水资源规划优化技术研究进展及展望

针对水资源管理与规划的发展过程,详细论述了水资源系统管理与规划中常用优化技术的国内外研究成果及应用.根据是否考虑了模型参数或者模型结构的不确定性问题,将优化模型分为确定性优化模型和不确定性优化模型,通过对不确定性优化模型的介绍指出了不确定性优化是当前水资源系统优化的热点,同时指出未来不确定性优化技术发展方向等.     

基于不确定性的水资源优化配置模型及其实证研究

针对城市水资源系统中存在的不确定性,将可信性模糊机会约束规划模型与区间规划相结合,提出了不确定环境下的可信性模糊-区间线性规划(FILP)模型,将其应用于某城市水资源优化配置与科学管理中,构建了城市水资源优化配置FILP模型.该模型以城市的经济、社会与环境的可持续发展为目标,以供需水量等为不确定性约束,以各水源在各子区不同部门间的分配为决策变量,利用改进的风险显性区间规划算法进行求解得到一定置信度和意愿水平下的水资源优化配置风险-收益权衡方案.实证研究表明,该模型反映了不确定性因素对水资源系统收益的影响,能够为实际的优化决策提供方法支持.     

基于可信性理论的水资源优化配置模型

针对城市水资源与水环境系统中存在的不确定性与复杂性,提出了模糊环境下基于可信性理论的CFCCP模型(可信性模糊机会约束规划模型),并将其应用于衡水市水资源优化配置模型的研究中. CFCCP模型以衡水市经济、社会与环境效益最大化为目标,以供需水量、区域协调发展等为不确定性约束,以各水源在各子区不同部门间的分配为决策变量,并且设计了基于模糊模拟的猴群算法进行求解. CFCCP模型可反映不确定性因素对系统收益的影响,计算了各规划水平年置信水平为08时的水资源配置风险-收益权衡方案,得到2015年和2025年的区域经济效益分别为198 36530×104和266 22730×104元,缺水量分别为25 29936×104和20 99096×104 m3,污染物排放量分别为12 80847和13 00044 t. 同时,通过与传统优化算法的比较,证明了基于模糊模拟的猴群算法在求解多维优化问题时的有效性.      

基于不确定性的水资源配置双层模型及其实证研究

针对水资源管理系统的不确定性和复杂性,引入区间参数表达系统中的不确定信息,建立了反映水资源管理者和使用者之间层次关系的区间双层规划模型,并以北京市丰台区水资源管理系统为例进行实证研究.同时,基于交互式算法和模糊满意度算法,用Lingo软件编程求解,确定了丰台区水资源的优化配置方案.规划结果表明:丰台区水资源管理系统的供需水量基本达到平衡,75%的供水量来源于本地地表水和南水北调水源;规划期内的系统经济效益预期达到2.22×10~9~5.16×10~9元,COD排放量将达到1.47×10~4~1.89×10~4t.区间结果提高了优化方案的灵活性,系统满意度体现了上层决策者与下层决策者的交互.其次,通过设计4种COD最大允许排放情景,说明了不同的COD排放约束将对规划结果产生重要影响.最后,通过3种模型的对比分析可以为丰台区水资源配置提供不同发展情景下的优化方案.     

居住小区非传统水资源优化配置研究

中国居住小区非传统水资源利用发展迅速,带来可观的经济、社会和环境效益。与此同时,应实施小区非传统水资源的优化配置,以合理有效地利用多种水源。研究居住小区的非传统水源优化配置具有重要意义,既提高了利用效率,又促进了经济、社会和环境的可持续发展。文章阐述了水资源优化配置中常用的多目标规划方法和特点,指出适合于居住小区非传统水资源利用的多目标规划方法及注意事项。并着重说明可以优先考虑使用遗传算法。     

秦安县水资源存在问题与对策研究

介绍了秦安水资源现状,指出当前全县水资源时空分布不均、水污染日趋严重等问题,针对秦安县水资源开发及利用中存在的问题,提出水资源管理一定要从可持续利用的高度出发,以人为本,科学规划,实现经济社会的可持续发展。     

