泗县地区多目标水资源优化配置模型构建分析,水利工程硕士论文.docx

泗县地区多目标水资源优化配置模型构建分析,水利工程硕士论文水是生命之源，生产之要、生态之基，对支撑区域协调发展具有不可替代的作用。现前阶段，区域取用水困难、供水水质难以保障等用水问题越发成为阻碍区域可持续发展的重要因素。为此，对区域水量开展优化调配研究，科学合理配置区域有限水资源，可在一定程度上缓解区域用水冲突问题。基于此，本文以安徽省泗县为研究区，考虑各用水部门和供水水源之间的配水关系，及供需水约束条件，选取经济效益最大、社会缺水量最小和污染物排放量最小为目的函数，建立泗县地区多目的水资源优化配置模型。模型采用NSGA-算法求解，根据生成的Pareto最优解集和多目的规划特点，确定了在不同保证率下，各规划年水资源配置方案。主要内容及成果如下： 1选取2021年为现在状况年，对现在状况年泗县水资源开发利用程度评价，调查分析区域多年供需水变化经过，并结合以现在状况年生活、工业和农业等用水指标进一步讲明现在状况年泗县用水水平。 2综合分析泗县各规划、成果、公报等资料，在现在状况年基础上，选取2025年、2030年和2035年为规划年，对规划年经济、农业、人口等发展指标进行预测，采用定额法预测不同规划年需水量。并在现在状况年供水工程基础上，预测了在不同保证率下，各规划年可供水量。通过对规划年供需平衡分析可知，在保证率为P=50%、P=75%下，规划年区域取用水均可知足，不存在缺水现象；在保证率为P=95%下，区域供需水矛盾冲突，各规划年将出现不同程度缺水现象。 3确定模型各参数，采用NSGA-算法求解模型，根据生成Pareto最优解集及多目的规划特点，确定水资源优化配置方案。优化配置结果表示清楚：在P=95%保证率下，各规划年总缺水量和缺水率分别为2485万m?、3331万m?、3600万m?和11.6%、14.5%、15.1%。与常规水资源配置方案相比，各规划年P=95%保证率下全县缺水率分别下降了1.0%、2.0%和2.7%。最后，针对规划年不同程度缺水现象，提出了泗县水资源合理开发利用的建议与对策。 本文关键词语： 泗县；多目的；水资源优化配置；NSGA-算法。 Abstract Water is the source of life, the key to production and the base of ecology, it playsan irreplaceable role in supporting regional coordinated development. At present, thewater problems such as the difficulty of regional water intake and water qualityguarantee have become the important factors hindering the sustainable development ofthe region. Therefore, carrying out research on the optimal allocation of regional waterresources, scientifically and rationally allocating limited water resources, caneffectively alleviate the crisis caused by water shortage. Based on this, this paper takesSixian County of Anhui Province as the research area, considering the waterdistribution relationship between water use departments and water supply sources, themaximum economic benefit, the minimum social water shortage rate and the minimumpollutant emission are selected as the objective functions, establish a multi-objectivewater resources optimal allocation model in Sixian County. The model was solved byNSGA - algorithm, according to the generated Pareto optimal solution and multi-objective programming characteristics, the water resources allocation scheme of eachplanning year is determined under different guarantee rates. The main contents andachievements are as follows: (1) Selecting 2021 as the current year, the development and utilization degree ofwater resources in Sixian county is evaluated, based on the actual water supply andwater demand for many years, the supply and demand trends of water sources and wateruse sectors are analyzed, the water consumption level of Sixian County is furtherillustrated by the water consumption indexes of living, industry and agriculture in thecurrent year. (2) Comprehensive analysis of the planning, achievements, communiques andother materials of Sixian County, on the basis of the current year, 2025, 2030 and 2035are selected as the planning years. Forecast the economic, agricultural, population andother development indicators in the planning year, water demand in different planningyears is predicted by quota method. And based on the current year water supply project,the available water supply in each planning year is predicted under different guaranteerates. Through the analysis of the balance of supply and demand in the planning year,we can see that, under the guarantee rate of P = 50% and P = 75%, the regional water intake in the planning year can meet the demand, and there is no water shortage; whenthe guarantee rate is P = 95%, conflict of regional water supply and demand, and watershortage