水资源优化配置的多目标模型求解

孙红娟+张力峰

摘要：水资源优化配置就是对现有水资源做科学的规划，实现水资源的可持续开发利用和管理。文章阐述了水资源配置多目标优化模型及其求解方法。

关键词：水资源优化配置；多目标优化模型；求解方法

中图分类号：TV21文献标识码：A 文章编号： 1674-0432（2014）-13-25-11 水资源多目标优化的概念

多目标优化配置从水资源的可持续利用、开发、管理和保护出发，既考虑现实又顾及长远，对现有水资源进行多目标优化，使水资源的配置尽可能最理想。多目标优化配置包括五层含义：优化区域特定；优化以可持续、公平、高效为原则；优化的最终目标是社会可持续发展和水资源可持续利用；优化配置对象为特定区域内的所有可利用水资源；优化配置由非工程措施和工程措施共同实现[1]。

2 多目标优化模型建立

多目标优化模型由决策因子、优化目标、目标函数和约束条件共同组成，三者具有一定的函数关系[2]。

2.1 决策因子与优化目标

决策因子由特定区域内的地形地貌、水源个数、用水需求个数确定。若将用水区域分为n个分区，那么决策因子的数量就等于n×分区水源个数×分区用水需求。

优化目标的确定由经济效益目标、环境效益目标和社会效益目标组成。经济效益目标就是通过优化配水，使区域内的直接经济效益最大；环境效益目标就是优化配水不破坏区域环境，水质污染指标最低，环境污染程度最低；社会效益目标就是供水区域缺水程度最低，用户对供水效果满意程度最高。

2.2 优化模型函数、目标函数与约束条件

包括了三个优化目标的水资源优化配置模型函数为：

MaxF(x)= Max[f1(x)，f2(x)，f3(x)]

Min F(x)= Min[f1(x)，f2(x)，f3(x)]

经济效益目标函数、环境效益目标函数和社会效益目标函数分别为：

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为了确保三个目标函数的值最大限度地满足优化目标，还必须对水源可供水量、输水能力、用户需水量、区域协调发展等条件进行适当地约束和修正。这些约束条件分别为：

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3 多目标优化模型求解

多目标优化模型是一个多变量、非线性的模型，其求解有一定的难度。为了简化求解，我们采用了逐渐逼近的方法，即先进行分区求解，分区优化。再在分区求解的基础上，反复协调各分区求解结果，最终实现整个系统的结果最佳。

3.1 分区求解

将区域分解为k个分区，用已知的分区水源、预定的用水需求及约束条件，进行分区优化。优化采用多目标遗传算法。第k分区的多目标遗传算法优化公式为：

Fk（xk）= [f1k （xk），f2k （xk），f3k （xk）]

3.2系统协调

分区求解得到的解已经是相对优化的可行的解，但对整个区域来讲，它们不是最优解。因此，需要对各分区解进行系统综合协调，进而得到全区域最优解。协调公式与协调约束如下：

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参考文献

[1]李淑芹,高伟,耿志勇.区域水资源优化配置模型应用研究[J].山东水利,2009,(1):28-29.

[2]杜守建，崔振才.区域水资源优化配置与利用[M].郑州:黄河水利出版社,2009.

作者简介：孙红娟，本科学历，吉林省防汛机动抢险队，助理工程师，研究方向：水利水电工程施工管理。