通过水资源整体多目标利用和管理推进澜沧江──湄公河流域的持续发展

澜沧江──湄公河是中国和东南亚地区最为重要的国际河流，目前成为国际上众多国家、国际组织关注和投资的热点地区［１，３］。按亚洲开发银行（ＡＤＢ）组织的“大湄公河次区域合作计划”［４］直接影响地域２３２×１０４ｋｍ２，人口超过２．２亿，大范围内的自然环境、社会和经济状况都将发生巨大变化。１９９５年４月５日下湄公河四国签署的《湄公河流域持续发展合作协定》［５］，为该流域区的持续发展注入了新机。据初步分析，如果以水资源多目标综合利用为目的进行整体规划和管理，将能源开发集中在澜沧江干流和下湄公河支流，在洞里萨湖修建拦河闸堰，在湄公河三角洲修建泄洪道，在大城市与人口和耕地集中而易遭受洪水危害的干流两侧兴建防洪堤，并加强水文、气象预测和预报，则下湄公河流域的电力需求及灌溉、洪水、咸水入侵以及土壤酸性水危害等问题，在很大程度上均可得到解决，无需兴建庞大的下湄公河干流梯级电站（水库），这不仅可以避免大量的资金投入、大规模的移民和土地淹没，而且可以阻止大坝对湄公河水生生物的危害，促进流域持续发展。

水循环与水资源合理配置模型(SWAM)Ⅱ:应用

为进一步检验SWAM功能,基于嫩江流域6个水文站的月径流系列、水库基本参数与入库径流、历年供用水量、水利工程分布情况等资料,构建了嫩江流域水循环与水资源合理配置模型,应用模型中的水循环模块,模拟分析了规划水平年2025年嫩江流域的水循环转化关系,在此基础上,计算了嫩江流域各地市可供水量,预测了规划水平年各行业的需水量,进行了水资源多目标优化配置分析,其中多目标模块设定3个目标(社会目标、经济目标、水量目标),应用NSGA-II求得非劣解集,选出嫩江流域2025年不同来水频率下的水资源合理配置方案,并将配置结果反馈给水循环模块。结果显示:(1)率定期(2010—2014年)6个水文站月径流模拟值与实测值的纳什效率系数均大于0.625,验证期(2015—2016年)6个水文站月径流模拟值与实测值的纳什效率系数均大于0.601,率定期与验证期的流量月过程线的拟合程度均较好。(2)嫩江流域2025年在P=50%的来水频率下,全流域的总降水量为1325.0亿m^(3),蒸散发量为886.0亿m^(3),下渗量为141.2亿m^(3),流域年末土壤水蓄变量为1.3亿m^(3),入境水量为135.0亿m^(3),出境水量为307.0亿m^(3),经济社会总取水量为131.5亿m^(3);其中,平原区地表水取水量为88.4亿m^(3),浅层地下水取水量为42.5亿m^(3),再生水取水量为0.6亿m^(3)。在P=90%的来水频率下,全流域的总降水量为1081.0亿m^(3),蒸散发量为953.3亿m^(3),流域年末土壤水蓄变量为-4.2亿m^(3);经济社会总取水量为138.9亿m^(3),地表水取水量为82.9亿m^(3),浅层地下水取水量为55.1亿m^(3),再生水取水量为0.9亿m^(3)。(3)在P=50%来水频率下,最优水资源配置方案对应的流域总需水量为134.3亿m^(3),总缺水量为2.8亿m^(3),缺水率为2.1%,经济损失量为1.5亿元,粮食减产量为51.0万t;在P=90%的来水频率下,最优水资源配置方案对应的流域总需水量为154.6亿m^(3),总缺水量为15.7亿m^(3),缺水率为10.2%,经济损失量为9.1亿元,粮食减产量为261.4万t。

