一種考慮多用戶需水和多水源供水的水資源配置方法
【專利說明】-種考慮多用戶需水和多水源供水的水資源配置方法
[0001] 本發(fā)明是一種考慮多用戶需水和多水源供水的水資源配置方法，屬于水資源優(yōu)化 配置技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 水資源合理配置是指"在流域或特定的區(qū)域范圍內(nèi)，遵循有效性、公平性和可持續(xù) 性的原則，利用各種工程與非工程措施，按照市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的規(guī)律和資源配置準(zhǔn)則，通過合理抑 制需求、保障有效供給、維護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等手段和措施，對(duì)多種可利用水源在區(qū)域 間和各用水部口間進(jìn)行的配置[王浩，秦大庸，王建華，等.黃淮海流域水資源合理配置 [M].北京：科技出版社，2003]"。水資源的合理配置能夠解決水資源供需矛盾、各類用水 競(jìng)爭(zhēng)、上下游左右岸協(xié)調(diào)、不同水利工程投資關(guān)系、經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境用水效益、當(dāng)代社會(huì)與 未來社會(huì)用水、各種水源相互轉(zhuǎn)化等一系列復(fù)雜水資源問題，故配置結(jié)果的好壞與否直接 影響著最終的決策。而對(duì)于整個(gè)資源分配體系而言，在追求供需總水量平衡的同時(shí)，將供水 水源與需水用戶進(jìn)行分類細(xì)化，在滿足多目標(biāo)、不同分配原則下進(jìn)行配置，能夠得到詳盡的 用戶（或水源）對(duì)水資源的分配情況，適用于實(shí)際生產(chǎn)中水資源配置的管理和調(diào)度。而目 前在水資源優(yōu)化配置中將用戶（或水源）細(xì)化分類后進(jìn)行配水，該過程體系并不完善，本發(fā) 明正是為解決運(yùn)樣的問題而研究得出的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種考慮多用戶需水和多水源供水的水資源配置方法，該方 法根據(jù)城市用水調(diào)查資料，其中包括供水水源、需水用戶、用水關(guān)系及其內(nèi)部規(guī)則，然后利 用供需平衡關(guān)系進(jìn)行水資源配置，從而解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。
[0004] 本發(fā)明采用W下技術(shù)方案W實(shí)現(xiàn)該目的： 陽〇化]本發(fā)明是運(yùn)樣一種考慮多用戶需水和多水源供水的水資源配置方法，它包括如下 步驟：
[0006] 步驟1、收集配置區(qū)域的基礎(chǔ)資料，所述配置區(qū)域基礎(chǔ)資料包括區(qū)域自然氣候條件 (主要包括降水量、蒸發(fā)量等），水資源總量（包括地表水資源量、地下水資源量、過境水資 源量等），水資源可利用量（包括地表水資源可用量、地下水資源可用量、過境水資源可用 量等），水功能區(qū)及水質(zhì)狀況，水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀，區(qū)域再生水廠情況，區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展 情況及其區(qū)域各用戶用水定額、供水節(jié)點(diǎn)等；
[0007] 步驟2、確定區(qū)域供水水源WAT邸(m)、需水用戶US邸(η)，用X(i，j)，α= 1，2,. . .，η,j= 1，2,. . .，m)表示第j個(gè)供水水源供給第i個(gè)用戶的水量，即水資源配置中 水量的分配。供水水源與需水用戶之間的關(guān)系主要包括水源與用戶之間的供給關(guān)系、水源 之間的補(bǔ)給關(guān)系、用戶之間的用水優(yōu)先級(jí)、供水水源之間的供水優(yōu)先級(jí)等；
[000引步驟3、采用某些預(yù)測(cè)方法，對(duì)各需水用戶不同規(guī)劃年的需水量WuwfW進(jìn)行預(yù) 測(cè)分析；對(duì)供水設(shè)施、供水量、運(yùn)行狀況等綜合調(diào)查分析，得出區(qū)域各供水水源的供水量 ^water (m) ?
