水资源问题供水算法
水资源可供水量与供需平衡分析
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（3）考虑水库蓄水库容限制 ▪ 总来水量小于需水量情况。各时段的缺水程度相似，来分
配水量。 ▪ 根据水库蓄水库容限制，前期多余的无法蓄纳的水量则优
先满足本时段用水，余留时段再根据过程相似原则进行水 量分配。 ▪ 既考虑了水库蓄水库容，又考虑各时段需水要求。合理！
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`
3. 二用户情况分析
▪ 有一河流引水工程向两个用户供水，河道下泄量要求 30m3/s ，引水工程供水能力不受限制。其它情况见图， 流量按年计算。试计算该工程可供水量。
▪ 分析引水工程的可供 水量，有三种情况： 1）属地优先权原则 2）均衡受益原则 3）重要性原则
来水Y＝120 用户1 需水D1＝100
1. 水资源系统组成分析
▪ 水资源系统：指处在一定范围或环境下，为实现水资源开 发利用目标，由相互联系、相互制约、相互作用的若干水 资源工程单元和管理技术单元所组成的有机体。
▪ 水资源系统一般由：水源、调蓄工程、输配水系统、用水 户、排水系统等部分组成。
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2. 用水户概化
▪ 区域内用水户众多，可将研究区进行分区，每个分区作为 一个供水对象。
▪ 分区要因地制宜，不宜过大，也不宜过小。分区过大，易 掩盖矛盾，整体的不缺水掩盖局部的缺水，或整体的缺水 掩盖局部的不缺水。分区过小，工作量将成倍增加。
▪ 逐级分区：一级分区、二级分区、三级分区等。。。。 ▪ 分区原则：
➢ 按行政区划分区。
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➢ 按自然地理单元分区。 ➢ 按行政区划分区。 ➢ 按自然地理单元分区。 ➢ 按社会经济单元划分。 ➢ 按流域水资源分区与区域行政分区相结合的方法 进行
两种水资源调度算法
两种水资源调度算法摘要：本文讨论了中国大陆的水资源调度问题。
水资源调度问题，本质是个运输问题。
本文在两种不同的假设下，利用线性规划和多目标规划的方法提出了相应的算法模型，并利用lingo语言，给出了相应的具体模拟结果。
关键词：水资源；调度问题中图分类号：tp393.1本文基于2013年美赛数学建模大赛b题[1]的假设，提出了两种水资源调度模型。
在水资源调度的过程中，我们首先以各地区距离和水资源紧缺情况为主要因素以线性规划的方法得到最优的调度方法，并灵活地采用加权的方法综合考虑各区域地势高低和水资源对其重要性等因素，对调度方案进行合理的优化，最后得到了令人满意的结果。
1 简单模型由中国统计年鉴[2]，我们得到水资源有剩余的省份水资源供给量为2282，水资源缺乏的省份水资源需求量为2541，所以水资源的需求量大于供给量，为了使水资源得到充分的利用，我们进行如下的假设：i供给省份标识；j需求省份标识；cij供给省份i向需求省份j运输水的单位成本；xij供给省份i向需求省份j运输水量；ai供给省份供水量；bi需求省份需求量。
由于水资源应尽可能的得到充分利用，则各供给省份供给量用完，即。
由于水资源的需求量大于供给量，所以需求省份并一定能满足需求，即。
而，则表示完成某次调度之后的总成本，为了使总成本最低，建立如下线性规划：其中通过经纬度算出各省份省会距离近似取代供给省份i向需求省份j运输水的单位成本cij，然而实际问题中单位成本还需考虑地势的高低和水资源对各省份的重要性，我们采用公式：newcij=0.6*k*old*cij+0.4*p*old*cij+r（其中0.6和0.4为地势的高低和水资源对各需求省份的重要性对运输水的单位成本影响的权值，r为随机因子，视具体情况而定）其中p由上表数据我们可以得到水资源对各个需水省份的重要性指标，分为6个等级，取：p的数值越低，表示水资源对各个需水省份的重要性越大，单位成本越低，以增加供给省份向其供水的可能性。
