基于帕累托解集的水资源优化模型及应用

作     者：曲永驭 蔡淑兵 赵晶 倪红珍 余蔚卿 陈潇 陈根发 QU Yongyu;CAI Shubing;ZHAO Jing;NI Hongzhen;YU Weiqing;CHEN Xiao;CHEN Genfa

作者机构：长江勘测规划设计研究有限责任公司水利规划院湖北武汉430014 华北水利水电大学水资源学院河南郑州450046 中国水利水电科学研究院北京100038 

出 版 物：《水利水电技术（中英文）》 (Water Resources and Hydropower Engineering)

年 卷 期：2024年第55卷第9期

页      面：38-48页

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 

基　　金：“十四五”国家重点研发计划项目“多数据源高分辨率社会经济及承灾体精准调查技术”(2022YFC3006402) 长江勘测规划设计研究有限责任公司自主创新基金“双碳目标背景下电力系统生产模拟关键技术研究”(CX2022Z15) 

主　　题：帕累托解集 四水四定 多目标优化 定额法 水资源优化 水资源 影响因素 人口 

摘      要：【目的】为解决需水预测中信息缺失,忽略目标之间博弈过程等问题,研发了考虑水资源与城市发展之间相互联系与博弈特征的非线性多目标水资源优化模型。【方法】模型以用水总量最低和万元增加值用水量最小为目标,基于“四水四定原则,对不同年份、不同产业的水资源需求进行联合优化。针对传统的定额预测法忽视了目标间竞争过程的问题,使用遗传算法求解此非线性多目标模型的帕累托解集,生成一系列符合目标要求的水资源优化方案。【结果】模型应用于江苏省苏州市吴江区,得到100组非劣的水资源优化方案。结果显示:帕累托解集上的优化方案在区域用水总量上较定额法低6%~16%,万元增加值用水量较定额法降低19%~31%,优化效果显著。【结论】结果表明:帕累托解集可以全面展现出水与城市发展之间的竞争状态。该模型统筹考虑了水资源与人口、土地、城市、产业之间的关系,将其内在复杂的竞争关系清晰地展现出来,可以为实际应用提供更丰富的决策支持信息。