水资源系统多目标优化配置模型及求解方法研究

华北水利水电学院硕士学位论文水资源系统多目标优化配置模型及求解方法研究姓名：李跃鹏申请学位级别：硕士专业：地质工程指导教师：苏万益;杨素珍20060201水资源系统多目标优化配置模型及求解方法研究作者：李跃鹏学位授予单位：华北水利水电学院相似文献(10条)1.学位论文周翠娟基于遗传算法的区域水资源质与量联合优化配置的研究2009本文以湛江市为例，建立了该区域水资源质与量联合优化配置模型，使用了最近发展起来的新的优化方法——遗传算法对模型进行求解。具体内容以及取得的研究成果如下：（1）在阐述水资源的含义的基础上，引出了水资源质与量联合优化配置问题及其研究的意义。然后对国内外的水资源优化配置的研究进展进行较为详尽的综述，并指出其未来发展方向，指出了本文所做研究的意义。（2）系统介绍了遗传算法的基本原理与实现技术，指出基本遗传算法的不足，对其进行了相应改进设计：在选择方法上，采用了正规几何排序法和竞争选择法结合；在变异上提出自适应变异的方法；在执行策略上，使用了遗传模拟退火混合算法；在处理约束上，使用精确不可微罚函数法。并以两个优化函数为例，证明了该改进遗传算法在克服基本遗传算法早熟问题和对约束条件的处理上都是可行有效，并且更加优越。因此，本文将此算法作为湛江市水资源质与量联合优化配置模型的求解单目标优化的方法。（3）系统论述了水资源优化配置的理论，分析了水资源质与量联合优化配置的总体思路。详细探讨了优化配置目标的度量和选择，在此基础上建立了以社会、经济、环境、生态四方面综合效益最大为目标的区域水资源质与量联合优化配置模型，它给出了具体的目标和约束条件的表达式，并指出模型具有大系统、多目标等特点，因此本文接着介绍了水资源大系统分析方法，以及常用的多目标求解方法，探讨了基于遗传算法的水资源优化配置模型的两种求解技术和方法：多目标分解协调遗传算法和大系统总体优化遗传算法。为湛江市水资源优化配置模型的求解提供了具体的方法。（4）选取广东省湛江市为研究对象，将该市水资源系统分成6个子区，建立了整个市的水资源质与量联合优化配置模型。然后分析确定模型参数，编制了大系统总体优化遗传算法的计算机程序，并以两个水平年（2010，2020年）三个保证率（50％，75％，90％）的水资源情况为依据，对模型进行求解，得到了全市的水质水量配置结果。然后对配置结果进行分析，分析的结果表明，优化配置的结果是符合模型参数的设置以及湛江市的实际情况并且达到优化配置的效果，能反映了水资源优化配置的目标、水源和用户之间的竞争关系，并且能将湛江市的社会环境经济的协调性定量表示出来。可见，本文建立的水质水量统一优化配置模型和求解方法是合理的、可行的。根据结果，本文提出相应的措施来解决湛江市水资源问题。（5）全文的结语与展望。对论文取得的主要成果进行总结，并指出今后需要进一步加强研究的内容。2.期刊论文金菊良.王文圣.程吉林.黄诗峰.JINJu-liang.WANGWen-sheng.CHENGJi-lin.HUANGShi-feng区域水资源合理配置的模糊模式识别-模糊层次分析法的熵耦合模型-四川大学学报（工程科学版）2007,39(2)为确定区域水资源合理配置各评价指标的权重、有效处理区域水资源分配过程中的模糊性和随机性,提出了基于信息熵原理的模糊模式识别模型与基于加速遗传算法的模糊层次分析法相耦合,进行各子区域水资源量合理配置的新模型(EFPR-FAHP).结果说明:用EFPR-FAHP进行水资源合理配置,数学物理概念明确,方法简明、通用,计算结果客观、合理,在区域水资源和环境管理中具有推广应用价值.3.学位论文姜传隆基于可持续发展的区域水资源合理配置的研究2007水资源既是不可替代的基础性的自然资源，也是战略性的经济资源，在国民经济生产中占有至关重要的地位。随着人口的不断增长和社会经济的迅速发展，用水量在不断增加，排放的废水、污水量也在不断增加，水资源与社会经济发展、生态环境保护之间的不协调关系表现得十分突出，国家之间、区域之间、部门之间、不同人群之间的用水纠纷和矛盾日益明显。