一种基于优化配置的水资源承载状态评价方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于优化配置的水资源承载状态评价方法，包括构建考虑空间均衡的水资源优化配置模型；采用遗传算法，求解最优水资源分配方案；根据最优水资源分配方案，计算水资源承载的最大人口规模；将最大人口规模与实际人口规模比对，计算承载状态指标；根据预设的评价标准，评价承载状态。同时公开了相应的系统。本发明专利技术以面向空间均衡的水资源优化配置结果为基础，计算水资源承载状态指标，能够切实反映区域水资源的承载情况，具有较强的实用性和广泛的适用性。

An evaluation method and system of water resources carrying state based on optimal allocation

The invention discloses a water resource carrying state evaluation method based on optimal allocation, which includes building a water resource optimal allocation model considering spatial balance, solving the optimal water resource allocation scheme by using genetic algorithm, calculating the maximum population size of water resource carrying according to the optimal water resource allocation scheme, comparing the maximum population size with the actual population size, and calculating the carrying state According to the pre-set evaluation criteria, the bearing state is evaluated. At the same time, the corresponding system is disclosed. Based on the result of optimized allocation of water resources oriented to spatial balance, the invention calculates the water resources bearing state index, which can effectively reflect the bearing situation of regional water resources, and has strong practicability and wide applicability.

【技术实现步骤摘要】
一种基于优化配置的水资源承载状态评价方法及系统
本专利技术涉及一种基于优化配置的水资源承载状态评价方法及系统，属于水资源评价

技术介绍
水资源承载力是资源环境承载力的重要分支之一，水资源承载力研究的量化结果主要可以分为两类，分别是水资源承载能力和水资源承载状态。其中，水资源承载能力是指区域水资源能够承载的具有一定生活水平的最大人口数量；水资源承载状态是指承载某一人口数量区域水资源所处状态，通常分为超载与可载。水资源承载力的研究与水资源配置联系紧密，已有研究成果主要是利用水资源承载力的概念、内涵、量化结果为区域水资源配置服务，迄今为止，基于配置结果的承载力研究较少。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于优化配置的水资源承载状态评价方法及系统，解决了
技术介绍
中披露的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于优化配置的水资源承载状态评价方法，包括，构建考虑空间均衡的水资源优化配置模型；采用遗传算法，求解最优水资源分配方案；根据最优水资源分配方案，计算水资源承载的最大人口规模；将最大人口规模与实际人口规模比对，计算承载状态指标；根据预设的评价标准，评价承载状态。水资源优化配置模型为多目标模型，包括以下目标函数，第一目标函数：其中，f1(Q)为第一个目标函数，J为计算单元数量，为第j个计算单元区域复合系统内三大子系统之间的协调发展度，为不同计算单元协调发展度的平均值，I1,j、I2,j、I3,j分别是指第j个计算单元三个子系统各自的协调发展评价指标无量纲处理后的值，Ij为第j个计算单元所有协调发展评价指标无量纲处理后的值，Sj为第j个计算单元三个子系统的协调发展评价指标的标准值，C1,j、C2,j、C3,j分别为第j个计算单元三个子系统的协调发展评价指标的实际值，Qijk为规划水平年第i个水源给第j计算单元第k个用水部门的供水量，I为水源数量，K为用水部门数量，Aj为第j个计算单元的面积，gdpj为第j个计算单元单方水的GDP产出值，POPj为第j个计算单元的人口，djk为第j个计算单元第k个用水部门排放的废污水重要污染因子的浓度，pjk为第j个计算单元第k个用水部门污水的排放系数；第二目标函数：其中，f2(Q)为第二个目标函数，Djk为第j个计算单元第k个用水部门的需水量；第三目标函数：其中，f3(Q)为第三个目标函数，bijk为第i个水源向第j个计算单元第k个用水部门的供水效益，cijk为第i个水源向第j个计算单元第k个用水部门的供水费用；第四目标函数：其中，f4(Q)为第四个目标函数。水资源优化配置模型的约束条件为，Qijk≥0其中，Qijk为规划水平年第i个水源给第j计算单元第k个用水部门的供水量，I为水源数量，K为用水部门数量，WRij为第j计算单元第i个水源的可供水量，Djk为第j计算单元第k个用水部门的需水量，Umaxij为第i个水源向第j计算单元的最大供水能力，为第j个计算单元水资源复合系统内三大子系统之间的协调发展度。将水资源优化配置模型中的多个目标函数转化为单目标函数，采用遗传算法进行求解。单目标函数F(x)为，其中，fn(x)为第n个目标函数，εn为第n个目标函数的权重系数，其中，fnbest为第n个目标的最佳值。最大人口规模的计算公式为，Fp＝Fem/[GDPP]Fem＝GDP/WD*Ws其中，Fp为水资源承载的最大人口规模，Fem为水资源承载的最大经济规模，GDP为实际用水是WD时所产生的国内生产总值，WD为社会经济用水总量，Ws为能够供给的最大水量，[GDPP]为社会发展水平的人均GDP。承载状态指标计算公式为，I′＝P/Fp其中，I′为承载状态指标，P为实际人口规模，Fp为水资源承载的最大人口规模。一种基于优化配置的水资源承载状态评价系统，包括，配置模型模块：构建考虑空间均衡的水资源优化配置模型；方案求解模块：采用遗传算法，求解最优水资源分配方案；规模计算模块：根据最优水资源分配方案，计算水资源承载的最大人口规模；指标计算模块：将最大人口规模与实际人口规模比对，计算承载状态指标；评价模块：根据预设的评价标准，评价承载状态。一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行基于优化配置的水资源承载状态评价方法。一种计算设备，包括一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行基于优化配置的水资源承载状态评价方法的指令。本专利技术所达到的有益效果：本专利技术以面向空间均衡的水资源优化配置结果为基础，计算水资源承载状态指标，能够切实反映区域水资源的承载情况，具有较强的实用性和广泛的适用性。附图说明图1为本专利技术的流程图；图2为实施例的水资源系统概化图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，一种基于优化配置的水资源承载状态评价方法，包括以下步骤：步骤1，根据待评价的水资源，构建考虑空间均衡的水资源优化配置模型。水资源优化配置模型为多目标模型，包括以下目标函数：1)第一目标函数，即空间均衡目标函数：以不同计算单元的均衡指标差异度最小为目标。其中，f1(Q)为第一个目标函数，J为计算单元数量，为第j个计算单元区域复合系统内三大子系统(水资源子系统、社会经济子系统、生态环境子系统)之间的协调发展度，为不同计算单元协调发展度的平均值，I1,j、I2,j、I3,j分别是指第j个计算单元三个子系统各自的协调发展评价指标无量纲处理后的值，Ij为第j个计算单元所有协调发展评价指标无量纲处理后的值，Sj为第j个计算单元三个子系统的协调发展评价指标的标准值，C1,j、C2,j、C3,j分别为第j个计算单元三个子系统的协调发展评价指标的实际值，分别为第j个计算单元的供水模数(万m3/km2)、人均GDP(万元/人)和万元GDP的COD排放量(kg/万元)，Qijk为规划水平年第i个水源给第j计算单元第k个用水部门的供水量(万m3)，I为水源数量，K为用水部门数量，Aj为第j个计算单元的面积(km2)，gdpj为第j个计算单元单方水的GDP产出值(元/m3)，POPj为第j个计算单元的人口(人)，djk为第j个计算单元第k个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于优化配置的水资源承载状态评价方法，其特征在于：包括，/n构建考虑空间均衡的水资源优化配置模型；/n采用遗传算法，求解最优水资源分配方案；/n根据最优水资源分配方案，计算水资源承载的最大人口规模；/n将最大人口规模与实际人口规模比对，计算承载状态指标；/n根据预设的评价标准，评价承载状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于优化配置的水资源承载状态评价方法，其特征在于：包括，
构建考虑空间均衡的水资源优化配置模型；
采用遗传算法，求解最优水资源分配方案；
根据最优水资源分配方案，计算水资源承载的最大人口规模；
将最大人口规模与实际人口规模比对，计算承载状态指标；
根据预设的评价标准，评价承载状态。


