区域水资源优化配置的研究方法及趋势分析
哈尔滨市水资源优化配置方案研究
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［ 收稿 日期 ］ ２ １ ０ ０ ０— ９—１ ８ ［ 作者简 介］ 郭 胜（ ９４一） 男 ， 龙江伊春人 ， １６ ， 黑 教授级高级工程 师 ， 学士 ， 在读硕士研究 生 ； 李 龙江哈尔滨人 ， 教授 ． 副
欣 （９ ８一） 男 ， １６ ， 黑
１ ２３ — １
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各 水 平 年 可供 水量 分 析
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。
水资源合理配置研究现状与发展趋势
水资源合理配置研究现状与发展趋势作者：郭旭阳杜娟来源：《城市建设理论研究》2013年第23期【摘要】水资源供需矛盾日益加剧,生态环境的恶化给人类一次次敲响警钟, 人类必须抛弃一味追求区域经济的单程、消耗的传统经济发展模式, 取而代之为现代循环、生态的可持续发展模式。
【关键词】水资源合理配置现状中图分类号：TV21 文献标识码：A 文章编号：【前言】水资源危机是困扰世界的三大危机之一, 目前世界上约有80 多个国家、40%的人口面临缺水问题。
水问题严重制约21世纪全球的经济和社会发展, 并可能导致国家间的冲突。
中国是世界上最为缺水的国家之一, 人均水资源占有量仅为世界平均水平的1 /4, 每亩耕地占有的水资源量仅为世界平均值的80%。
我国水资源不仅总量缺乏, 而且时空分布也很不均匀。
从水资源的时间分布来看, 年际年内变化很大。
长江以南的中等河流, 最大与最小年径流量的比值在5以下, 北方则在10以上。
水资源的年际变化差异还表现在, 径流量存在明显的丰枯交替及连续数年出现丰水或枯水的现象。
径流年内分布也很不均匀，年径流量中连续4个最大月所占的比例, 长江以南及云贵高原以东的地区为60%左右, 西南地区为60%～70%,长江以北则为80%以上, 海河平原高达90%。
径流年际年内分布情况, 给水资源的开发利用带来很大的困难。
1、水资源合理配置含义辨析水资源合理配置是一个极其复杂的系统工程,随着人们的认识水平提高和科学技术的不断发展以及水资源合理配置实践的不断深化, 水资源合理配置的概念逐步明确, 其内涵日益丰富。
在探索如何合理配置水资源的过程中, 人们逐渐认识到, 水资源配置的客观基础, 是“社会经济—资源—生态—环境”复杂巨系统中宏观经济系统、水资源系统、生态系统以及环境在其发展运动过程中的相互依存与相互制约的定量关系, 这一关系集中体现在用水竞争性和投资竞争性上。
水资源优化配置的目标,是兼顾水资源开发利用的当前与长远利益、兼顾不同地区与部门间的利益、兼顾水资源开发利用的社会、经济和环境利益, 以及兼顾效益在不同受益者之间的公平分配。
城市多水源联合供水优化配置研究
城市多水源联合供水优化配置研究摘要：水资源优化配置通常涉及“水资源—社会经济—生态环境”这一复杂的巨系统，影响因素多，用水目标多，因此在进行水资源优化配置时需要统筹考虑多因素，力求寻找多目标协同配合下的最大综合效益。
对于多目标优化配置的求解方法，常用一般有两种：一是将多目标优化问题转化成单目标优化问题进行求解，此方法一次只能求得一个解，效率低下；二是利用启发式智能算法对多目标数学模型进行求解，得到方案解集，通过对解集中方案的筛选得到多目标问题的最优解，一次可以获得多个解，效率高，求解快，受到国内外诸多学者的关注。
本文主要分析城市多水源联合供水优化配置研究。
