一种基于区域生态需水与多水源供水的水资源调配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种基于区域生态需水与多水源供水的水资源调配方法，首先，对地区进行需水预测，将地区需水分为生活

【技术实现步骤摘要】
一种基于区域生态需水与多水源供水的水资源调配方法


[0001]本专利技术属于水资源优化配置
，涉及一种面向多种水源联合供水的水资源调配方法，尤其涉及一种基于区域生态需水与多水源供水的水资源调配方法
。

技术介绍

[0002]在当前水资源短缺情形已严重影响地区发展的背景下，多水源联合供水是解决区域缺水的重要途径
。
但区域用水为了控制成本往往忽略或减少生态需水，优化配置计算时常常没有综合考虑多个水源的实际特征，导致多水源用水不合理
。
[0003]目前区域生态需水量的计算方法主要为面积定额法
、
水量平衡法等
。
面积定额法根据卫星影像数据分析地区的植被分布情况，建立不同类型的植被面积与相应地区生态需水量之间的关系；水量平衡法通过确定河流湖泊等区域的各个水量流失组分，确定了区域为维持水体水位所需的生态水量
。
但面积定额法仅计算了区域中河道外的需水量，而水量平衡法仅计算了河道内的需水量，此外两种方法都缺乏与生态水位相关的补水量
。
提出一种既考虑河道内外需水量，又考虑生态水位的计算方法至关重要
。
[0004]目前已开发出多种针对多个水源的水资源优化配置模型，一些模型将地区多项外调水简化为单一水源；一些模型通过区域外调水购水成本
、
水质和供水量来区分外调水源
。
然而区域外调水购水成本仅代表从区域外购买水量所需的成本，事实上，生活
、
工业/>、
农业
、
生态四个部门的用水成本也存在差别
。
如果模型只考虑区域外调水购水成本，而不考虑部门用水成本，将极大影响水量分配及地区综合效益
。
因此缺少一种基于地区生态需水，并综合考虑地区外调水购水成本及部门用水成本
、
水量与水质的多水源联合调配方法
。
[0005]专利技术目的
[0006]本专利技术的目的在于应对现有技术中面临的难题，提供一种区域尺度的生态需水量计算方法，以及在多水源供水中区分地区外调水购水成本及部门用水成本
、
水量与水质的优化配置模型构建方法，从而为区域生态文明建设与多水源联合调配工作提供理论支撑，具体是提供一种基于区域生态需水与多水源供水的水资源调配方法
。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种基于区域生态需水与多水源供水的水资源调配方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一：对地区进行需水预测；将地区需水部门分为生活
、
工业
、
农业
、
生态四种类型，采用分类指标定额法依据统计数据计算生活
、
工业
、
农业需水量；所述生态需水量包含景观需水量和江河湖库补水量；
[0009]步骤二：对地区进行供水预测；其中本地水源分为当地地表水
、
地下水
、
再生水，依据多年水文资料采用趋势拟合或丰枯水平年方式预测得出可供水量；多项外调水源分别依据工程规划所确定的引调水指标作为预测供水量；
[0010]步骤三：构建多水源联合供水优化配置模型；通过分析实际水量传递的不同阶段
所产生的不同成本，针对各个供
、
用水对象建立其成本计算函数，并考虑各水源供水量
、
各部门用水量与地区综合效益建立目标函数；再依据水质条件设置供水规则，确立约束条件，构建基于
NSGA
‑Ⅱ
算法的多水源联合供水优化配置模型
。
[0011]优选地，步骤一所述生态需水量的计算包括以下子步骤：
[0012]子步骤
S11、
针对区域水体外的植被绿化及环境卫生用水需求，计算其景观需水量，计算公式如式
(1)
所示：
[0013]W
L
＝
M1×
L
×
T+M2×
R
×
T
ꢀꢀꢀ
(1)
，
[0014]式中，
W
L
为景观需水量，单位为亿
m3；
M1为地区植被绿地面积，单位为
km2，所述植被绿地包括公园
、
林木绿地；
L
为绿化用水定额，单位为
L/(m2·
d)
；
T
为时间，单位为天，记作
d
；
M2为环境卫生清洁面积，单位为
km2，指需要洒水的道路及其他公共场所的面积；
R
为环卫用水定额，单位为
L/(m2·
d)
；
[0015]子步骤
S12、
针对某一特定区域内的河流
、
湖泊或水库的生态系统，计算江河湖库补水量，这部分补水量既可以表示维持原有水位的需水量，也可以表示所需补水的生态水位；前者称为刚性需水量，后者成为弹性需水量；刚性需水量包括水面蒸发需水量
、
水体渗漏需水量和水体自净需水量；弹性需水量是刚性需水量与将水位提升到生态水位所需的水量之和
。
所述计算江河湖库补水量的计算公式如式
(2)
‑
(3)
所示：
[0016]W
G
＝
W
Z
+W
S
+W
J
ꢀꢀꢀ
(2)
，
[0017]W
T
＝
W
Z
+W
S
+W
J
+W
H
ꢀꢀꢀ
(3)
，
[0018]式中，
W
G
、W
T
分别为刚性
、
弹性江河湖库补水量，单位为亿
m3；
W
Z
为水面蒸发需水量，单位为亿
