一种多目标水资源配置方法、装置、设备和存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多目标水资源配置方法、装置、设备和存储介质，涉及水资源配置技术领域。本方案先构建以待配置区域的经济效益、社会效益以及环境效益为优化目标，以分配水量、需水量、污染物排放量以及供水公平性为约束的多目标优化配置模型，再通过模糊处理将多目标优化配置模型转化为以最大化综合满意度为优化目标的单目标优化配置模型，最后根据各约束进行求解。本方案在水资源配置的过程中加入了供水公平性约束，且在对多目标优化配置模型进行求解时，将多目标优化配置模型转化为单目标模糊优化配置模型，从而得到所有优化目标的最大综合满意度，降低了人力成本，避免了人为因素的干扰，提高了水资源配置的准确性和公平性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种多目标水资源配置方法、装置、设备和存储介质


[0001]本专利技术涉及水资源配置
，特别涉及一种多目标水资源配置方法、装置、设备和存储介质。

技术介绍

[0002]目前，水资源不仅是孕育生命的物质基础，也是维系地球生态过程演进、人类可持续发展的重要生态要素之一。随着经济社会的不断发展对水资源需求量逐年增大，而水资源利用效率偏低又激化了水资源供需矛盾。开展水资源优化配置研究，提升其在理论、技术、实践等方面的能力，促进水资源高质量利用，是解决水资源短缺，保障水安全的重要方式。
[0003]中国水资源总量丰富，但人均占有量低、地区分布不均匀，水资源供需矛盾已经成为社会经济发展的重要制约因素。随着经济活动对水资源开发利用的影响，水资源管理变得越来越复杂，决策者往往需要考虑不同目标、不同水源、不同用水行业间的水资源优化配置。
[0004]现有水资源配置方法缺少对水资源配置系统中的不确定因素的多方面考量，构建得到的多目标优化配置模型参数有限，且对多目标优化模型进行求解时，由于多个目标之间往往存在冲突而不能同时取到最优解，通常会由决策者根据对各优化目标的不同偏好从多个有效解中确定最终的水资源配置方案。但是，通过决策者确定水资源配置人力成本较高，且受人为因素干扰较大，水资源配置的准确性较低。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种多目标水资源配置方法、装置、设备和存储介质。
[0006]本说明书采用下述技术方案：
[0007]本说明书提供了一种多目标水资源配置方法，包括：
[0008]根据规划现状年待配置区域的公知资料，确定待配置区域的水资源数据；
[0009]根据水资源数据确定待配置区域供水产生的对GDP的总贡献值最大的经济效益优化目标、总缺水量最小的社会效益优化目标、总污染物排放量最小的环境效益优化目标；
[0010]根据水资源数据确定待配置区域分配水量约束、需水量约束、污染物排放量约束、待配置区域水资源配置的基尼系数不大于警戒标准的供水公平性约束，以根据各优化目标以及各约束，构建多目标优化配置模型；
[0011]计算各优化目标的最值；并针对每个优化目标，根据该优化目标的取值与最值差距的比值确定该优化目标的隶属度函数；
[0012]根据各优化目标的隶属度函数，将所述多目标优化配置模型转化为以最大化综合满意度为优化目标的单目标优化配置模型；
[0013]根据各约束对单目标优化配置模型进行求解，确定规划水平年待配置区域中各用
水行业的分配水量。
[0014]可选地，所述待配置区域的水资源数据，具体包括：
[0015]待配置区域的水源数量、各水源类型、各水源的可供水量、
[0016]待配置区域包含的子区域数量、各子区域的权重系数、子区域中用水行业的数量、各子区域中各用水行业的生产效益、各子区域中各用水行业的需水量、各子区域中各用水行业的废水排放系数、各子区域中各用水行业的排放废水的污染物含量、
[0017]各用水行业的用水规则和各用水行业的用水优先级。
[0018]可选地，所述确定待配置区域供水产生的对GDP的总贡献值最大的经济效益优化目标、总缺水量最小的社会效益优化目标、总污染物排放量最小的环境效益优化目标，具体包括：
[0019]以待配置区域的各子区域中各用水行业供水产生的对GDP的总贡献值最大为经济效益优化目标，所述经济效益优化目标对应的第一优化函数为：
[0020][0021]以待配置区域的各子区域中各用水行业的总缺水量最小为社会效益优化目标，所述社会效益优化目标对应的第二优化函数为：
[0022][0023]以待配置区域的各子区域中各用水行业供水产生总污染物排放量最小为环境效益优化目标，所述环境效益优化目标对应的第三优化函数为：
[0024][0025]其中，K为子区域数量，k为子区域编号，J为用水行业数量，j为用水行业编号，I为水源数量，i为水源编号，ω
k
为子区域k的权重系数，为子区域k种用水行业j每立方水产生的对GDP的贡献值，β
kj
为子区域k中用水行业j的用水优先级，R
ij
为用水行业j的用水规则，为水源i向子区域k中用水行业j的分配水量，为子区域k中用水行业j的需水量，为子区域k中用水行业j的单位废水排放中污染物的含量，为子区域k中用水行业j的废水排放系数。
[0026]可选地，所述确定待配置区域分配水量约束、需水量约束、污染物排放量约束、待配置区域水资源配置的基尼系数不大于警戒标准的供水公平性约束，具体包括：
[0027]以各水源对各子区域的分配水量总和不大于各水源的可供水量，以及分配水量不小于零为分配水量约束，表示为：