如何在当前有限的水资源基础上增加水资源，并在不同区域(流域)、不同部门、不同用水人群之间进行有效、公平、合理地分配，最大限度地提高水资源的利用率，以取得最优的综合效益，这是当前人们面临水资源危机需要解决的首要问题。本文在广泛参考前人关于水资源合理配置方面研究成果的基础上，建立了面向可持续发展的区域水资源合理配置模型，通过对该模型的求解，可提出区域水资源合理配置的方案，并可通过对配置方案的分析进一步提出区域水资源合理配置的有效对策。论文的主要内容如下：(1)对国内外水资源配置的研究进展进行综述；对区域水资源合理配置进行了界定。重点叙述了国内外水资源配置在配置模型和理论方面的进展情况；总结了水资源合理配置的涵义，分析了水资源合理配置的主要任务，介绍了现存的水资源合理配置的四种理论，提出了水资源合理配置的基本原则。(2)建立区域水资源合理配置模型。在基于区域水资源可持续发展的基础上，建立了以经济、社会及环境的综合效益最大为目标的区域水资源合理配置模型；并对总体模型的特点进行了分析。(3)区域水资源合理配置模型求解方法的研究。针对已建立的多目标、大系统、非线性的区域水资源合理配置模型，采用基于遗传算法的大系统总体优化的求解方法，对相关方法进行了分析；并以此为基础，借助C语言编制了计算机求解程序。(4)介绍了区域需水量的预测方法。在区域水资源合理配置模型的建立和求解中，区域各用水部门的需水量是非常重要的参数，因此，对区域各用水部门需水量的预测方法进行了介绍。(5)实证研究——咸阳市区水资源合理配置的研究。在以上理论和方法的支撑下，对咸阳市区的水资源合理配置进行了实证研究，得到咸阳市区不同规划水平年(2010年、2030年)，不同保证率(50％，75％和95％)条件下水资源合理配置方案，并对配置方案及模型的适用性进行了分析，提出了咸阳市区水资源开发利用相应的对策。4.期刊论文文俊.李靖.王龙.郑垂勇.WENJun.LIJing.WANGLong.ZHENGChui-yong基于遗传神经算法的区域水资源预警方法研究-生态经济2006,(7)本文在区域水资源预警理论分析基础上,应用遗传算法(GeneticAlgorithm)与误差反传(BackPropagation)网络结构模型相结合的思路,设计了一套应用遗传算法训练神经网络权重的新方法,据此提出了基于遗传神经算法的区域水资源预警理论方法和模型,并对哈尼梯田水资源进行了预警分析研究.初步检验结果表明,模型具有良好的预测及预警效果,从而为水资源预警研究提供了一种新的方法和思路.5.学位论文张丽丽基于遗传算法的区域水资源系统多目标优化方法研究2005为了缓解我国区域水资源短缺状况，降低水污染物质的排放量以及改善由于水污染带来的环境问题，必须以系统的观念，把区域内的给水、污水处理及中水系统作为一个有机的整体进行综合规划。区域水资源系统规划有利于保障人民的健康生活，保证和促进国民经济发展，保护生态环境，具有显著的经济、社会和环境等综合效益。深入分析了区域水资源系统的基本组成，综合考虑了区域内的给水、污水处理及中水系统；分析了各个系统之间及其内部因素之间的协调统一性和相互制约性，找出系统重要因素及其内在联系；分析了区域水资源系统的问题所在，最终确定区域水资源系统多目标优化模型的目标体系和约束条件。通过对搜集的大量给水、污水处理、中水系统建设费用及运行费用资料进行统计分析和系列设计，运用曲线拟合方法，建立水资源系统工程费用函数。而后从年经营费用、区域的总缺水量及排放到环境中的主要污染物含量入手，确定以区域的经济、社会、环境效益最大为目标函数，以满足各个子系统的水量、水质为约束条件，建立了完整的区域水资源系统多目标优化的数学模型。将遗传算法引入优化模型中进行求解。深入分析了遗传算法的特点、工作原理、运行步骤等，建立了针对于区域水资源系统多目标优化模型的遗传算法。