基于模糊多目标规划模型的水资源优化配置

由于人口的快速增长和经济的发展,水资源配置问题引起了广泛的关注。水资源系统的优化是一个复杂而不确定性的问题,使水资源管理者面临着严峻的挑战。首先,建立了流域水资源不确定性多目标规划模型;其次,基于模糊数学中的相关方法对模型进行了划分;接着对划分后的模型,用LINGO软件编程进行水资源配置;最后,得到了水资源优化配置方案并进行讨论。该方案可以缓解邯郸西部重工业基地的水资源短缺问题。结果表明:(1)两步式方法,使有限的水资源划分更加科学、合理;(2)建立的模糊多目标规划模型有帮助于更加深刻的理解水资源的供需关系;(3)对于规划地邯郸西部地区实现水资源的可持续利用和经济可持续发展具有重要的的现实意义。

多目标规划法在南四湖流域水资源优化配置中的应用

水资源短缺及其水生态环境问题,已成为严重制约中国经济发展的重要因素。因此,如何对有限的水资源进行优化配置研究,已成为水资源规划与管理中的热点问题。该文运用多目标规划理论建立了一个考虑当地水、黄河水、长江水等多水源联合供水条件下的南四湖流域水资源优化配置模型。模型以经济和社会的综合效益最大为目标,确定了模型各参数,并调用Matlab优化工具箱中的函数进行编程求解,得到南四湖流域规划水平年(2015年)的水资源优化配置方案,为该流域水资源规划与管理提供了依据。

改进果蝇算法在多目标水资源配置中的应用研究

为了研究水资源的多目标配置问题,以经济效益、社会效益与生态效益为目标建立了函数模型。采用改进的果蝇算法(FOA)进行寻优,并引入遗传算法(GA)中的交叉算子与变异算子,运用自适应的步长递减策略与随机机制,增强了算法的寻优能力与目标函数的适应性;同时,也降低了算法模型寻优过程中陷入局部最优解的可能性。以山西省晋城市为例,在需水预测的基础上,运用改进后的果蝇算法对晋城市2020年20%,50%,75%和95%来水保证率的水资源进行了配置,从配置结果中选取了3个代表方案进行分析。分析结果表明:配置方案能达到目标要求,输出结果合理,可为晋城市的水资源配置提供合理的依据。

考虑供水和生态的梯级水库多目标均衡调配模型

为最大程度地发挥梯级水库群的综合效益,缓解山西省忻州至阳泉地区的水资源供需矛盾,以最大化发电、供水和生态效益为目标,提出了一种新型梯级水库群多目标均衡调配模型。通过构建分权重归一化适应度函数,设置3种模拟场景,均衡分配各目标的权重;建立水资源分配协调机制,评价各产业对水资源的利用潜力,均衡分配供水量;采用自适应非线性进化参数、最优个体备份策略、最陡爬山法等方法改进文化基因算法,求解不同来水条件下的调配方案,并与现有主流算法求解的方案进行对比。结果表明:该调配模型在不同来水条件下均能降低供水和生态缺水率,年缺水率最高不超过15%,并同时提高年发电总量20%以上。研究成果可为研究区域水资源均衡调配提供参考。

A multi-objective fuzzy optimization model for cropping structure and water resources and its method

Cropping structure has a close relationship with the optimal allocation of agricultural water resources. Based on the analysis of the relationship between agricultural water resources and sustainable development, this paper presents a multi objective fuzzy optimization model for cropping structure and water allocation, which overcomes the shortcoming of current models that only considered the economic objective,and ignored the social and environmental objectives. During the process, a new method named fuzzy deciding weight is developed to decide the objective weight. A case study shows that the model is reliable, the method is simple and objective, and the results are reasonable. This model is useful for agricultural management and sustainable development.

山东省引黄灌区现代化建设技术集成与示范

针对引黄灌区现状以及灌区现代化建设的现实需求,建立水量、水沙、地下水位的多目标水资源优化配置方案;集成渠道防渗衬砌与管道输水两项节水灌溉技术,开发暗管排水盐碱地改良技术;建立基于公共通信网络的多信息自动采集系统,开发基于三维虚拟仿真技术的灌区信息化综合管理平台。几种技术的集成,可有力地推动了现代化灌区建设进程。