水资源优化调度模型及算法研究
水资源优化调度模型及算法研究一、绪论随着人口的不断增加和经济的不断发展，水资源的供需矛盾日益凸显。
为有效保障水资源的合理利用和管理，研究水资源优化调度模型及算法迫在眉睫。
本文旨在探讨水资源优化调度模型及算法的研究进展。
二、水资源优化调度模型1. 基于线性规划的水资源优化调度模型线性规划是一种常见的数学方法，可以用于优化许多实际问题，包括水资源优化调度。
该方法的优点在于能够快速得到一个最优解。
线性规划模型的数学形式如下：$$ Max \quad cx $$$$ s.t. \quad Ax \leq b $$其中，x是优化变量，c和A是常数矩阵，b是常数向量。
这个模型的含义是在满足约束条件Ax≤b的情况下，使目标函数cx最大化。
2. 基于动态规划的水资源优化调度模型括水资源优化调度。
该方法的优点在于可以考虑到历史时刻的决策对未来的影响。
动态规划模型的数学形式如下：$$ Max \quad \sum_{t=1}^{T}f_t(x_t,u_t) $$$$ s.t. \quad x_{t+1}=g_t(x_t,u_t) $$其中，x是状态变量，u是决策变量，f是收益函数，g是状态转移函数。
这个模型的含义是在满足状态转移方程x_{t+1}=g_t(x_t,u_t)的情况下，使收益函数f最大化。
3. 基于遗传算法的水资源优化调度模型遗传算法是一种常见的优化方法，可以用于许多实际问题，包括水资源优化调度。
该方法的优点在于可以在多个解空间中搜索最优解。
遗传算法模型的数学形式如下：$$ f(x_i),\quad 1 \leq i \leq N $$其中，x是优化变量，f是目标函数，N是种群数量。
这个模型的含义是在种群中搜索最优解x。
三、水资源优化调度算法1. 基于模拟退火的水资源优化调度算法括水资源优化调度。
该方法的优点在于可以在温度下降的过程中逐渐减小搜索范围。
模拟退火算法的数学形式如下：$$ f(x_i),\quad 1 \leq i \leq N $$其中，x是优化变量，f是目标函数，N是样本数量。
基于多目标遗传算法的水资源优化配置研究
基于多目标遗传算法的水资源优化配置研究一、引言在全球严重的水资源短缺中，如何科学地配置和管理水资源已成为一个迫切的问题。
近年来，多目标遗传算法（MOGA）因其成熟的强优化性能和可拓展性而成为研究水资源优化配置的共有工具。
为了更好地解决水资源短缺问题，本文通过研究 MOGA 在水资源优化配置中的应用来提高水资源管理效率。
二、多目标遗传算法概述多目标遗传算法是一种用于解决多维度目标优化问题的常用算法。
该算法通过量化多个目标的优化值，然后将这些值作为遗传算法的适应度函数，从而进行多维度的优化计算。
通常，MOGA的应用包括以下步骤：首先，确定优化配置的多个维度（如成本、水利用率、水处理效率等）；其次，开发和设计适应度函数；然后，通过遗传操作来更新进化种群并适应目标值。
最后，选择初始种群和适应度函数来寻求全局最优解或局部最优解。
三、水资源优化配置中 MOGA 的应用1.选择参数在执行 MOGA 时，依据所需的模态要素，选择适当的6-9峰值检测器作为初始种群，从中选取10-20个检测器再进行多目标遗传进化计算。
这样可以最大化地增加种群多样性和优化内部质量，提高算法求解速度和精度。
2.采用多目标优化适应度函数适应度函数是 MOGA 的重要部分。
在水资源优化配置中，由于涉及多个目标值的优化，因此需要采用多目标适应度函数。
现在，流行的目标设定值方法包括 Tchebycheff 法、加权_SUM 法、加权积法、模糊决策等。