关键词：水资源配置；多目标优化；多目标模糊优选模型引言水资源短缺问题已经成为社会经济及全球可持续性的重大问题，其严重威胁人类生存及经济发展。
在2019年联合国发表的《世界水发展报告》中提出全球面临水资源短缺问题的人口数约占总人口数的25%，人类正面临全球性的水危机。
近年来，对稀缺水资源的过度使用和管理不善正在加剧水资源的供需矛盾，导致多用水户用水竞争激烈。
因此，通过水资源优化配置，使得有限的水资源可以合理的分配给多目标用水户，对于维护地区和平稳定、促进地区经济可持续发展至关重要。
1、供水工程管理与水源地保护问题分析尽管加强了供水项目的建设和改进，有效地满足了人民的用水需求，但在项目管理和水源保护方面仍然发现了许多问题，对供水项目的稳定性和可持续性产生了严重影响。
具体表现如下:(1)管理系统不完善。
缺乏持续有效的水管理机制，特别是在建筑工程完成后，严重影响了供水项目的运作和效率，也无法有效解决相关的生计问题。
(2)由于供水有限，建筑工地分散，特别是在农村地区，这些特点更加明显。
缺乏中央供水系统也使管理工作复杂化，最终造成供水分散的局面，只限于生活用水和灌溉用水，而城市用水较少。
(3)供水工程缺乏安全。
一方面，作为经济发展进程的一部分，水资源污染、某些地区的环境损害以及缺乏适当的科学标准来处理家庭废物，都是水资源污染的因素，威胁着水资源的安全和水资源的稳定与和谐发展另一方面，设备老化，经过长时间使用后，可能会过时，如果不及时维护，可能会影响正常用水和供水项目的效率。
水资源优化配置研究的进展与展望
源 的开 发利用水平与 区域 经济发展阶段 和发展模 式密切 相关 ，
比如 ， 经济的发展有利 于水 资源开发投 资的增加 和先进技 术 的
应用推 广 ， 必然影 响水 资源 开发 利用 水平 。因此 ， 资源 可供 水 水量是 随经 济发展相依托 的一个 动态变化量 ， 以供定需 ” “ 在可 供水量 分析时与地 区经济发展 相分离 ， 有实 现资源 开发与经 没 济发展 的动态协调 ， 可供 水量 的确 定显 得依 据不 足 ， 可能 由 并 于过低 估计区域发展 的规 模 ， 区域经 济不 能得 到充 分 发展 。 使
论 应 运 而生 。
２ 水 资源优 化 配置 理论 研究
２１ “ ． 以需 定 供 ” 水 资 源 配 置 的
基 于宏观 经济 的水资 源优 化配置 ， 过投入 产 出分析 ， 通 从
区 域 经 济结 构 和 发 展 规 模 分 析 人 手 ， 水 资 源 优 化 配 置 纳 入 宏 将
这种配置理论 也不适应经济发展 的需要。 ２ ３ 基 于 宏 观 经 济 的水 资 源 配 置 ．
来看 ， 随着社会经济 的发展 提高 ， 农业 用水 将大 量被 工业 和生
活 用水 所 取 代 。 另 一 方 面 则 是 提 高 水 的利 用 资源 优化 配置
水 资源优化 配置是指在一个特定流域 或区域 内 ， 工程 与非
工 程措 施 并 举 ， 有 限 的不 同形 式 的水 资 源 进 行 科 学 合 理 的 分 对
突 出、 。
２２ “ ． 以供 定 需 ” 水 资 源配 置 的
“ 以供定需 ” 的水资源配置 ， 以水资源 的供 给可 能性进行 是 生产力 布局 ， 强调 资源 的合理 开发 利用 ， 以资 源背景 布置 产业
水资源优化配置对策探讨
水资源优化配置对策探讨摘要：水资源优化配置是指遵循可持续开发、高效、公平、节约等原则，在有效保护水资源、合理增加供给及抑制需求的情况下，采取非工程和工程措施统筹调配特定区域范围内的水资源，以满足经济、环境、人口与资源协调发展对水资源在质量数量、空间、时间上的要求，实现水资源的永续利用及其效益最大化。
