一种考虑多用户需水和多水源供水的水资源配置方法
【专利说明】-种考虑多用户需水和多水源供水的水资源配置方法
[0001] 本发明是一种考虑多用户需水和多水源供水的水资源配置方法，属于水资源优化 配置技术领域。
【背景技术】
[0002] 水资源合理配置是指"在流域或特定的区域范围内，遵循有效性、公平性和可持续 性的原则，利用各种工程与非工程措施，按照市场经济的规律和资源配置准则，通过合理抑 制需求、保障有效供给、维护和改善生态环境质量等手段和措施，对多种可利用水源在区域 间和各用水部口间进行的配置[王浩，秦大庸，王建华，等.黄淮海流域水资源合理配置 [M].北京：科技出版社，2003]"。水资源的合理配置能够解决水资源供需矛盾、各类用水 竞争、上下游左右岸协调、不同水利工程投资关系、经济与生态环境用水效益、当代社会与 未来社会用水、各种水源相互转化等一系列复杂水资源问题，故配置结果的好坏与否直接 影响着最终的决策。而对于整个资源分配体系而言，在追求供需总水量平衡的同时，将供水 水源与需水用户进行分类细化，在满足多目标、不同分配原则下进行配置，能够得到详尽的 用户（或水源）对水资源的分配情况，适用于实际生产中水资源配置的管理和调度。而目 前在水资源优化配置中将用户（或水源）细化分类后进行配水，该过程体系并不完善，本发 明正是为解决运样的问题而研究得出的。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种考虑多用户需水和多水源供水的水资源配置方法，该方 法根据城市用水调查资料，其中包括供水水源、需水用户、用水关系及其内部规则，然后利 用供需平衡关系进行水资源配置，从而解决现有技术存在的问题。
[0004] 本发明采用W下技术方案W实现该目的： 阳〇化]本发明是运样一种考虑多用户需水和多水源供水的水资源配置方法，它包括如下 步骤：
[0006] 步骤1、收集配置区域的基础资料，所述配置区域基础资料包括区域自然气候条件 (主要包括降水量、蒸发量等），水资源总量（包括地表水资源量、地下水资源量、过境水资 源量等），水资源可利用量（包括地表水资源可用量、地下水资源可用量、过境水资源可用 量等），水功能区及水质状况，水资源开发利用现状，区域再生水厂情况，区域社会经济发展 情况及其区域各用户用水定额、供水节点等；
[0007] 步骤2、确定区域供水水源WAT邸(m)、需水用户US邸(η)，用X(i，j)，α= 1，2,. . .，η,j= 1，2,. . .，m)表示第j个供水水源供给第i个用户的水量，即水资源配置中 水量的分配。供水水源与需水用户之间的关系主要包括水源与用户之间的供给关系、水源 之间的补给关系、用户之间的用水优先级、供水水源之间的供水优先级等；
[000引步骤3、采用某些预测方法，对各需水用户不同规划年的需水量WuwfW进行预 测分析；对供水设施、供水量、运行状况等综合调查分析，得出区域各供水水源的供水量 ^water (m) ?