不同的目标值设定方法需根据具体情况选择。
3.采用权重法来判定 Pareto 前沿在多目标遗传算法中，Pareto 前沿是指在解空间所有非支配解中的最大非支配解集合。
在水资源优化配置中，通过采用 Pareto 前沿可有效地确定最优解，而权重法是 MOGA 中判定 Pareto 前沿的常用方法，（即通过取不同权重设定组合，检测是否成为Pareto 前沿）。
正如上文所述，MOGA 算法是通过遗传操作来更新进化种群并适应目标值，这些操作包括选择、交叉和变异，被称为进化算子。
第五章水资源供需平衡分析
第二节水资源供需平衡分析的典型年法
三、典型年和水平年的确定
1不同频率典型年的确定
首先：根据各分区的具体情况来选择控制站，以控制站的实际来水系列 进行频率计算，选择符合某一设计频率的实际典型年份，
然后：求出该典型年的来水总量。可以选择年天然径流系列或年降雨量系列 进行频率分析计算。
一、水资源供需平衡分析的目的和意义
定义：水资源供需平衡分析，是指在一定范围内(行政、经济 区域或流域)不同时期的可供水量和需水量的供求关系分析。
其目的是：
1、是通过可供水量和需水量的分析，弄清楚水资源总量的供需现状和存在的问题；
2、是通过不同时期不同部门的供需平衡分析，预测未来，了解水资源余缺的时 空分布；
(3)尽量不打乱供水、用水、排水系统。
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第二节水资源供需平衡分析的典型年法
二、计算分区和计算时段
2计算时段的划分
区域水资源计算时段可分别采用年、季、月、旬和日，选取的时段长度要适宜， 划得太大往往会掩盖供需之间的矛盾，缺水期往往是处在时间很短的几个时段里， 因此只有把计算时段划分得合适，才能把供需矛盾揭露出来。
P m 100% n1
式中
P——供水保证率；
m——保证正常供水的年数；
n——供水总年数。
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第二节水资源供需平衡分析的典型年法
四、可供水量和需水量的分析计算
2典型年法中供水保证率的概念
正常供水：通常按用户性质，能满足其需水量的90％一98％(即满足程度)，视作
正常供水。
1990
两种确定供水保证率的方法：
可供水量：可供水量是指不同水平年、不同保证率或不同频 率条件下通过工程设施可提供的符合一定标准的水量，包括区
水资源短缺地区的供水方案研究
水资源短缺地区的供水方案研究水是生命之源，对于人类的生存和发展至关重要。
然而，在一些地区，水资源短缺成为了制约经济社会发展和居民生活质量提高的重要因素。
为了保障这些地区的用水需求，研究和实施有效的供水方案迫在眉睫。
一、水资源短缺地区的现状与问题水资源短缺地区通常面临着多种严峻的问题。
首先，自然降水不足，导致地表水和地下水资源匮乏。
其次，随着人口增长和经济发展，用水需求不断增加，进一步加剧了水资源的供需矛盾。
再者，水资源的不合理开发和利用，如过度开采地下水、水资源浪费等，使得水资源短缺的状况更加恶化。
此外，水污染也严重影响了水资源的可利用性，使得原本紧张的水资源更加稀缺。
二、供水方案的类型及特点1、跨区域调水跨区域调水是将水资源相对丰富地区的水引调到缺水地区。
这种方案能够在较大程度上解决缺水地区的水资源短缺问题，但需要建设大规模的水利工程，投资巨大，且可能对生态环境产生一定影响。
例如，我国的南水北调工程，有效地缓解了北方地区的水资源短缺状况。
2、海水淡化对于沿海地区的水资源短缺问题，海水淡化是一种可行的解决方案。
通过先进的技术将海水中的盐分去除，转化为可使用的淡水。
然而，海水淡化的成本较高，技术要求也较为复杂。
3、雨水收集与利用在一些地区，可以通过建设雨水收集设施，将雨水收集起来用于灌溉、生活用水等。
这种方案成本相对较低，但受降雨量和季节的影响较大。