配置过程中充分考虑经济发展趋势对水资源的要求以及水资源开发利用现状、条件，协调经济社会发展模式与水资源布局，明确总体配置策略，提出各分区土地利用调整与产业发展方向、水资源利用方式与开发重点、水资源配置格局与社会管理要求等。
关键词：水资源；优化配置；对策引言水是生命之源，离开水后任何地球生物都将无法生存。
随着人类工业文明的不断发展，工业污染极大的影响了水资源的品质。
水源污染、水资源枯竭以及水资源分布不均等问题对人类社会发展产生了不利的影响，解决这些问题是推动人类社会健康发展的重要一环。
我国水资源分布不均，呈现南多北少、东多稀少的分布特点，并且随着工业发展水源污染问题极为严重。
近年来国家高度重视水资源保护工作，并制定了许多保护水资源的措施，在一定程度上缓解了水资源短缺、枯竭和污染问题，但是水资源管理和保护工作依然不容乐观。
1实现水资源优化配置的必要性实行自然资源合理配置，其主要的目的是为了能够进一步弥补中国自然资源先天不足、自然资源紧张问题严重的必然选择，其中主要包含了科学合理进行对区域自然资源的有效利用节约环境保护，包括及时科学合理的进行外河域补水。
实行水资源优化配置，主要的目的是为了改善当前中国自然资源对生态环境严重污染状态的实际需要，与此同时，也包含了建立生活生产中和自然环境与水质管理相关的法律制约，和利用行政手段和经济技术手段推动水污染物资源化的政策措施。
实行水资源优化配置是当前中国经济可持续发展的基本要求，外流域地区补水是条件，合理利用和节约保护本区自然资源也是前提，二者相互促进，甚至可以互补。
馆陶县水资源优化配置研究
水 、 运河 水 、 水北 调水 、 卫 南 再生 水及 地 下 水 。２ １ ０５ 年可供 水量是 在 ２ ｏ ０ ５年现状 年 的基 础上 ． 考虑 到 对 现有工 程加 固配套和更 新改 造 、新 建工 程投 入运 行 和非工 程措施 实施 的情 况下 确定 的 ，各 种水 源 的可 供水量 见表 １
３承德 市水 文水 资 源勘 测 局 ， 北 承 德 ． 河
摘 要： 目前， 水资源 日益 紧缺 ， 供需矛盾尖锐 。如何合理配置本 区域 内的有限水资源， 以实现社会 、 经济及环境 的协 调发展成为摆在水资源管理 者面前的一个首要 问题。以 ２０ 年为现状水平年、０ ５ ０５ ２ １ 年为规划水平年 ， 对馆陶县规划 水平年 Ｐ ５ ％ Ｐ ７ ％２ ＝ ０ 和 ＝ ５ 种保证率情况下的水资源量通过建模进行优化 配置 ， 并用 Ｍａａ ｄｂ软件进行求解 ， 得到水资 源优化配置结果， 而为水资源管理者提供 参考。 从
考虑 到农业 节水措 施 的实 施和参 照 《 河
２１ 生 活 需 水 量 预 测 ．
额》 的基础上 确定 的 ， 系有效利 用系 数 由现状年 的 渠 ０５提 高到 Ｏ８ 。成 果见表 ４ ． ．５ 。
表 ４ ０ ５ 馆陶县 农业 需水量 ２ １ 年
水 资源进行 优化 配置 ， 以实现水 资源 的可 持续 利用 ，
２２ 工业 需水量 预测 ．
工 业需 水量采 用定 额法 ， 增 加值是 参 照《 工业 邯 郸 市 国 民经 济 和社会 发 展第 十个 五年 计划 纲要 》 确 定 的 ；万元工 业增 加值用水 定额 主要 依据技 术发展
水 平 和工 业 节水 的 “ 济标 准 ” 考 虑 了新建 企业采 经 、 用 节水新 技术 等 因素确定 的 。成果 见表 ３ 。
浅谈水资源合理配置及其进展
浅谈 水 资源合理配置 及其进展
孙 丽群
（ 穆棱 市水政水资源管理委 员会办公室， 黑龙江 穆棱 １ ５ ７ ５ ０ ０ ）
摘 要 ：水资源的合理配 置是 实现水资 源可持 续发展 的重要 的手段。合理地配置水资 源对很 缺少水资源的国家及地 区来说 非常重 要 。本文主要从 水资源合 理配置的理论 方法、 水资源合理配置的重要性及其历程 、 水资源合理 配置的进展等方面来进 行展 开， 为我 国水资 源如何 可持 续发展 以解决水 资源的 匮乏作 出分析。 关键词 ： 水资源 ； 合理 配置 ； 进展