[0009] 步骤4、根据区域水资源开发利用模式和潜力，对应各规划年不同需水方案的要 求，确定不同规划年的配置目标；
[0010] 步骤5、结合研究区域实际情况，全面考虑客观条件、行业标准规范、政策调控等因 素，确定"用户~水源"配置规则，采用某一水资源配置模型进行优化配置计算。
[0011] 进一步的，上述的考虑多用户需水和多水源供水的水资源配置方法，其中，步骤3 包括如下步骤：
[0012] 步骤301、确定需水用户US邸(η)，例如：农业（一产），非农业（二产、Ξ产），城乡 居民生活，居民旅游生活，生态等；
[0013] 步骤302、义用定额法计算各需水用户需水量WuwfW。例如：当义用经济总值计算 农业（或非农业）需水量时，则=农业（或非农业）单位产值用水定额X农业（或非农 业）经济总值；而对于城乡居民生活需水（或居民旅游生活需水），则可采用"居民生活人 均需水定额X人口数"进行计算。其中用水定额部分、经济产值部分、规划年人口数量等可 采用相关模型进行预测，例如：农业、非农业、居民生活等的用水定额可采用GM(1，1)模型、 BP神经网络、多项式模型、指数模型、对数模型等进行预测；经济产值增长规律可采用自回 归求和滑动平均ARIM模型、GM(1，1)模型等进行预测；人口数量可采用采用Logistics函 数、Leslis人口模型进行预测；
[0014]步骤303、确定供水水源WATER(m)，例如：按来水不同，供水水源可W分为专用水 源、公用水源、中水回用水源等； 阳01引步骤304、调查水源的供水能力，确定规划期内供水量。例如：对于某一水 资源配置区专用水库，需要确定不同供水保证率下该水库的可供水量；而对于公用水库，确 定不同供水保证率下该水库可供水量的同时，亦需要依据当地政策调控要求，确定供给该 水资源配置区的水量；对于中水回用水源则需要统计该水资源配置区在规划期内再生水厂 产生的达到某些行业水质标准的再生水总量。
[0016] 进一步的，上述的考虑多用户需水和多水源供水的水资源配置方法，其中，步骤5 中，某一水资源配置模型包括如下步骤：
[0017] 步骤501、构建水资源配置模型，主要包括目标函数、约束条件；
[0018] 步骤502、对单目标函数进行模拟计算。如：对经济目标进行模拟计算，使经济目 标达到最优，则可计算求得经济目标值，W此类推，亦可分别求出社会目标值值、环境目标 值、生态目标值；
[0019] 步骤503、考虑最终配置结果应为同时考虑所有相关目标的满意解，构建多目标评 价函数，求解评价函数的全局最优值，即可得到最满意的水资源配置结果。其中评价函数的 构建，可W采用多种方法，例如：理想点法、线性加权求和法、功效系数法、分层序列法等。
[0020] 步骤504、若寻找到最优解，则将模型运行后的结果记录，将运行得到的Xi,准写 入水资源配置分配表，得到该方案下的水资源优化配置结果；若没有寻找到最优解，则需返 回步骤501，调整"用户~水源"配置规则，或调整配置目标，或重新进行多目标优化计算，直 至寻找到总体效益最优解为止。
[0021] 进一步的，上述的考虑多用户需水和多水源供水的水资源配置方法，其中，步骤 501中，目标函数主要包括： 阳〇巧 （1)经济目标。例如：GDP是衡量城市经济发展程度的重要指标，采用GDP作为城 市的经济目标可w反映城市的发展水平。因此，在模型中可w选用国内生产总值最大作为 主要经济效益目标；
[002引 似社会目标。例如巧W选取城市缺水量最小作为社会目标，能够综合反映社会 的安定团结、人们生活水平的高低；
[0024] (3)环境目标。例如：可W选取重要污染物排放量最小作为环境目标；
[00对 （4)生态目标。例如：生态目标可W设置为生态缺水量最小，其中生态缺水量包括 河道内生态缺水量和河道外生态缺水量。
[00%] 进一步的，上述的考虑多用户需水和多水源供水的水资源配置方法，其中，步骤 501中，约束条件主要包括：
[0027] (1)水源可供水量约束。例如：一般水源可分为公共水源和专用水源，对于公共水 源，约束条件可设置为：供给与其相关子区各个需水用户的总水量不超过其可利用的水资 源总量；对于专用水源，约束条件可设置为：供给该水资源配置区内各个部口的总水量不 超过其可利用水资源总量。
[0028] (2)用户需水能力约束，例如：可W设置用户从水源取得的水量不大于用户的需 水量；
[0029] (3)用户用水保证率约束，为了保证给水系统用户和其它用户用水之间的公平性， 避免各用户用水出现深度破坏，故采用用户用水保证率约束，例如：可W设置某一需水用户 的用水保证率高于规范规定（或政策调控）的某一限值；
[0030] (4)重要污染物排放量约束，例如：可W设置水资源配置区的某些项污染物