4、污水回用对经过处理的污水进行再利用，用于工业生产、城市绿化等非饮用用途。
这不仅可以节约水资源，还能减轻污水排放对环境的压力。
5、地下水开采与回灌在合理规划和监管的前提下，适度开采地下水可以暂时缓解用水紧张。
同时，通过回灌等措施，保持地下水资源的平衡。
三、供水方案的选择与实施在选择供水方案时，需要综合考虑多种因素。
首先是当地的自然条件和水资源状况，包括地理环境、气候条件、水资源的分布和储量等。
其次，要考虑经济因素，包括方案的建设成本、运营成本和维护成本等。
城市智慧供水的模型与算法设计
城市智慧供水的模型与算法设计随着城市化进程的不断加快，城市规模越来越大，城市化水平越来越高，城市的供水问题也日益突出。
为了更好地解决城市供水问题，城市智慧供水技术应运而生。
本文将介绍城市智慧供水的模型与算法设计。
一、城市智慧供水的概述城市智慧供水是集合了先进传感与监测技术、智能计算与控制技术、水资源利用与节约技术、管理与服务技术等多个方面知识的一种高端供水方式。
它的特点是信息化、智能化、高效节能、系统周密、服务贴心等，能够满足城市不同供水水位、水质、供水量、水压等方面的需求，实现水资源的高效利用。
城市智慧供水技术主要包括供水需求预测、供水配额控制、水质在线监测、泵站运行优化、泄漏检测预警等多项内容。
这些都需要借助智能计算、大数据、云计算等先进技术来实现。
二、城市智慧供水的模型设计城市智慧供水的模型包括供水需求预测模型、供水配额控制模型、泵站运行优化模型等。
1.供水需求预测模型供水需求预测模型是根据历史数据、天气预报和推算算法等构建的。
其中历史数据包括近几年的供水量、天气情况、节假日等；天气预报包括当天和未来几天的气象情况；推算算法包括自回归模型(Auto Regression Model，ARM)和季节性自回归模型(Seasonal Auto Regression Model，SARM)等，以预测未来一定时期的供水需求。
通过提前预测供水需求，可以为后续的供水系统规划及供应计算提供数据支持。
2.供水配额控制模型供水配额控制模型是将预测的水量分配到各个供水单位的模型。
其原理是基于各个供水单位的历史供水量、人口密度、工业需求、特殊应急事件等因素，通过先进的水资源配置算法来进行的。
通过对各项参数进行加权比较，将获取到的未来供水需求按比例分配到各个供水单位中，保障单位用水的合理分配与操控。
3.泵站运行优化模型泵站运行优化模型是针对供水泵站的流量、电流等参数的控制、优化与计算。
该模型基于泵站运行的观察和数据分析，逐步学习和优化泵站运行参数，最大化效率并确保供水稳定性。
水利工程水资源调度的智能优化算法
水利工程水资源调度的智能优化算法水资源是人类生存和发展的重要基础，尤其在水资源稀缺的情况下，水利工程水资源调度变得尤为重要。
为了实现对水资源的合理利用和优化调度，智能优化算法被广泛应用于水利工程中。
本文将介绍几种常用的智能优化算法，并探讨其在水利工程水资源调度中的应用。
一、遗传算法遗传算法是模拟生物进化过程的一种优化算法，通过模拟“适者生存，不适者淘汰”的过程，逐步寻找到问题的最优解。
在水利工程水资源调度中，遗传算法可以通过调整灌溉和供水的方案，实现对水资源的最优利用。
例如，可以通过调整灌溉时间和灌溉量，使得作物的灌溉需求得到满足的同时，节约水资源的使用。
二、粒子群算法粒子群算法模仿鸟群觅食的过程，通过模拟个体之间的信息传递和学习，最终找到最优解。
在水利工程水资源调度中，粒子群算法可以用于调度水库的蓄水和放水策略，以实现对水资源的合理调度。
例如，可以通过调整水库的蓄水线和出水线，控制水库的蓄水和放水速度，以适应不同季节的用水需求。
三、人工鱼群算法人工鱼群算法模拟鱼群觅食的行为，通过个体之间的信息传递和聚群，搜索到最优的解决方案。
在水利工程水资源调度中，人工鱼群算法可以用于调度灌溉系统中的喷灌器和滴灌器，以实现对灌溉水源的最优分配。