2.根据权利要求1所述的一种基于优化配置的水资源承载状态评价方法，其特征在于：水资源优化配置模型为多目标模型，包括以下目标函数，
第一目标函数：


















其中，f1(Q)为第一个目标函数，J为计算单元数量，为第j个计算单元区域复合系统内三大子系统之间的协调发展度，为不同计算单元协调发展度的平均值，I1,j、I2,j、I3,j分别是指第j个计算单元三个子系统各自的协调发展评价指标无量纲处理后的值，Ij为第j个计算单元所有协调发展评价指标无量纲处理后的值，Sj为第j个计算单元三个子系统的协调发展评价指标的标准值，C1,j、C2,j、C3,j分别为第j个计算单元三个子系统的协调发展评价指标的实际值，Qijk为规划水平年第i个水源给第j计算单元第k个用水部门的供水量，I为水源数量，K为用水部门数量，Aj为第j个计算单元的面积，gdpj为第j个计算单元单方水的GDP产出值，POPj为第j个计算单元的人口，djk为第j个计算单元第k个用水部门排放的废污水重要污染因子的浓度，pjk为第j个计算单元第k个用水部门污水的排放系数；
第二目标函数：



其中，f2(Q)为第二个目标函数，Djk为第j个计算单元第k个用水部门的需水量；
第三目标函数：



其中，f3(Q)为第三个目标函数，bijk为第i个水源向第j个计算单元第k个用水部门的供水效益，cijk为第i个水源向第j个计算单元第k个用水部门的供水费用；
第四目标函数：



其中，f4(Q)为第四个目标函数。


3.根据权利要求1所述的一种基于优化配置的水资源承载状态评价方法，其特征在于：水资源优化配置模型的约束条件为，












Qijk≥0
其中，Qijk为规划水平年第i个水源给第j计算单元第k个用水部门的供水量，I为水源数量，K为用水...

【专利技术属性】
技术研发人员：董增川，杨光，俞祎波，高晓琦，李冰，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32