基于遗传算法的区域水资源-优化配置的研究与应用

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1、华中科技大学硕士学位论文1680033m，1995年下降为7300m，预计到2025年，全球年人均拥有水资源量约为[6]48003。在国家之间由于经济发展水平的差异，能够供人每天使用的水量也存在m较大差异，美国人均日使用水资源量达500~600L，而分布在非洲及亚洲的广大不发达国家居民人均日用水量不到50L。据1990年9月在新德里召开的联合国发展计划会议的结论表明，1975年有19个国家缺乏可靠的家庭及灌溉水源。这一严峻的现实，不仅是对科学家，对任何从事水资源相关工作来说都是一场严格的考验。联合国最新提供的水危机数据表明，目前全球有1/3的人口生活在缺水地区，如果任由这一现状发展下去，到20

2、25年将会有2/3的人口缺乏足够的生活用水，全球1/5的人口将只能饮用不符合安全标准的水，平均每天将会有6000人死于引用不安全用水导致的各种疾病。这一情况在亚洲将更加严重，据估计每3个人中就会有1[7]个人得不到安全用水。大量事实表明，目前全世界淡水资源紧张并且水污染现象严重，这种现状不能不使人们感到深深的忧虑。20世纪中叶以来，全球淡水需求量的增长超过了水资源的供给量的增长；另一方面，由于对水资源的过度开发、盲目浪费和污染，导致可以利用的水资源量越来越少，这造成了水危机朝着越来越严重的方向发展。可以确定的是，在21世纪，水资源危机将会同上世纪下半页爆发的能源危机一样，成为深刻影响人类社会发

3、展的重大危机，这预示着水资源将会成为全球争夺最为激烈的自然资源。1.1.2我国水资源状况我国淡水资源总量为2.8万亿3m，约占世界淡水资源总量的6.7%，居世界第六位；参照1997年我国总人口数量，可以得出我国人均淡水资源占有量只有22003m，仅相[5]当于世界人均占有量的1/4，相当于美国人均占有量的1/6，巴西人均占有量的1/9。在有确切水资源数据的全球153个国家中，我国人均占有量排第121位;到21世纪中[6]期我国人口将到达16亿，到时人均水资源量将更加紧张。从地理分布及区域分布来看，我国水资源分布极不合理，在我国形成了南方水多，耕地、矿产少；北方水少，耕地、矿产多的不利局面。由于

4、近些年来我国经济社会发展速度较快，产生的大量工业和城市废污水排放量日益增加，但是污水处理率低，造成我国水体污染比较严重。据统计，1980年我国工业和城镇废污水排放总量约为310亿吨，到1998年[7]增长为593亿吨，且80%以上废污水未经处理遍直接排入江河湖库。目前我国南方2华中科技大学硕士学位论文地区由水质污染导致水质型缺水的情况越来越严重。另外，由于季节性、区域性干旱对国民经济造成的损失也越来越严重。综上所述，一方面，我国水资源区域分布不均衡，人均占有量少；另一方面，由于长期以来对水资源开发利用缺乏正确的认识，造成了对水资源的巨大浪费和严重的破坏，再加上气候条件等因素的作用，这些现状对我

5、国社会经济发展产生了严重的影响。因此，我们必须提高对水资源的利用水平，通过对水资源的优化配置，促进我国经济、社会、环境的协调可持续发展。1.2水资源优化配置理论的研究情况1.2.1国外研究状况..国际上较早就开展了对水资源优化配置方面的研究。20世纪40年代Masse提出的水库优化调度理论，第一次采用系统分析方法，实现水资源优化配置。自此之后，20世纪50年代以来，国外在水资源优化配置理论方面的研究进展较快，1950年美国总统水资源政策委员会的报告是最早阐述了水资源开发、利用和保护各个环节的[8]报告。这个报告发布之后，促进了以行政部门为主体的水资源调查研究工作的发展。国际上对水资源优化配置具

6、体方法的研究开始于20世纪60年代，科罗拉多等几所大学的研究人员以优化配置的思想为指导，对研究区域进行了未来需水量的预测，[9]在此基础之上，对如何满足未来需水量的方法进行了研究。20世纪70年代以来，随着数学规划技术的不断发展，以及将计算机技术与水资源分配技术相结合，这个领域里面研究成果逐渐增多。比如,Yeh于1985年采用系统分析技术对水库调度和管理相关技术做了全面的表述，他将水资源配置中用到的线性规划、非线性规划、动态规划、模拟技术等分别加以区分，系统的论述了各种系[10]统分析技术。Willis于1987年以缺水损失最小为目标函数，在供水费用最小或供水量小于所需水量的条件下采取线性规划

7、方法，研究了地表水资源的运行及管理问题，与此同时，他还采用SUMT法对水库运行与地下含水层的混合调度课题做了研[11]究。进入到20世纪80年代后期，随着水资源污染问题的日益严重，这一问题逐渐被人们重视起来，表现为，在水科学研究中开始将水质与谁量统一起来考虑，引入[12,13]水质因素的水资源优化配置方法的研究应运而生，逐渐有了比较大的发展。在3华中科技大学硕士学位论文此之前经常所采用的以供水效益