例如，可以通过调整喷灌器和滴灌器的布局和工作时间，使得灌溉水源能够覆盖作物的生长需求，减少水资源的浪费。
四、模拟退火算法模拟退火算法模拟金属退火过程，在局部搜索和全局搜索之间不断进行权衡，最终找到最优解。
在水利工程水资源调度中，模拟退火算法可以用于调度流域内不同河道的水量分配，以实现对水资源的优化利用。
例如，可以通过调整河道之间的水流量分配，满足不同地区的用水需求，避免水资源的过度集中或浪费。
综上所述，智能优化算法在水利工程水资源调度中具有重要意义。
遗传算法、粒子群算法、人工鱼群算法和模拟退火算法都可以应用于水资源调度中，通过优化水资源的利用，实现对水利工程的有效管理。
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产水=降水*产水系数
按国家供水标准
特别丰水年保证率=5%
丰水年保证率=25%
平水年保证率＝50％，
一般枯水年保证率＝75％，
特别枯水年保证率=90％。
丰水年=0.22 频率25%
平水年=0.21 频率55%
枯水年=0.19 频率20%
产水系数为=0.23*0.25+0.21*0.55+0.19*0.2=0.211
年
好了不用看了，以上的算法经过大量数据比对，发现并没有什么卵用，降水对特定地区供水影响可以不计，意思是我™白费了一个小时……
下面重来
换个算法
我们采用标准的概率法，哈哈我发明的，怎么样，聪明吧，下面来试试
供水量模型
供水量指各种水利工程为用户提供的水量。
按供水系统分为水利供水工程和自备水源供水工程，自备水源包括工业和城乡供水的自备部分；按水资源性质分为地表水供水工程和地下水供水工程，地表水供水工程按蓄、引、提、跨流域调水四类统计，规定以水库、塘坝为水源的，无论是自流引水或提水，均属蓄水工程供水量，从河道、湖泊中自流引水的，无论有闸坝或无闸坝，均属引水工程供水量，利用扬水站直接从河流、湖泊取水的为提水工程供水量，水井工程供水量即为地下水工程供水量。
可供水量是指不同水平年、不同保证率或不同降水频率条件下通过工程设施可提供的符合一定标准的水量，包括区域内的地表水、地下水、外流域的调水，污水处理回用和海水利用等。
在实际供水规划中，不同的供水对象，应采用不同的供水保证率p。
例如居民生活供水保证率一般大于95％，工业用水保证率取90％或95％，农业用水保证率大于50％或大于75％等等。
供水保证率是指多年供水过程中，供水得到保证的年数占总年数的百分数，常用下式计
算：
p=
m
n+1
×100%
P——供水保证率；
m——保证正常供水的年数；
n——供水总年数。
若某年降水总量大于或等于那一年的年数占统计样本总年数的50％。
当年的供水能够保证，则降水总量大于那一年的也能保证，则其供水保证率为P为50％。
在实际模型中，由于受到社会、经济等方面的原因，没有足够的资金修建基础设施、水利设施，导致供水量低于预期。
在另一方面，有可能因为战争，疾病导致供水中断；更多的还受到国家对水资源调配政策的影响，这决定了他们能从自然界丰富的水资源中获得多少。
因此宏观的供水规划依据地区的发展规划，人口总数，经济总量等决定的需水量，在现实生活中，供水量是相对稳定的数据。
因此依据需水量得到的供水量就不具有实际意义。
因此我们采用评价模型拟合历史供水数据预测未来供水数据，满足下列公式：
V n=V1+V2+V3+V4
N年为当前年，M年为待求年
V：N年供水量
V n：M年供水量
V1：M年地表水供水量，采用历史数据最小二乘法拟合的方式得到；
V2：M年地下水供水量，采用历史数据最小二乘法拟合的方式得到
V3：M年其他水供水量，采用历史数据最小二乘法拟合的方式得到
V4：N年到,年供水量增长量，
V4=V×(1+λ)M−N 5
λ：供水量5年增长率，是水利设施投资周期以及地区发展潜力的共同作用值由此可以得到供水量的模型。