基于遗传算法的水资源优化分配-研究与应用

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1、华中科技大学硕士学位论文2000年以来，随着人口的增长，我国总用水量呈增长趋势，工业、生活用水也在持续增长，农业用水趋于稳定。在今后的一段时期内，在供水量未达极限状态前，我国人均用水应该可以保持稳定。1）农业用水状况我国是农业大国，灌溉农业用水所占的比例从1949年的95%，到1997年的73%，再到2005年的63.6%（如图1-1），虽然下降幅度较为可观，但是仍占据了较高的比重。此外，我国农业灌溉水利用效率较低，灌溉渠系水利用系数为0.45，与欧洲等发达国家0.8的利用系数相比，还有一定的差距，浪费现象比较严重，且节水意识不强，[3]需提倡现代节水灌溉技术的应用。生

2、态1.6%生活12%工业22.8%全国总用水量5633.0亿m3农业63.6%[3]图1-12005年我国用水组成示意图2）工业用水状况我国的工业用水大约占总用水量的20%，工业用水效率总体水平较低，重复利用率仅55%左右，远低于部分发达国家90%的利用率。更加严重的是，工业废水的肆意排放致使许多城市水域污染严重，近50%的城市供水水源达不到卫生饮用水标准。因此，注重工业的“节水减污”将是今后几年内对工业用水改革的重点。1.1.2研究的意义经预测，我国的缺水高峰期将出现在2030年左右，随着社会的不断进步和生产的不断发展，人们对水在质和量两方面的需求将越来越高，但是自然

3、界所能提供的水2华中科技大学硕士学位论文资源量是有限的，所以需求与供给间的矛盾必然存在，而且有增无减。当水资源开发趋于饱和之时，如何充分利用有限的水资源使其满足供需平衡并且不影响水资源的自然更新状态是我们研究的热点问题，这也是水资源优化配置所要关注的方向。对于水资源较为充足的区域，水资源配置的目的是优化产业结构，实现水资源利用效率的提高；而对水资源缺乏的区域，则应关注于各需水单位间的合理分配，以缓解供需矛盾。随着我国用水结构的调整、对环境保护要求的提高，实现生产、生活、生态用水的优化分配，发挥水资源的最大效益等都会体现出水资源优化配置的重要意义。1.2水资源优化配置的研

4、究概述1.2.1水资源配置理论由于社会环境、生产生活的需要，人们在很早以前就已经开始了广泛意义上的水资源规划的活动，水资源配置即通过合理方式对可利用水进行分配使用，它具有多种分配形式。水资源配置在宏观意义上包括流域、区域等各方面的协调，它对洪水的再利用、干旱缺水的解决、水环境恶化的治理等综合规划有着重要的作用；在微观方面，水资源配置是平衡地表水、地下水等水源供水以及生产、生活和生态用水需求的重要手段[4]。我国长期以来意以供定需的原则进行水资源的配置，随着我国工农业生产的大力发展，人们对环境要求的提高，水资源危机逐渐凸显，水资源的配置逐渐与可持续发展结合，成为新的配置理

5、念。1）面向可持续发展的水资源优化配置“既能满足当代人的需求，又不不对后代人满足其需求的能力的构成危害的发展”，至今为止，可持续理论发展了三十余年，它的定义虽简单但其本身却包含着博大内涵和深远意义，它将局部和整体、当代和未来、眼前利益和长远利益结合在一起，提倡人与自然和谐发展，为人类今后的发展做出约束和引导。我国从古时起，就有“天人合一”的思想，道家倡导的与自然协调的思想正是“可持续发展”价值观念的体现，然而，这样的认知一直停留在理论层面，没有具体的指3华中科技大学硕士学位论文标来表明人们怎样做才能符合。如何才能满足可持续发展的要求，这一直以来都是我们关注的问题。对于资

6、源来说，可持续发展就是要对其进行保护和规划，对于不可再生的资源来说，保护尤其重要；而对可再生资源，必须要考虑其承载能力，在保证资源的持续性和完整性的基础上高效合理利用，并且兼顾时空上的公平性，这也是在可持续发展战略中处于重要地位的水资源利用的基本要求。水资源的可持续利用与优化配置密不可分，在今后的一段时间内，除了考虑供需平衡问题和宏观经济问题外，面可持续发展的水资源优化配置已经成为主要的发展方向。在可持续的前提下以发展为目标，强调水资源有效利用的优化配置能够促使社会经济和水资源环境的协调发展，是我们今后的研究目标。2）水资源系统分析方法水资源规划的一般分析方法是系统分析

7、法，以系统为研究对象，运用各种数学方法对其进行全面综合分析，最终求得系统总体优化。系统分析包括系统目的的分析和确认、建立模型、最优化和评价几个步骤（如图1-2），它通常将系统的内部因素选择为决策变量，外部因素作为约束条件，并用数学方程来反映它们之间的相互联系，经过一系列的求解，最终为决策者提供最优系统方[5]案和决策依据。系统建立问题确立目标、可行方案、约束建立、验证模型最优化求解模型否综合分析决策最优方案满意度是建立可行方案[6]图1-2系统分析主要步骤4华中科技大学硕士学位论文水资源系统多为自然系统和人工系统相结合的复合系统，由水资源