[0028]以各子区域的各用水行业的需水量保持稳定为需水量约束，表示为：
[0029]以各子区域的各用水行业的污染物排放量不大于各子区域规定的污染物最大排放量为污染物排放量约束，表示为：
[0030]以待配置区域水资源配置的基尼系数不大于警戒标准为供水公平性约束，表示为：
[0031]其中，W
i
±
为水源i的可供水量，Q
kjmin
为子区域k中用水行业j的最小需水量，Q
kjmax
为子区域k中用水行业j的最大需水量，为子区域k规定的污染物最大排放量，M为待配置区域所有子区域的用水行业的分配水量与需水量比值之和，W(k,j)为子区域k中用水行业j的分配水量，D(k,j)为子区域k中用水行业j的需水量，α为基尼系数警戒标准0.4。
[0032]可选地，所述针对每个优化目标，根据该优化目标函数值与最值差距的比值确定该优化目标的隶属度函数，具体包括：
[0033]确定所述经济效益优化目标的隶属度函数为：
[0034][0035]确定所述社会效益优化目标的隶属度函数为：
[0036][0037]确定所述环境效益优化目标的隶属度函数为：
[0038][0039]其中，minf1、maxf1分别为所述经济效益优化目标对应的第一优化函数的最小值与最大值，minf2、maxf2分别为所述社会效益优化目标对应的第二优化函数的最小值与最大值，minf3、maxf3分别为所述环境效益优化目标对应的第三优化函数的最小值与最大值，β1、β2、β3为隶属度函数的形状系数。
[0040]可选地，所述单目标优化配置模型，具体包括：
[0041][0042]可选地，所述水源类型包括引江水、地下水、非常规水以及其他地表水中的至少一种；所述其他地表水包括卫河水、水库引水、引黄水中的至少一种；所述用水行业包括生活、工业、生态环境、农业中的至少一种。
[0043]本说明书提供了一种多目标水资源配置装置，包括：
[0044]获取模块，用于根据规划现状年待配置区域的公知资料，确定待配置区域的水资源数据；
[0045]优化目标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多目标水资源配置方法，其特征在于，包括：根据规划现状年待配置区域的公知资料，确定待配置区域的水资源数据；根据水资源数据确定待配置区域供水产生的对GDP的总贡献值最大的经济效益优化目标、总缺水量最小的社会效益优化目标、总污染物排放量最小的环境效益优化目标；根据水资源数据确定待配置区域分配水量约束、需水量约束、污染物排放量约束、待配置区域水资源配置的基尼系数不大于警戒标准的供水公平性约束，以根据各优化目标以及各约束，构建多目标优化配置模型；计算各优化目标的最值；并针对每个优化目标，根据该优化目标的取值与最值差距的比值确定该优化目标的隶属度函数；根据各优化目标的隶属度函数，将所述多目标优化配置模型转化为以最大化综合满意度为优化目标的单目标优化配置模型；根据各约束对单目标优化配置模型进行求解，确定规划水平年待配置区域中各用水行业的分配水量。2.如权利要求1所述的多目标水资源配置方法，其特征在于，所述待配置区域的水资源数据，具体包括：待配置区域的水源数量、各水源类型、各水源的可供水量、待配置区域包含的子区域数量、各子区域的权重系数、子区域中用水行业的数量、各子区域中各用水行业的生产效益、各子区域中各用水行业的需水量、各子区域中各用水行业的废水排放系数、各子区域中各用水行业的排放废水的污染物含量、各用水行业的用水规则和各用水行业的用水优先级。3.如权利要求2所述的多目标水资源配置方法，其特征在于，所述确定待配置区域供水产生的对GDP的总贡献值最大的经济效益优化目标、总缺水量最小的社会效益优化目标、总污染物排放量最小的环境效益优化目标，具体包括：以待配置区域的各子区域中各用水行业供水产生的对GDP的总贡献值最大为经济效益优化目标，所述经济效益优化目标对应的第一优化函数为：以待配置区域的各子区域中各用水行业的总缺水量最小为社会效益优化目标，所述社会效益优化目标对应的第二优化函数为：以待配置区域的各子区域中各用水行业供水产生总污染物排放量最小为环境效益优化目标，所述环境效益优化目标对应的第三优化函数为：其中，K为子区域数量，k为子区域编号，J为用水行业数量，j为用水行业编号，I为水源数量，i为水源编号，ω
k
为子区域k的权重系数，为子区域k种用水行业j每立方水产生的对GDP的贡献值，β
kj
为子区域k中用水行业j的用水优先级，R
ij
为用水行业j的用水规则，
为水源i向子区域k中用水行业j的分配水量，为子区域k中用水行业j的需水量，为子区域k中用水行业j的单位废水排放中污染物的含量，为子区域k中用水行业j的废水排放系数。4.如权利要求3所述的多目标水资源配置方法，其特征在于，所述确定待配置区域分配水量约束、需水量约束、污染物排放量约束、待配置区域水资源配置的基尼系数不大于警戒标准的供水公平性约束，具体包括：以各水源对各子区域的分配水量总和不大于各水源的可供水量，以及分配水量不小于零为分配水量约束，表示为：以各子区域的各用水行业的需水量保持稳定为需水量约束，表示为：以各子区域的各用水行业的污染物排放量不大于各子区域规定的污染物最大排放...

【专利技术属性】
技术研发人员：付银环，张召召，刘红卫，刘婧，魏飒，张博雄，张广艳，赵树红，王乙晶，
申请(专利权)人：河北省水利科学研究院河北省大坝安全技术中心，河北省堤防水闸技术中心，
类型：发明
国别省市：