大连周水子海水入侵区地下水多目标优化管理模型

将改进后的遗传算法GA(添加了小生境、Pareto解集过滤器等模块)与变密度地下水流及溶质运移模拟程序SEAWAT-2000相耦合,新开发了变密度地下水多目标模拟优化程序MOSWTGA。将MOSWTGA应用于求解大连周水子地区以控制抽水井所在含水层不发生海水入侵为约束的地下水开采多目标优化管理模型,得到地下水最大开采量与海水入侵面积之间一系列Pareto近似最优解。研究成果不仅为实行合理的地下水资源配置提供了科学的实用模型,同时也为解决多个优化目标下的变密度地下水优化管理问题提供高效可靠的模拟优化工具,具有重要的潜在环境经济效益。

地下水优化管理模型的参数求解性能及敏感性评价

为完善地下水优化管理模型,减小因模型参数不确定性产生的误差,需对优化管理模型进行参数求解性能及敏感性评价。本研究以大连市周水子研究区为例,利用程序MOSWTGA建立海水入侵区地下水优化管理模型,通过引入参数求解性能评价指标及参数敏感性评价方法,对求解得到的近似Pareto解的收敛性及多样性进行评价,并对优化管理模型中二进制位数、交叉概率、种群数及变异概率等参数进行敏感性评价。研究结果表明:MIROC气候模式下,二进制位数为4、交叉概率p_(cross)为0.6、种群数n_(popsiz)为50、变异概率p_(mutate)为(1/50)×3时,收敛性指标最小,优化得到的Pareto解收敛性最好,越接近真实Pareto解;二进制位数为4、交叉概率p_(cross)为0.6、种群数n_(popsiz)为150、变异概率p_(mutate)为(1/150)时,多样性指标最小,其优化得到的近似Pareto解沿着权衡曲线上的分布最均匀。通过参数求解性能评价及敏感度分析能够确定出模拟优化模型中的不确定性因素,从而避免模型参数调整的盲目性,提高地下水优化管理的可靠性。