城市水資源優(yōu)化配置研究_多目標規劃
論文導讀:：為解決城市缺水問(wèn)題建立了城市分質(zhì)供水水資源優(yōu)化配置數學(xué)模型，對某市新區中水、雨水與自來(lái)水等水資源進(jìn)行了優(yōu)化配置仿真計算。結果表明，經(jīng)優(yōu)化配置后能保證社會(huì )經(jīng)濟協(xié)調發(fā)展，實(shí)現水資源可持續利用，具有良好的經(jīng)濟、社會(huì )和環(huán)境效益。論文關(guān)鍵詞：自來(lái)水，優(yōu)化配置，數學(xué)模型，多目標規劃
城市水資源優(yōu)化配置是指中水、雨水與自來(lái)水等水資源在整個(gè)城市或某個(gè)區域對各用水對象之間進(jìn)行的科學(xué)分配。20 世紀 90 年代以來(lái)，由于水資源缺乏和水污染加劇，在水資源優(yōu)化配置中開(kāi)始注重水質(zhì)約束、環(huán)境效益及水資源可持續利用的研究。我國在水資源優(yōu)化配置研究方面也取得了一些成果[1～2]論文的格式。但是對于多種水資源合理配置、水資源可持續利用以及環(huán)境效益在水資源優(yōu)化配置中作用的研究仍較少[3]。本文根據區域需水量和供水量預測多目標規劃，建立區域水資源優(yōu)化配置模型，得出優(yōu)化配置結果。每個(gè)優(yōu)化配置結果對應于相應的配置方案，比較各個(gè)方案從而得出最優(yōu)推薦方案。1 優(yōu)化配置模型 以追求經(jīng)濟和社會(huì )效益最大、環(huán)境污染最小為目標，并考慮供需平衡等約束建立中水、雨水和自來(lái)水的綜合優(yōu)化配置模型。
1.1 目標函數的確立 ① 經(jīng)濟目標 在滿(mǎn)足正常供水條件下，使各部門(mén)總用水的成本為最?。?/p>
?。?）
式中：、、、、――分別為第 i 種水源用于生活、工業(yè)、農業(yè)、生態(tài)和第三產(chǎn)業(yè)方面的水量，多目標規劃，i 取 1、2、3、分別表示自來(lái)水、中水和雨水在各部門(mén)的用水量； 、、―― 分別為自來(lái)水價(jià)格、單位中水運行成本、收集處理后的單位雨水運營(yíng)費用。
?、?社會(huì )目標 節約用水在可持續發(fā)展中占有重要地位，采用所用自來(lái)水用量最少來(lái)間接反映社會(huì )效益：
?。?）
?、?環(huán)境目標 COD 排放量是衡量環(huán)境影響的重要指標，采用 COD 排放量最小來(lái)反映環(huán)境目標：
?。?）
式中：――污水排放系數； ――污水處理廠(chǎng)出水的 COD 濃度，； 、、、、――分別表示為生活、工業(yè)、農業(yè)、生態(tài)和第三產(chǎn)業(yè)的耗水量，論文的格式。
1.2 約束條件 ① 供水能力約束：
?。?）
?。?）
?。?）
式中：、、――分別為自來(lái)水、中水、雨水的最大可供量。
?、谛杷考s束：
?。?）
?。?）
?。?）
?。?0）
?。?1）
式中：、、、、――分別為生活、工業(yè)、農業(yè)、生態(tài)和第三產(chǎn)業(yè)的需水量。
?、壑兴赜寐始s束：應滿(mǎn)足生態(tài)城市建設需要或規定。
?、苌鷳B(tài)用水量約束：生態(tài)用水量應滿(mǎn)足生態(tài)用水比例約束條件。
?、菟|(zhì)約束 （12）
式中：――t 時(shí)段用水部門(mén) i 對水廠(chǎng)的水質(zhì)要求 ――t 時(shí)段水廠(chǎng)的供水水質(zhì) ⑥排污總量約束 （13）
式中：T――時(shí)段 ――允許的 COD 排放量 ⑦水環(huán)境容量約束 （14）
?。?5）
式中：
，――t 時(shí)期第 k 種污染物的排放量及其水環(huán)境容量
多目標規劃，――t 時(shí)期第 i 部門(mén)排放第 k 種污染物量及其處理率 ⑧ 非負約束：所有變量都大于零。
、、、、、、、等所有變量均大于零論文的格式。
實(shí)例分析 2.1 某市生態(tài)新區基本資料某生態(tài)新區位于中部地區，2020年規劃面積 85.63ha， 總人口為 114.6 萬(wàn)，將建成水廠(chǎng)一座、污水處理廠(chǎng)四座。建成后生態(tài)用水比例、人均公共綠地面積等均要達到國內領(lǐng)先水平，通過(guò)參考國內外城市建設目標、原則等確定再生水回用率大于或等于 40%[3]，一般生態(tài)用水比例取 13%[3]。
2.1.1 需水量預測 根據用水定額多目標規劃，并參考國內其他城市用水指標，結合該區具體情況，所預測的 2020 年需水量見(jiàn)表 1。
表 1 某生態(tài)新區需水總量 Tab 1 Water demand in an ecological district