３ ． １国内对水资源合理 配置 主要 的理论和方法 黄河水利委员会在 １ ９ ９ ８ 年进行 了 “ 黄河 流域水域 资源合理 分 水 资源短缺和水 环境 恶化的影响。通过对水资源 的合理 配置 ， 使得 配及优化调度研究 ” ， 综 合分 析了区域经济发展 、 生态环境保护 和水 水 资源在不 同的区域 和用户之 间进 行有效的分配 ， 从 而实现水资源 资源条件 ， 是我 国第一个针对全流域进行 的水资源配置研究。 在“ 黄 的可持续发展。刚开始 ， 水资源合理配置是针 对资源短缺地 区而言 淮海水 资源合理配置研究 ” 中， 第一次 系统地 阐述 了基 于流域水 资 的， 而后来也慢慢地深入到 了水资源丰 富的地 区。水资源合理配置 源可持续利用的系统配置方法 。 其核心 的内容是在国民经济用水过 由于在经济 、 环境和生态等方面起到 的重要作用 而慢慢 地引起了大 程和流域水循 环转化过程两个层 面上分析水量 亏缺态势 ， 并在统一 家对水 资源合理 配置 的研究 。 由于水 资源 的配置与人类 的生活结合 的用水竞争模 式下研究 流域之 间的水资源配置问题。 国内对 流域水 得更加 紧密使得水资 源配置 的结构更加 的复杂 。 因此要求对水资源 资源配置的理论研究 主要从 配置 目标 、 配置水源用户关系上进行 了 的配置进行合理 的规划 。 分析 ， 从最初 “ 以需定供 ” 的水量分配和供需平衡发展到 以水资源开 水 资源合理 配置是指在一个 特定 的流 域或者 区域 内以可持续 发治理为整体 目标 ， 尝试以可持续发展 的理念实现流域和 区域 的水 发展 为总原则来 对有限 的不 同形 式的水资 源通过与 非工程措施 在 资源合理 配置 。 各用水户之 间进行科学分配 。 水资源合理配置主要包括在需 求上通 ３ ． ２ 国内模型软件化方法研 究 过调 整产业结构 建设节约型经济 并抑制需水 量 的增 长势头来适 应 在研究水资源合理配置 的理论和方法 的同时 ， 作 为实现水资源 较为不利 的水资源条件 。在供 给方 面则要协 调好 各项竞争性用水 ， 配置 的重要工具 ， 其模 型的研制是很有必要的 。模 型软件能够使得 加强管理措施来改变水资源的天然时空分布来适 应生 产力 布局 。 只 模 型工具得到推广和应用 ， 在信 息爆 炸的时代 拥有模 型软件能够高 有两个方面相辅相成才能够促进区域水资源的可持续 发展 。 效 的完成相关 的研究 。 从“ 八 五” 攻关开始基于宏观经济 的华北水资 ２ 水资源合理配置的主要研究历程 源配置模型 的研制 成功到能够将 系统 划分为相关关联 的功 能的模 当今 中 国首先要解决 的问题之一 就是北方 地区 日趋 严重 的缺 块并 实现模块 间分 层次为实现水 资源合理配置模 型的软件化提 供 水和生态环境 的变化 。为 了解决这一 问题 ， 国家将解决北方地 区的 了技术性基础 。在 当今我国水资源严重短缺 、 水生态环境严 重恶化 水 资源问题进行 了重点的研究 ， 并 专门制定了科技攻关项 目来研究 的情 况下 ， 虽然 国内的学 者花 了很大的功夫进行研 究 ， 但是 由于技 水 资源配置的基本原理及与社会经济发展 的关系及解决措施 ， 使得 术水平及设施设备的限制导致应用模型适用的范围很有限 ， 与国外 对水资源配置的理论形成 比较 完整的体 系。 对水资源合 理配 置的主 的研究水平依然存在着很大的差距 。 