[0009] 步驟4、根據(jù)區(qū)域水資源開發(fā)利用模式和潛力，對(duì)應(yīng)各規(guī)劃年不同需水方案的要 求，確定不同規(guī)劃年的配置目標(biāo)；
[0010] 步驟5、結(jié)合研究區(qū)域?qū)嶋H情況，全面考慮客觀條件、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、政策調(diào)控等因 素，確定"用戶~水源"配置規(guī)則，采用某一水資源配置模型進(jìn)行優(yōu)化配置計(jì)算。
[0011] 進(jìn)一步的，上述的考慮多用戶需水和多水源供水的水資源配置方法，其中，步驟3 包括如下步驟：
[0012] 步驟301、確定需水用戶US邸(η)，例如：農(nóng)業(yè)（一產(chǎn)），非農(nóng)業(yè)（二產(chǎn)、Ξ產(chǎn)），城鄉(xiāng) 居民生活，居民旅游生活，生態(tài)等；
[0013] 步驟302、義用定額法計(jì)算各需水用戶需水量WuwfW。例如：當(dāng)義用經(jīng)濟(jì)總值計(jì)算 農(nóng)業(yè)（或非農(nóng)業(yè)）需水量時(shí)，則=農(nóng)業(yè)（或非農(nóng)業(yè)）單位產(chǎn)值用水定額X農(nóng)業(yè)（或非農(nóng) 業(yè)）經(jīng)濟(jì)總值；而對(duì)于城鄉(xiāng)居民生活需水（或居民旅游生活需水），則可采用"居民生活人 均需水定額X人口數(shù)"進(jìn)行計(jì)算。其中用水定額部分、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值部分、規(guī)劃年人口數(shù)量等可 采用相關(guān)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，例如：農(nóng)業(yè)、非農(nóng)業(yè)、居民生活等的用水定額可采用GM(1，1)模型、 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、多項(xiàng)式模型、指數(shù)模型、對(duì)數(shù)模型等進(jìn)行預(yù)測(cè)；經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值增長(zhǎng)規(guī)律可采用自回 歸求和滑動(dòng)平均ARIM模型、GM(1，1)模型等進(jìn)行預(yù)測(cè)；人口數(shù)量可采用采用Logistics函 數(shù)、Leslis人口模型進(jìn)行預(yù)測(cè)；
[0014]步驟303、確定供水水源WATER(m)，例如：按來水不同，供水水源可W分為專用水 源、公用水源、中水回用水源等； 陽01引步驟304、調(diào)查水源的供水能力，確定規(guī)劃期內(nèi)供水量。例如：對(duì)于某一水 資源配置區(qū)專用水庫(kù)，需要確定不同供水保證率下該水庫(kù)的可供水量；而對(duì)于公用水庫(kù)，確 定不同供水保證率下該水庫(kù)可供水量的同時(shí)，亦需要依據(jù)當(dāng)?shù)卣哒{(diào)控要求，確定供給該 水資源配置區(qū)的水量；對(duì)于中水回用水源則需要統(tǒng)計(jì)該水資源配置區(qū)在規(guī)劃期內(nèi)再生水廠 產(chǎn)生的達(dá)到某些行業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的再生水總量。
[0016] 進(jìn)一步的，上述的考慮多用戶需水和多水源供水的水資源配置方法，其中，步驟5 中，某一水資源配置模型包括如下步驟：
[0017] 步驟501、構(gòu)建水資源配置模型，主要包括目標(biāo)函數(shù)、約束條件；
[0018] 步驟502、對(duì)單目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行模擬計(jì)算。如：對(duì)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)進(jìn)行模擬計(jì)算，使經(jīng)濟(jì)目 標(biāo)達(dá)到最優(yōu)，則可計(jì)算求得經(jīng)濟(jì)目標(biāo)值，W此類推，亦可分別求出社會(huì)目標(biāo)值值、環(huán)境目標(biāo) 值、生態(tài)目標(biāo)值；
[0019] 步驟503、考慮最終配置結(jié)果應(yīng)為同時(shí)考慮所有相關(guān)目標(biāo)的滿意解，構(gòu)建多目標(biāo)評(píng) 價(jià)函數(shù)，求解評(píng)價(jià)函數(shù)的全局最優(yōu)值，即可得到最滿意的水資源配置結(jié)果。其中評(píng)價(jià)函數(shù)的 構(gòu)建，可W采用多種方法，例如：理想點(diǎn)法、線性加權(quán)求和法、功效系數(shù)法、分層序列法等。
[0020] 步驟504、若尋找到最優(yōu)解，則將模型運(yùn)行后的結(jié)果記錄，將運(yùn)行得到的Xi,準(zhǔn)寫 入水資源配置分配表，得到該方案下的水資源優(yōu)化配置結(jié)果；若沒有尋找到最優(yōu)解，則需返 回步驟501，調(diào)整"用戶~水源"配置規(guī)則，或調(diào)整配置目標(biāo)，或重新進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化計(jì)算，直 至尋找到總體效益最優(yōu)解為止。
[0021] 進(jìn)一步的，上述的考慮多用戶需水和多水源供水的水資源配置方法，其中，步驟 501中，目標(biāo)函數(shù)主要包括： 陽〇巧 （1)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。例如：GDP是衡量城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度的重要指標(biāo)，采用GDP作為城 市的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)可w反映城市的發(fā)展水平。因此，在模型中可w選用國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值最大作為 主要經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)；
[002引 似社會(huì)目標(biāo)。例如巧W選取城市缺水量最小作為社會(huì)目標(biāo)，能夠綜合反映社會(huì) 的安定團(tuán)結(jié)、人們生活水平的高低；
[0024] (3)環(huán)境目標(biāo)。例如：可W選取重要污染物排放量最小作為環(huán)境目標(biāo)；
[00對(duì) （4)生態(tài)目標(biāo)。例如：生態(tài)目標(biāo)可W設(shè)置為生態(tài)缺水量最小，其中生態(tài)缺水量包括 河道內(nèi)生態(tài)缺水量和河道外生態(tài)缺水量。
[00%] 進(jìn)一步的，上述的考慮多用戶需水和多水源供水的水資源配置方法，其中，步驟 501中，約束條件主要包括：
[0027] (1)水源可供水量約束。例如：一般水源可分為公共水源和專用水源，對(duì)于公共水 源，約束條件可設(shè)置為：供給與其相關(guān)子區(qū)各個(gè)需水用戶的總水量不超過其可利用的水資 源總量；對(duì)于專用水源，約束條件可設(shè)置為：供給該水資源配置區(qū)內(nèi)各個(gè)部口的總水量不 超過其可利用水資源總量。
[0028] (2)用戶需水能力約束，例如：可W設(shè)置用戶從水源取得的水量不大于用戶的需 水量；
[0029] (3)用戶用水保證率約束，為了保證給水系統(tǒng)用戶和其它用戶用水之間的公平性， 避免各用戶用水出現(xiàn)深度破壞，故采用用戶用水保證率約束，例如：可W設(shè)置某一需水用戶 的用水保證率高于規(guī)范規(guī)定（或政策調(diào)控）的某一限值；
[0030] (4)重要污染物排放量約束，例如：可W設(shè)置水資源配置區(qū)的某些項(xiàng)污染物