基于分质供水的多目标水资源优化配置

第３１卷第２期２　０　１　３年２月水　电　能　源　科　学Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　ＰｏｗｅｒＶｏｌ．３１Ｎｏ．２Ｆｅｂ．２　０　１　３文章编号：１０００－７７０９（２０１３）０２－００３５－０４基于分质供水的多目标水资源优化配置王霭景，李继清，沈　笛（华北电力大学可再生能源学院，北京１０２２０６）摘要：根据不同水源可提供不同的水质及不同用水部门对水质要求不同的问题，结合天津市水资源供需实际情况，考虑当地地表水、地下水、外调水工程、其他水源及考虑工业、农业、生活和生态四类用水，划分北三河山区、北四河下游平原、大清河淀东平原三个子区。综合考虑经济、社会及生态环境多目标效益建立了基于分质供水的多目标水资源优化配置模型，采用大系统总体优化遗传算法求解，配合风险决策分析软件Ｔｈｅ　Ｄｅｃｉ－ｓｉｏｎＴｏｏｌｓ　Ｓｕｉｔｅ（５．５Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ）的Ｅｖｏｌｖｅｒ插件，得出了三个分区的水资源配置方案，结果表明工业用水和生活用水均可得到很好的满足，农业用水和生态用水有所不足。结合优化配置结果分析了相关原因，提出了未来发展建议。关键词：分质供水；优化配置；遗传算法；Ｅｖｏｌｖｅｒ插件中图分类号：ＴＶ２１３．９文献标志码：Ａ收稿日期：２０１２－０５－２８，修回日期：２０１２－０７－１３基金项目：国家自然科学基金资助项目（４０９７１３００）；中央高校基本业务费基金资助项目（１２ＺＸ０４）作者简介：王霭景（１９８６－），男，硕士研究生，研究方向为水电能源与风险管理理论，Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｕｆｅｎｇｃｈｕｉｑｉ＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ通讯作者：李继清（１９７２－），女，副教授，研究方向为水电能源与风险管理理论，Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｑｌｉ６６８８＠１６３．ｃｏｍ　　随着经济的高速发展和人口的日益膨胀，水资源短缺问题愈发成为制约区域可持续发展的瓶颈，而水资源短缺不仅包括资源型缺水，而且水质型缺水问题也逐渐严重。区域内水源提供的水资源质量不同，且不同用水部门对水质要求也各不相同［１］。目前，部分地区可占用大量的优质水源，各用水单位均可无节制采用，而部分地区却只能分配到水质较差的水，甚至饮用低于饮用水标准的水［２］，这严重影响了区域水资源利用效率和用水安全，因此需合理优化配置水资源［３］。分质供水是水资源优化配置的手段之一［４］。当前我国分质供水主要通过不同的供水管道来实现，即水源经过水厂处理之后，不同水质的水经过不同的管道输送到用水部门。实现形式主要分为集中式和分散式，前者为城市统一处理后输送给各用水部门；后者以小区为单位，取水处理后经不同管道供给用水部门。本文采取集中式、双管道分质供水模式，结合水资源配置过程中水质水量供需约束条件，建立基于分质供水的天津市水资源优化配置模型，利用大系统遗传算法总体优化求解，最终得到区域综合效益最大的配置方案。!　基于分质供水的水资源优化配置模型!$!　配置目标设定区域水资源优化配置的目标为经济、社会、生态环境多目标的综合效益最大：Ｆ（Ｘ）＝ｏｐｔ（Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）（１）!$!$!　经济目标以区域内供水净效益最大来表示：Ｚ１＝ｍａｘ∑Ｋｋ＝１∑Ｊ（ｋ）ｊ＝１∑Ｉ（ｋ）ｉ＝１（ｂｋｉｊ－ｃｋｉｊ）ｘｋｉｊｗｋ（２）式中，ｂｋｉｊ为ｉ水源向ｋ子区ｊ用户的供水效益系数，元／ｍ３；ｃｋｉｊ为ｉ水源向ｋ子区ｊ用户的供水费用系数，元／ｍ３；ｘｋｉｊ为ｉ水源向ｋ子区ｊ用户的供水量，１０８　ｍ３；ｗｋ为ｋ子区的权重系数。!$!$　社会目标以区域内总缺水量最小来表示：Ｚ２＝ｍｉｎ∑Ｋｋ＝１∑Ｊ（ｋ）ｊ＝１Ｄｋｊ－∑Ｉ（ｋ）ｉ＝１ｘｋｉｊ（３）式中，