不确定性机会约束无限混合整数优化模型在固体废物管理中的应用

为了更切实有效地反映固体废物管理系统中的多重不确定性,将能够解决区间参数、功能性参数以及随机参数不确定性问题的优化方法相结合,建立了不确定性机会约束无限混合整数优化（IFICCMILP）模型。为了对比说明所建模型的适用性及特点,采用传统的不确定性混合整数规划(IMILP)模型与IFICCMIP模型进行求解。结果表明,由于新建模型输入参数的多样性以及严格的约束条件,其优化结果与IMILP模型有较大区别。传统模型只需要满足一个目标函数,而且约束条件的个数较新建模型少,所得的系统成本较低。但是,因为新建模型能够保证优化结果满足所有的目标函数和约束条件,具有更高的系统可靠性,可以避免由于少考虑约束条件和其他参数而造成的系统风险。此外,新建模型还提供了不同风险水平的优化方案,为决策者提供了更多的决策空间。     

不确定性模糊多目标模型在生态城市水资源配置中的应用

针对生态城市水资源配置的不确定性、模糊、多目标特点,建立了基于不确定性基本理论的不确定性模糊多目标(IFMOP)水资源配置模型.该模型改变了以往按照确定性目标进行优化的思路,用区间参数的方法将现实中的不确定因素表现为区间形式,将各变量在区间内组合求解,并且通过决策者与模型的交互,用MATLAB软件编程求解,很好地体现了实际决策过程.通过采用华北某市新区水资源数据进行优化配置实例验证,得到了较为合理的2020年水资源优化配置方案.     

经济开发区人-模交互式不确定环境系统规划方法初探

简要分析了经济开发区环境规划的特点,指出目前所采用的方法不可能有效地实现对开发区环境经济系统的优化设计。为了解决这个问题,文中提出一套基于环境承载力的不确定性人－模交互式环境系统规划方法,将大气、水及资源等子系统有机地通过模型整合起来,并充分考虑到了环境经济系统的不确定性与部分因子的不可量化性,通过人与模型的交互过程,将决策者及专家的知识和经验与模型结合起来,从而尽可能地保证规划决策结果的科学性和可操作性     

城市固体废物规划方法研究述评

根据大量相关文献，本文从固废产生量预测、固废处置设施选址和固废收集系统的最优化方法三个方面对当前国内外城市固体废物规划的主要研究思路、方法、典型模型及其应用情况进行了综合介绍与简要比较。同时指出了目前我国在固废规划研究领域与国外相比较的不足之处，并在此基础之上预测了今后城市固体废物规划方法研究的发展趋势，试图为我国的城市固体废物管理规划的优化问题研究的进一步深入开展提供有益的参考。     

干旱半干旱地域灌区水资源综合效益评价体系研究

干旱半干旱地域灌区农业发展,既受水资源短缺制约,又受生态环境和社会因素的影响。论文基于水资源可持续发展的观点,认为灌区水资源优化配置必须考虑经济效益、生态效益和社会效益的协调和综合影响。文中建立了灌区水资源综合效益评价的数学模型。在分析该区水资源利用特点基础上,提出了综合效益评价的经济效益、社会效益和生态效益类等44项评价指标。应用层次分析法(AHP)原理,对构建的模型进行了研究。并以陕西省宝鸡峡灌区为例,利用所建模型进行了综合评价。评价结果可为灌区水资源评价、管理及节水规划提供决策依据。     

流域水质管理优化决策模型研究

针对目前流域水污染难以有效控制的局面,依据已有的流域水文、水动力、水质、水生态相关机理模拟模型的研究,在考虑了流域社会经济发展条件的基础上,构建了流域水质管理优化决策模型框架体系.基于该框架体系,本文从简单流域系统优化模型、模拟与优化联合模型和时空尺度复杂优化模型3个方面对流域优化决策模型的研究发展历程进行综述,并指出其各自在发展过程中所出现的问题.最后,提出了优化决策模型面临的瓶颈问题,并从模型结构简化和适应性管理两个方面提出了相关的解决思路.     

气候资源管理与优化调控

提出了气候资源优化调控的概念和基本思路。在人类活动引起的全球和区域气候变化情况下,加强相关管理和研究开发工作,是优化配置、合理开发和保护、恢复气候资源的先决条件;开展有关科学技术问题的研究、开发也将为气候资源优化调控工程提供知识储备。     

