基于遺傳算法的榆林市水資源優(yōu)化配置的研究.pdf

1、水是生命之源，是人類生存和社會(huì)發(fā)展的必要物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)，水資源也是不可替代的基礎(chǔ)性自然資源，也是戰(zhàn)略性的經(jīng)濟(jì)資源，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中占有至關(guān)重要的地位。隨著人口的增長(zhǎng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)水資源的需求無(wú)論是量還是質(zhì)上都有了巨大的增長(zhǎng)，但是可利用的水資源是有限的，國(guó)家之間、區(qū)域之間、部門之間、不同人群之間的用水糾紛和矛盾日益明顯，導(dǎo)致了現(xiàn)在水資源供給與需求尖銳矛盾的形成，制約了社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。如何在當(dāng)前有限的水資源基礎(chǔ)上有效調(diào)配水資源，

2、在不同區(qū)域(流域)、不同部門、不同用水人群之間進(jìn)行有效、公平、合理地分配，最大限度地提高水資源的利用率，以取得最優(yōu)的綜合效益，這是當(dāng)前人們面臨水資源危機(jī)需要解決的首要問(wèn)題。水資源優(yōu)化配置在一定程度上可以緩解這一矛盾，是目前緩和水資源供需矛盾的有效手段，對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境的協(xié)調(diào)持續(xù)發(fā)展具有極其重要的意義。 本文分析了國(guó)內(nèi)外有關(guān)水資源優(yōu)化配置理論和研究方法，建立了基于遺傳算法的水資源優(yōu)化配置模型，同時(shí)結(jié)合模擬方法對(duì)榆林市水資源優(yōu)化

3、配置進(jìn)行了研究，并對(duì)研究結(jié)果進(jìn)行了分析，主要成果如下： 1.針對(duì)陜西省榆林市的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、水資源等實(shí)際情況，采取經(jīng)濟(jì)與生態(tài)相協(xié)調(diào)的配水方案，應(yīng)用基于遺傳算法的大系統(tǒng)總體優(yōu)化求解方法，建立了以經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的綜合效益最大為目標(biāo)的區(qū)域水資源優(yōu)化配置模型，借助C語(yǔ)言編制了計(jì)算機(jī)求解程序。 2.根據(jù)研究結(jié)果，對(duì)榆林地區(qū)的水資源進(jìn)行缺水原因及協(xié)調(diào)度分析。 (1)榆林市的缺水情況主要集中在2030年的工業(yè)部門和農(nóng)業(yè)部門，總

4、體上，從平衡分析結(jié)果看，2030年的缺水比201O年缺水情況嚴(yán)重，因?yàn)?010年，在榆林市水資源規(guī)劃中，引黃工程的引水到位，水量增加，而實(shí)際的需水量遠(yuǎn)低于2030年，故在2010年，水量富余，不出現(xiàn)缺水情況，結(jié)合目前實(shí)際情況，在2010年，有可能達(dá)不到榆林市規(guī)劃的引黃工程水量，故實(shí)際情況會(huì)出現(xiàn)缺水情況。2030年，隨著榆林市經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，區(qū)內(nèi)供水量有限，而需水量大量增加，尤其是在工業(yè)與農(nóng)業(yè)部門，造成不同程度的缺水，但從總體的配水情

5、況看，榆林市的水量供需基本達(dá)到平衡。。 (2)在規(guī)劃水平年2010年，保證率由50％到75％時(shí)，榆林市供水凈效益減少，COD排放總量減少，2030年，保證率由75％到95％時(shí)，供水凈效益增加，總?cè)彼繙p少，但COD排放總量增加；即某一目標(biāo)的改善(如總凈效益增加，總?cè)彼繙p少)，是以犧牲其它目標(biāo)的利益(如COD排放增加)為代價(jià)。這體現(xiàn)了三個(gè)目標(biāo)之間是相互矛盾、相互競(jìng)爭(zhēng)的。2030年，較之2010年，隨著榆林市的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，區(qū)域用

6、水量增加，因此三個(gè)目標(biāo)值均比2010年有所增加，但三個(gè)目標(biāo)相互競(jìng)爭(zhēng)的特性與2010年一致，符合多目標(biāo)優(yōu)化的特點(diǎn)及規(guī)律。 (3)榆林市的水資源優(yōu)化配置是基于經(jīng)濟(jì)與生態(tài)協(xié)調(diào)性的原則，不僅要求系統(tǒng)綜合效益最佳，而且應(yīng)使區(qū)域資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)持續(xù)發(fā)展。榆林地區(qū)綜合協(xié)調(diào)度μ在0.85以上，反映了榆林市資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)處于協(xié)調(diào)發(fā)展之中。 3、本文選取陜西省榆林市為研究對(duì)象，建立了該地區(qū)的水資源優(yōu)化配置模型，并以兩個(gè)水平年(2010年、20

7、30年)三個(gè)保證率(50％，75％，95％)的水資源供需情況為依據(jù)，擬定模型參數(shù)(系數(shù))。采用多目標(biāo)總體優(yōu)化遺傳算法進(jìn)行求解，并對(duì)GA進(jìn)行了具體算法設(shè)計(jì)，編制了計(jì)算機(jī)程序，探討了GA在水資源優(yōu)化配置中的實(shí)際應(yīng)用效果。對(duì)榆林市水資源優(yōu)化配置模型的求解結(jié)果進(jìn)行了供需平衡分析、優(yōu)化配置目標(biāo)與效果分析、系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展分析，提出了解決該市缺水的措施與方法。經(jīng)驗(yàn)證，模型合理，算法有效。此優(yōu)化配置模型及成果，同時(shí)體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展思想，并為區(qū)域水資源可持