m3；
W
S
为水体渗漏需水量，单位为亿
m3；
W
J
为水体自净需水量，单位为亿
m3；
W
H
为水位抬升需水量，单位为亿
m3；
[0019]其中，所述水面蒸发
、
水体渗漏
、
及水体自净需水量的计算公式如式
(4)
‑
(7)
所示：
[0020][0021]W
S
＝
S
×
k
×
T
ꢀꢀꢀꢀ
(5)
，
[0022][0023][0024]式中，为多年平均蒸发能力，单位为
mm
；为多年平均降水量，单位为
mm
；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于区域生态需水与多水源供水的水资源调配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：对地区进行需水预测，将地区需水部门分为生活
、
工业
、
农业
、
生态四种类型，采用分类指标定额法依据统计数据计算生活
、
工业
、
农业需水量；所述生态需水量包含景观需水量和江河湖库补水量；步骤二：对地区进行供水预测，其中本地水源分为当地地表水
、
地下水
、
再生水；依据多年水文资料采用趋势拟合或丰枯水平年方式预测得出可供水量；多项外调水源分别依据工程规划所确定的引调水指标作为预测供水量；步骤三：构建多水源联合供水优化配置模型，通过分析实际水量传递的不同阶段所产生的不同成本，针对各个供
、
用水对象建立其成本计算函数，并考虑各水源供水量
、
各部门用水量与地区综合效益建立目标函数；再依据水质条件设置供水规则，确立约束条件，构建基于
NSGA
‑Ⅱ
算法的多水源联合供水优化配置模型
。2.
根据权利要求1所述的一种基于区域生态需水与多水源供水的水资源调配方法，其特征在于，步骤一所述生态需水量的计算包括以下子步骤：子步骤
S11、
针对区域水体外的植被绿化及环境卫生用水需求，计算其景观需水量，计算公式如式
(1)
所示：
W
L
＝
M1×
L
×
T+M2×
R
×
T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
，式中，
W
L
为景观需水量，单位为亿
m3；
M1为地区植被绿地面积，单位为
km2，所述植被绿地包括公园
、
林木绿地；
L
为绿化用水定额，单位为
L/(m2·
d)
；
T
为时间，单位为天，记作
d
；
M2为环境卫生清洁面积，单位为
km2，指需要洒水的道路及其他公共场所的面积；
R
为环卫用水定额，单位为
L/(m2·
d)
；子步骤
S12、
针对某一特定区域内的河流
、
湖泊或水库的生态系统，计算江河湖库补水量，这部分补水量既可以表示维持原有水位的需水量，也可以表示所需补水的生态水位；前者称为刚性需水量，后者成为弹性需水量；刚性需水量包括水面蒸发需水量
、
水体渗漏需水量和水体自净需水量；弹性需水量是刚性需水量与将水位提升到生态水位所需的水量之和；所述计算江河湖库补水量的计算公式如式
(2)
‑
(3)
所示：
W
G
＝
W
Z
+W
S
+W
J
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
，
W
T
＝
W
Z
+W
S
+W
J
+W
H
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
，式中，
W
G
、W
T
分别为刚性
、
弹性江河湖库补水量，单位为亿
m3；
W
Z
为水面蒸发需水量，单位为亿
m3；
W
S
为水体渗漏需水量，单位为亿
m3；
W
J
为水体自净需水量，单位为亿
m3；
W
H
为水位抬升需水量，单位为亿
m3；其中，所述水面蒸发
、
水体渗漏
、
及水体自净需水量的计算公式如式
(4)
‑
(7)
所示：
W
S
＝
S
×
k
×
T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
，，式中，为多年平均蒸发能力，单位为
mm
；为多年平均降水量，单位为
mm
；
S
为水体面积，单位为
m2；
k
为渗漏系数，单位为
cm/d
；
W
J1
、W
J2
分别为河流
、
湖泊自净需水量，单位为亿
m3；
F
为
河流过水断面面积，单位为
m2；
v
为保证河道水体自净程度的流速，单位为
m/s
；
h
c
为换水深度，
m
；
t
为换水次数；针对在大区域尺度上多条河流出现的交汇情况导致采用流速法计算河流自净需水量
W
J1
时产生的重复量，通过分析河流上下游交汇关系去除重复部分；所述水位抬升需水量计算时需要参考地区发展规划的湖泊规划生态水位；生态水位的确定参考
《
河湖生态环境需水量计算规范
》
等文件以及地区发展规划，并与现状湖泊水位进行对比以得出补水量，计算公式表示为如式
(8)
所示：
W
H
＝
S
h
×
(h
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张尚弘，温潇雄，苗蔚，唐彩红，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：