用水总量约束下的区域水资源系统协调优化配置研究

发布时间：2017-07-05 04:05

  本文关键词：用水总量约束下的区域水资源系统协调优化配置研究

  更多相关文章： 水资源系统 协调优化配置 LMDI 驱动类型 大系统模型 遗传算法 山东省

【摘要】：随着社会的发展与进步,水资源已从可再生的自然资源转变为全球战略性的经济资源和影响环境的主要因素。由于我国不同地区水资源量的差别非常明显,因此如何选用正确的方法对我国水资源的利用进行合理调控,是我国现阶段亟需解决的重大问题。论文首先介绍“水资源系统”的概念,认为从系统的角度出发,建立协调优化配置模型是适合我国当前水资源发展现状的。因此,论文从“社会—经济—环境”三个方面建立水资源系统协调优化配置模型,以实现社会效益、经济效益和环境效益同时最大化为优化目标来寻求最优解,最终寻找出区域水资源系统协调优化配置的最佳供水用水方案。文章以山东省为试点,以当前水资源制度模拟中的“用水总量约束红线”作为限制条件,以大系统递阶优化模型为理论基础,构造水资源系统协调优化配置模型。首先在分析山东省1995-2012年来的用水结构与用水总量演变规律的基础上,采用LMDI(迪氏对数平均权重分解法)识别出影响用水总量变化的主要驱动因子为：经济水平、产业结构、用水强度、人口规模四个主要驱动因子。根据这些驱动因子的类别采用模糊迭代聚类理论将山东省分为用水驱动类型三个区域,以针对不同区域的实际情况采用不同分配方案,为制定水资源制度模拟分区管理模式奠定基础。其中Ⅰ区的主要以经济水平为主要驱动因子,包括青岛、威海、烟台、潍坊、日照等五个地市；Ⅱ区的主要以产业结构效应为主要驱动因子,包括滨州市、济南市、莱芜市、临沂市、东营市、枣庄市、淄博市、泰安市等八个地市；Ⅲ区的主要以用水强度为主要驱动因子,包括德州市、菏泽市、济宁市、聊城市这四个地市。山东省水资源系统协调优化模型分解为四个协调层,并且从三个级别分别协调优化,以最终达到山东省水资源系统总体优化的目的。采用多目标分解遗传算法逐级优化求解,最终求解出山东省各市农业、工业、生活三大部门的用水量最优分配方案。最后再根据2020年水源供水情况对山东省各市的供水、用水进行协调优化配置,以实现优化指标的最佳。优化配置结果显示,山东省各市的农业、工业、生活三大用水部门的供水量既能满足一定程度的需水要求,又能保证当地国内生产总值、社会效益、经济效益、环境效益与综合效益的最佳,同时也从一定程度上控制了水资源的浪费。
【关键词】：水资源系统 协调优化配置 LMDI 驱动类型 大系统模型 遗传算法 山东省
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV213.4
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 绪论15-26
• 1.1 选题背景15-16
• 1.2 水资源系统概述16-19
• 1.2.1 水资源优化配置的概念17-18
• 1.2.2 区域水资源系统协调优化配置18-19
• 1.3 水资源优化配置国内外研究进展19-23
• 1.3.1 国外研究进展19-21
• 1.3.2 国内研究进展21-22
• 1.3.3 当前研究存在的不足22-23
• 1.4 本文研究技术路线及创新点23-25
• 1.5 本章小结25-26
• 第二章 用水总量约束下的区域水资源系统协调优化配置模型26-39
• 2.1 区域水资源系统协调优化配置模型的建立26-32
• 2.1.1 模型目标函数的确定27-28
• 2.1.2 模型的约束条件集28-30
• 2.1.3 模型参数的确定30-32
• 2.2 基于遗传算法的多目标分解协调模型的求解32-38
• 2.2.1 第一级子区优化模型求解34-36
• 2.2.2 第二级总协调层优化模型求解36-38
• 2.3 本章小结38-39
• 第三章 山东省用水驱动因子识别与分区研究39-56
• 3.1 山东省概况39-42
• 3.1.1 自然地理概况39-40
• 3.1.2 社会经济概况40-42
• 3.2 山东省用水量的演变规律分析42-44
• 3.3 水资源系统用水驱动因子识别44-52
• 3.3.1 基于LMDI的用水驱动因子识别模型45-49
• 3.3.2 山东省各市用水结构变化驱动因子的识别与分析49-52
• 3.4 山东省用水驱动类型分区52-55
• 3.4.1 分区模型的建立52-53
• 3.4.2 山东省用水需求驱动类型分区53-55
• 3.5 本章小结55-56
• 第四章 山东省需水预测及供需平衡分析56-70
• 4.1 分区需水量预测56-62
• 4.1.1 农业需水量预测57-58
• 4.1.2 工业需水量预测58-60
• 4.1.3 生活需水量预测60-62
• 4.2 现状年水资源供需平衡分析62-66
• 4.3 2020年水资源供需平衡分析66-69
• 4.4 本章小结69-70
• 第五章 山东省水资源系统协调优化配置70-90
• 5.1 山东省水资源系统协调优化配置模型70-74
• 5.1.1 目标函数的确定71-72
• 5.1.2 约束条件集72-74
• 5.2 模型参数的确定及模型求解74-84
• 5.2.0 模型参数的确定74-76
• 5.2.1 模型求解过程76-77
• 5.2.2 第一级行政区优化77-79
• 5.2.3 第二级用水驱动类型区优化79-82
• 5.2.4 第三级全省水资源系统协调总体优化82-84
• 5.3 优化计算结果84-86
• 5.4 最优配置方案86-89
• 5.5 本章小结89-90
• 第六章 总结与展望90-92
• 6.1 总结90
• 6.2 展望90-92
• 参考文献92-97
• 附录1 山东省各行政区用水总量控制红线表97-98
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况98

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本文编号：520414