以拟建区域为例，构建区域水资源系统多目标优化模型，运用遗传算法求解，获得了经济、社会及环境效益俱佳的优化结果，证明了区域水资源系统多目标优化模型的实用性与科学性6.期刊论文涂启玉.TUQi-yu基于小生境遗传算法的区域水资源优化配置-水利科技与经济2008,14(3)水资源优化配置作为解决区域水资源短缺的重要手段,对保证整个区域国民经济的可持续发展起着重要的支撑作用.以水资源优化配置理论为基础,基于某市水资源现状,通过建立水资源分配模型,利用小生境遗传算法求解水资源在各部门的配置.7.学位论文周丽花基于遗传算法的区域水资源优化配置研究及应用2008水资源是基础性的自然资源和战略性的经济资源。随着人口的增长、社会经济的发展和人民生活水平的提高，人们对水资源数量和质量的要求越来越高，而水污染、水资源浪费现象日益严重，水资源供给与需求之间形成了尖锐的矛盾。因此，要合理开发利用水资源，提高水资源利用效率，以实现水资源的可持续利用。水资源优化配置正是解决水资源短缺、平衡供需矛盾的有效途径，研究水资源优化配置，对促进区域社会、经济、环境的协调发展具有重要意义。本文在总结分析水资源优化配置研究现状的基础上，对水资源优化配置的模型及其应用进行了研究，主要内容包括：(1)介绍了水资源优化配置基本理论，主要包括优化配置的基本原则、配置目标及优化配置的平衡关系等。在熟悉水资源配置系统的基础上，以社会、经济、环境等综合效益最大为目标，建立了面向可持续发展的区域水资源优化配置模型，探讨了各目标的量化方法，总结了模型的特点。(2)针对水资源优化配置模型的多目标、非线性等特点，引入遗传算法来求解。论述了遗传算法的基本原理、基本遗传算法及遗传算法的实现技术，并介绍了大系统总体优化遗传算法在模型求解中的应用。(3)以上海市水资源优化配置为例，根据区域具体情况，建立了上海市水资源优化配置模型，并以规划水平年的水资源供需情况为依据，拟定模型参数，运用大系统总体优化遗传算法，编制计算机程序进行求解，并对优化配置的结果进行了分析总结。8.期刊论文赵晓莉.李祚泳.丁晶.ZHAOXiao-li.LIZuo-yong.DINGJing改进型量子遗传算法应用于区域水资源可持续利用评价-自然资源学报2007,22(6)提出了一种对多项指标都能普遍适用的区域水资源可持续利用评价模型,将实数编码混沌量子遗传算法应用于区域水资源可持续利用评价模型中参数的优化,并用优化好的模型对区域水资源可持续利用做出评价.通过对中国12个区域实测数据的评价实例研究及与其它评价方法得到的结果进行对比,表明该模型具有实用性和可行性.9.学位论文丁鑫基于遗传算法的区域节水型农业产业结构优化研究2008我国是一个水资源缺乏的国家，且资源的时空分布极不均衡，农业是水资源的使用大户，其用水量占总用水量的70％以上。到2030年左右，我国人口高峰将达到16亿，农产品需求量和农业需水量也将达到高峰，而工业、生活用水随着工业化、城市化进程的加快而增加，将进一步挤占农业用水，加剧农业节水的紧迫性。在需水管理理念下，通过调整区域农业产业结构，发展节水高效农业，来达到既促进经济社会进步，又节约用水，降低水资源消耗的目的，是解决人类社会经济发展与水资源量短缺之间矛盾的方法之一。本文从结构调整节水的基础理论研究出发，建立了区域节水型农业产业结构优化模型，为水资源约束条件下的农业产业结构调整提供了重要的理论与方法基础。主要内容如下：(1)阐明了论文研究的目的和意义，总结了国内外遗传算法和农业产业结构调整的研究现状，指出了研究中存在的主要问题，详述了论文的研究方法以及技术路线。(2)提出了节水型农业产业结构优化的基本思路：节水型农业产业结构优化是以区域有限水资源的持续、高效利用为基本目的，以农业产业结构调整、优化为主要手段，综合考虑区域水资源的供需平衡，以期最大限度地实现区域节水与经济社会发展的协调统一。(3)深入分析农业产业结构优化的内涵，以农业用水量最小、经济效益和社会效益最大为目标函数，将自然资源