5.1.1、多目的規(guī)劃法.5.1.2、水資源配置理論.5.1.3、多目的水資源優(yōu)化配置理論.5.2、多目的水資源優(yōu)化配置原.5.2.1、可持續(xù)發(fā)展原則.5.2.2、公平公正原則.5.2.3、有效保衛(wèi)原則5.3、多目的水資源優(yōu)化配置模型構(gòu)建.5.3.1、目的函數(shù)5.3.2、約束條件.5.3.3、多目的水資源優(yōu)化配置總體模型.5.4、多目的水資源優(yōu)化配置模型求解5.4.1、模型參數(shù)確定.5.4.2、NSGAI算法原理5.4.3、模型運行結(jié)果5.4.4、優(yōu)化配置結(jié)果分析5.5、本章小結(jié).結(jié)論本文以泗縣為研究對象，開展泗縣區(qū)域水資源優(yōu)化配置研究。以2021年為現(xiàn)在狀況年，以2025年、2030年和2035年為規(guī)劃年。首先，對現(xiàn)在狀況年泗縣水資源條件及現(xiàn)在狀況年生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和環(huán)境用水水平及用水量分析。基于現(xiàn)在狀況年泗縣地區(qū)整體用水水平、區(qū)域發(fā)展?fàn)顩r、以及現(xiàn)在狀況水資源開發(fā)利用程度等基礎(chǔ)上，通過綜合考慮各項發(fā)展規(guī)劃和措施，分別預(yù)測了各規(guī)劃年在保證率分別為P=50%、P=75%及P=95%下的生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和環(huán)境需水量。需水預(yù)測結(jié)果表示清楚：規(guī)劃年間，隨著區(qū)域人口數(shù)量提升、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展加快、以及人們對環(huán)境改好心愿的加強等，區(qū)域生活、工業(yè)和環(huán)境需水量均呈現(xiàn)出增長趨勢；而農(nóng)業(yè)需水量隨農(nóng)業(yè)節(jié)水力度的加大等呈明顯減少趨勢。其次，在現(xiàn)在狀況年水利工程基礎(chǔ)上，結(jié)合各項水利發(fā)展規(guī)劃，預(yù)測了各規(guī)劃年不同保證率下區(qū)域水源的可供水量。通過供需平衡分析，2025年、2030年、2035年在保證率P=50%、P=75%下，全縣正常生活、發(fā)展等需水可得到正常知足，區(qū)域不存在缺水顯現(xiàn)；在P=95%保證率下，各規(guī)劃年將會出現(xiàn)不同程度缺水現(xiàn)象。最后，為保證規(guī)劃年研究區(qū)域整體協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，基于多目的規(guī)劃方式方法，以供水經(jīng)濟(jì)凈效益最大、社會缺水量最小和污染物排放最小為目的，綜合考慮了泗縣區(qū)域供水水源的實際供應(yīng)狀況、區(qū)域取用水需求等，建立了泗縣地區(qū)水資源多目的規(guī)劃模型。采用NSGA-Ⅲ算法求解該模型，根據(jù)生成的Pareto最優(yōu)解集，基于多目的規(guī)劃特點，得出了在不同保證率下，各規(guī)劃年水資源優(yōu)化配置方案。為泗縣水資源綜合規(guī)劃與管理，以及該區(qū)域經(jīng)濟(jì)-社會-資源可持續(xù)發(fā)展提供一定指導(dǎo)意義。主要成果如下：〔1〕綜合區(qū)域各項發(fā)展規(guī)劃和措施，分析區(qū)域