[發明專利]基于用水總量控制的水資源優化配置報童方法

在審

• 申請號: 201711100109.2
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN107944603A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 陳曉宏;何艷虎;李佩怡
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 陳衛

技術領域

本發明涉及水利工程領域，更具體地，涉及一種基于用水總量控制的水資源優化配置報童方法。

背景技術

當前變化環境下，區域來水過程分布更趨極端化，用水環節的供用耗排水關系發生了新的變化。為遏止粗放用水，控制區域用水的盲目增長，最嚴格水資源管理的“三條紅線”對區域用水總量劃定了剛性約束，而區域經濟增長和人口膨脹帶來的河道外需水還會增加，水資源供需矛盾會更加突出。水資源優化配置是調解水資源時空分布不均、來水與需水不匹配、提高水資源利用效率、增強水資源系統抗風險性的根本途徑。用水總量控制下的水資源優化配置是應對變化環境，為區域健康發展提供水安全保障的重要支撐技術之一。但現有水資源配置研究大多沒有涉及用水總量控制命題，少量涉及也一般只是簡單地把總量控制作為一個約束置于多目標分析中，而沒有把用水總量控制作為一個狀態變量處理。在水資源配置經濟效益目標中，也未能有效地考慮水價和水費等用水成本的動態變化。將變化環境下的水資源優化配置納入到用水總量控制的社會命題中進行研究，一方面為在氣候變化和劇烈人類活動影響下受用水總量控制約束的區域水安全保障提供合理的水量調節方案；另一方面也有助于豐富變化環境下水資源優化配置研究的理論與方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于用水總量控制的水資源優化配置報童方法，實現用水總量控制下的水資源優化配置。

為解決上述問題，本發明提供的技術方案是：一種基于用水總量控制的水資源優化配置報童方法，其中，包括以下步驟：

S1.根據配水傳輸條件和需水要求，采集各供水量數據和需水量數據；

S2.結合S1步驟所采集的數據，以經濟、社會和生態環境綜合效益為最大目標，確定目標函數和配水系數；

S3.依據水資源模擬系統中的數據條件組成水資源優化配置的約束條件；

S4.對用水總量控制的水資源優化配置報童模型進行求解。

進一步地，所述的確定目標函數包括確定經濟效益目標函數、確定社會效益目標函數以及確定生態環境效益目標函數。

進一步地，所述的確定經濟效益目標函數包括以下步驟：

S211.依據報童模式思想，記每時段用戶配水量為n立方米，在用水總控制量為T的額度內，每1立方米毛收益為a，成本為b，凈收益為a-b；當配水量超過用水總量控制量T時，每超過1立方米賠償c；記水庫調蓄后的來水可供水量為r，時段需水量為D；基于用水總量控制(控制量T<D，否則屬于無總量控制的水資源配置)的水資源配置存在如下三種狀態：

S212.當水庫調蓄后的來水量r≥T>D時，即來水完全可以滿足需水的情況，實際配水要受用水總量控制額度約束；即可以按照需水量D配水，但超過用水總量控制額度的部分要進行賠償；

配水量N＝T>D，則方案配水D，供水效益為(a-b)D，賠償c(D-T)，凈效益為：

f₁(N)＝(a-b)D-c(D-T)；

S213.水庫調蓄后的來水量r≤T<D時，來水不足以滿足用水控制量，更不滿足需水要求，充分配水不會突破用水總量的控制額度；

配水量N＝r≤T<D，則方案配水r，凈效益為：

f₂(N)＝(a-b)r；

S214.當水庫調蓄后的來水量r≥T但r<D時，即D>r≥T，來水完全可以滿足用水總量控制的水量，但不滿足需水量，實際配水要受用水總量控制額度的約束，即可以按照來水量r配水，超過了控制量T，但仍達不到需水量D的要求，同時超過用水總量控制額度T的部分仍要進行賠償；

配水量N＝r≥T，則方案配水r，供水效益為(a-b)r，賠償c(r-T)，凈效益為：

f₃(N)＝(a-b)r-c(r-T)；

S15.設某個區域可劃分為K個計算單元；k＝1,2,3，…K；每個計算單元有J個用水部門，j＝1,2,3,…J；I為配水總時段數,i＝1,2,3,…I；計算單元k，時段i部門的需水量、配水量和用水控制量分別為D_ij，N_ij，T_ij，配水期間各個時段配水總經濟效益為G，則基于用水總量控制T的流域水資源優化配置報童模型經濟凈效益的目標函數為：