一 要 研究 历程是从 １ ９ ８ ３国家将 《 华 东地 区水资源评价和开发利用研 总 而言之 ， 从水资源合理配置研究 的发展 历程来看水资源合 理 究》 列为 “ 六 五” 国家科 技攻关 项 目 第３ ８ 项开始 ， 到“ 七五 ” 列 为第 配置要充分地考虑到水资源配置的综合性 ， 要 系统 的分析流域 中各 ５ ７ 项 国家科技 攻关项 目对“ 四水 转化” 与地 表水地下水联 合配置攻 子 区域 自身水资源条件 和水资源供需 特点来为 区域发 展总体布局 关， 到“ 八五” 基于 区域宏观 经济 的水资源 配置的攻关项 目《 黄河治 提供参考 。要加强对生态和环境方面需 求的考虑 ， 要能够考虑 到可 理 与水 资源开发利用》 中进一步研究 了基 于宏 观经济水平的水资源 能会对生态环境造成破坏 ， 要提前采取预 防措施来预 防。要提高决 合 理配 置理论 和方法 ， 到“ 九五” 基 于二 元水循 环模式和面 向生态 的 策方案的 比选和配置效果的评 价水平 ，配置方案的选 择要设计 宽 ， 水 资源配置 攻关研究提 出内陆河流域 的水 资源二元 演化模 式及相 决策 因素等各方面的因素都得 考虑 。 要提高配置分析工具和系统 的 应 的水 资源评价层次化体 系 ， 到“ 十五” 基 于实时调度 水资源配置与 软件技术水平 ， 提高处理数据的精度 和速度 。 今后 ， 我国需要加强对 调控 以“ 模 型 一配 置 一评价 一调度 ” 为基本 环节 的流域水 资源调配 水量水质联合控 制下 的水 资源 配置理论 和方 法来 进行 环境 、 水质水 四层 总控结构 ， 再到“ 十一五 ” 基于 Ｅ Ｔ的水 资源调整 配置 提出流域 量方面的联合配置的研究 。 要结合宏观多 目 标经济分析模型。 分布 水量平衡 和允许耗水量 的概念 ， 指 出水资源配置 的核心在于分析给 式水文模型构建 以流域水循环模拟平 台为基 础的水 资源配置 ， 实现 出合理 的区域 和行业水资源消耗量 。 现在对未来水资源配置的重点 水资源评价 一模拟 一配置 一调度 的一体化决策系统。 要提高水资源 突破方 向——水量水质联合配置与调控方 向发展 。 配置的动态性分 析。 要在技 术水平 突破单纯的使用优化模型或模拟 目前我 国的水资源配置研究成果都 是针对水量进行 ， 较少考虑 模 型的思路 。只有通过这样 ， 才 能够推进水资源的合理配置。 不 同水户对水质 的要求 。 已有 的水资源配置集 中在水资源量的高效 参考文献 和合 理利用方 面 ，形成 了以水 资源数量为 主的优化 配置理论 和方 ［ １ ］ 龙训建， 钱鞠， 梁川． 基 于主成分分析 的 Ｂ Ｐ神经 网络及其在 需水预 法， 解 决了有限水资源量实现最大经济效益 的问题 。现有 的水 资源 测 中的应用ｆ Ｊ ］ ． 成都理工大学学报 （ 自然科学版 ） ， ２ ０ １ ０ （ ２ ） ． 合理配置 中 ， 比较重视资源数 量的调节与控制而忽视 了水 资源质量 【 ２ 】 马兴华， 左其 亭． 水 资源分配模型及模 拟求解技 术ｆ Ｊ 】 ． 南水 北调 与 的调控 。要符合水质水量统一管理 的要求 ， 就要将供水 、 用水 、 排水 水利科技 ， ２ ０ ０ ９ （ ５ ） ． 和水资源质量管理有机地结合起来 。 基于分质 的供水的水量水质合 【 ３ 】 郑 江丽， 李 兴拼 ， 范群芳． 南方经 济跨 越式发展 地 区水 资源合 理配 理配置模型和方法是今后 的研究方 向之一 ， 配置方案合理性评 价同 置理论研 究［ Ｊ 】 ． 人 民珠江， ２ Ｏ Ｌ Ｏ （ ６ ） ． 样也是流域水资源调配理论 的重要组成 。 以合理配置方案及其提供 的规则为决策依据 ， 在决 策过程 中辅 以滚动修正 的水量水 质联 合实 时调度方案是值得研究的 。 ３ 水资源合理配置的进展