天津生态城水系统构建与海绵建设技术研究及实践

围绕天津生态城高标准水系统建设目标,分析不同发展阶段的水环境问题与技术需求,全方位开展水系统及海绵城市规划、建设与管理技术研究,创新形成了统筹所有涉水设施的生态城市新型水系统规划模式、耦合大水系构建与全过程灰绿蓝结合的海绵城市规划策略,研发了非常规水多源多功能净化处理技术、景观水体水质保持与生态修复技术、盐碱区域生物滞留设施雨水径流污染控制技术、盐碱影响下的雨水调蓄与利用技术、基于盐渍土改良和耐盐植物群落构建的景观生态改善技术,建立了融合水动力-水质耦合模型、多水源补水优化调度模型和内涝模型的天津生态城水系统智能化管理平台。该技术成果在天津生态城水系统和海绵城市规划、建设与管理中得到应用,实现非常规水利用率超50%、水体水质达GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类,年径流总量控制率>80%,径流污染削减率>65%(以SS计),年雨水资源化利用总量达30余万m3,优化了水资源结构并提高了水资源利用效率,全面改善了天津生态城水环境质量,提升了涉水设施动态联动联控的协同管理水平,为同类型地区水系统和海绵城市高标准建设提供了参考和借鉴。     

南京市水环境承载力情景预测研究

了解区域水环境承载力未来发展状况,有助于支撑区域生态文明建设。以南京市为研究区域,构建基于社会经济-水资源-水环境复合系统的水环境承载力指标体系,建立区域适用的系统动力学模型,设计未来发展的6种可能情景;在此基础上,将遗传算法用于投影寻踪优化,构建遗传投影寻踪方法,预测2017—2030年不同发展方案下的水环境承载力。结果表明:2017—2030年各方案下南京市水环境承载力均呈上升趋势,各方案对水环境承载力的提升效果表现为综合方案(30.1%)>节水方案(28.5%)>水污染治理方案(24.2%)>经济优化方案(24.0%)>原始方案(21.3%)>人口增长方案(12.5%)。原始方案中水环境承载力稳步提升,2027年开始超过Ⅰ级,即在现状发展模式下,南京市社会经济发展的规模处于水环境承载力可支撑的规模范围内;综合方案下,水环境承载力最快达到Ⅰ级;人口增长方案下,水环境承载力发展水平显著受阻,在预测期内始终未达到Ⅰ级。南京市若采取人口增长、经济优化、水资源节约与水污染治理协同发展模式,其水环境承载力将会快速提升。     

流域管理机构:国际比较分析及对我国的建议

流域管理是国际上比较普遍采用的水资源管理方法。我国2002年的水法从法律角度确定了流域管理的法律地位。出于区域开发要求或水资源压力而成立的流域管理机构,可选择水资源理事会、流域委员会和流域管理局的形式,其职能可能包括数据收集和处理、规划、资源和环境管理、运行与维护、监督等职能。但在不同社会经济发展水平和政治体制下,特别是不同的水资源问题下,流域管理机构设置仍然有较大的差别。即使如此,高效的流域管理机构必须职能清晰。我国流域间差异大,流域水资源问题多样,在区域管理较强的传统下,流域管理机构需要协调与区域管理的关系,清晰职能,进行内部机构改革,以逐步建立符合我国国情、权利和责任统一、高效的流域管理机构。     

基于水质模拟的不确定条件下两阶段随机水资源规划模型

针对流域内不同企业的水资源分配及企业生产污染排放导致的水环境问题,运用区间两阶段随机规划的方法,耦合区间两阶段模型（ITSP）和区间水质模型（IS-P）,建立不确定两阶段随机水质-水量耦合规划模型（ITSP-SP）.该模型以流域内系统利益最大为目标函数,模拟了流域内各个企业的水量分配及排污过程中河道水质变化,并在保证河流水质达标前提下优化预计分配水量,调整企业生产规模.通过模型运算得到区间解,为管理者提供了多样的决策方案.并且,该模型充分考虑不确定因素对系统利益的影响,能够有效的规避系统决策失误及方案缺失现象.     

半干旱地区农业资源的复合经营模式及生态经济耦合效应研究

半干旱地区脆弱的生态条件在理论和实践上都不允许进行反复的耕翻种植,从资源特征和生态安全的要求出发调整其产业结构,协调生态、经济和社会效益的关系,获得农业资源耦合效益的最大化和可持续发展,农林牧复合经营的高效生态农业模式是半干旱地区农业和农村经济可持续发展的主导战略。论文以甘肃中部的秦王川地区为例,依据其资源特征,设计该地区的植物和家畜生产的合理时空配置结构和产业复合体系结构,提出了以高效合理利用水土资源、生态经济型林草植被恢复和替代产业培育及产业化经营等3种农业资源复合经营的耦合式发展模式。通过各结构要素在功能特性、产业布局、空间格局和时序过程在系统内相互的耦合作用,分析了农业资源在复合经营条件下而产生的生态、经济和社会效应。