will appear in different degrees. (3) The parameters of the model are determined, and the optimal allocation schemeof water resources is obtained by solving NSGA- algorithm. According to thegenerated Pareto optimal solution and multi-objective programming characteristics,Determine the optimal allocation scheme of water resources. The optimal configurationresults show that: under the P = 95%, the total water shortage and water shortage ratioof each planning year are 19.44 million m3, 26.93 million m, 28.59 million m3and11.6%, 14.5% and 15.1% respectively. Compared with the conventional waterresources allocation scheme, under the assurance rate of P = 95% in each planning year,the water shortage ratio of the whole county decreased by 1.0%, 2.0% and 2.7%respectively. Finally, in view of the water shortage in different degrees in the planningyear, this study also put forward the suggestions and countermeasures of reasonabledevelopment and utilization of water resources in Sixian County. Keywords: Sixian County; Multi objective; Optimal allocation of water resources; NSGA - algorithm。 文章为硕士论文，如需全文请点击底部下载全文链接】 1.2 、国内外研究现在状况. 1.2.1、国外研究现在状况. 1.2.2、国内研究现在状况 1.3 、研究内容及道路. 1.3.1、 研究内容. 1.3.2、 技术道路. 第2章 研究区域大概情况. 2.1、自然地理大概情况. 2.1.1、地理位置. 2.1.2、地形地貌. 2.1.3、 气候气象. 2.1.4、 水文地质. 2.1.5、 河流水. 2.1.5.1、 河流. 2.1.5.2、 湖库. 2.1.6、土壤类型. 2.2、社会经济发展大概情况. 2.2.1、人口. 2.2.2、国民经济. 2.3、本章小结. 第3章 水资源量及开发利用状况. 3.1、水资源量. 3.1.1、地表水资源量. 3.1.2、地下水资源 3.2、水资源开发利用现在状况. 3.2.1、供水工程及供水能. 3.2.2、现在状况年用水量 3.2.3、现在状况年供水量. 3.2.4、开发利用程度. 3.2.5、现在状况年用水水平及效 3.3、本章小结 第4章 供需水预测. 4.1、需水预测. 4.1.1、需水预测内容. 4.1.2、需水预测方式方法. 4.1.3、生活需水量预测. 4.1.4、工业需水量预测. 4.1.5、农业需水量预测. 4.1.6、环境需水量预测. 4.1.7、 需水总量. 4.1.8、需水构造分析. 4.2、供水预测. 4.2.1、地表水源可供水量. 4.2.2、地下水源可供水量. 4.2.3、中水回用可供水量. 4.2.4、可供水总.量. 4.3、 规划年供需平衡分析. 4.4、本章小结 第5章 多目的水资源优化配置模型构建及求解 5.1、多目的水资源优化配置理论简. 5.1.1、多目的规划法. 5.1.2、水资源配置理论. 5.1.3、多目的水资源优化配置理论. 5.2、多目的水资源优化配置原. 5.2.1、可持续发展原则. 5.2.2、公平公正原则. 5.2.3、有效保卫原则 5.3、多目的水资源优化配置模型构建. 5.3.1、目的函数 5.3.2、约束条件. 5.3.3、多目的水资源优化配置总体模型. 5.4、多目的水资源优化配置模型求解 5.4.1、模型参数确定. 5.4.2、 NSGAI算法原理 5.4.3、模型运行结果 5.4.4、优化配置结果分析 5.5、本章小结. 结 论 本文以泗县为研究对象，开展泗县区域水资源优化配置研究。以2021年为现在状况年，以2025年、2030年和2035年为规划年。首先，对现在状况年泗县水资源条件及现在状况年生活、工业、农业和环境用水水平及用水量分析。基于现在状况年泗县地区整体用水水平、区域发展状况、以及现在状况水资源开发利用程度等基础上，通过综合考虑各项发展规划和措施，分别预测了各规划年在保证率分别为P=50%、P=75%及P=95%下的生活、工业、农业和环境需水量。需水预测结果表示清楚：规划年间，随着区域人口数量提升、区域经济发展加快、以及人们对环境改好心愿的加强等，区域生活、工业和环境需水量均呈现出增长趋势；而农业需水量随农业节水力度的加大等呈明显减少趋势。其次，在现在状况年水利工程基础上，结合各项水利发展规划，预测了各规划年不同保证率下区域水源的可供水量。通过供需平衡分析，2025年、2030年、2035年在保证率P=50%、P=75%下，全县正常生活、发展等需水可得到正常知足，区域不存在缺水显现；在P=95%保证率下，各规划年将会出现不同程度缺水现象。最后，为保证规划年研究区域整体协调可持续发展，基于多目的规划方式方法，以供水经济净效益最大、社会缺水量最小和污染物排放最小为目的，综合考虑了泗县区域供水水源的实际供应状况、区域取用水需求等，建立了泗县地区水资源多目的规划模型。采用NSGA-算法求解该模型，根据生成的Pareto最优解集，基于多目的规划特点，得出了在不同保证率下，各规划年水资源优化配置方案。为泗县水资源综合规划与管理，以及该区域经济-社会-资源可持续发展提供一定指导意义。主要成果如下： 1综合区域各项发展规划和措施，分析区域经济社会发展变化态势。在现在状况年基础上，对规划年间区域经济社会发展指标进行预测，并采用定额法预测了不同规划年各保证率下生活、工业、农业和环境需水量。规划年2025年、2030年、2035年在保证率分别为P=50%、P=75%、P=95%下，区域需水总量分别为16930.1万m3、20212.3万m3和23805.8万m3；8588.8万m3、21728.8万m3和25451.2万m3；19978.1万m3、22802.5万m3和26471.7万m3。考虑现在状况年区域供水能力以及规划年需水要求的增加，结合区域水利工程规划，预测了不同规划年各保证率下供水水源的可供水量。规划年2025年、2030年、2035年在保证率分别为P=50%、P=75%、P=95%下，可供水量分别为22484.6万m3、21820.5万m3和20934.9万m3；22916.2万m3、22207.1万m3和21261.5万m3；23514.7万m3、22760.6万m3和21755.0万m3。根据供需水预测结果进行了供需平衡分析。 2在供需水量预测的基础上，根据泗县水资源供应条件和区域需水要求，基于多目的规划方式方法，建立了以经济效益最大、社会缺水量最小和污染物排放最小的泗县地区水资源优化配置模型。 3通过对模型求解，根据生成的Pareto最优解集，基于多目的规划特点，考虑可持续发展要求，综合确定了各规划年不同保证率下水资源优化配置方案，并从用配水量、缺水量等方面分析了优化配置结果。与常规水资源配置方案相比，各规划年P=95%保证率下，优化配置后的方案总缺水率分别下降了1.0%、2.0%和2.7%。 以下为参考文献.