[發明專利]一種基于負荷均衡的水資源承載能力量化方法

有效

• 申請號: 201910370288.4
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN110210710B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 董增川;高曉琦;楊光;俞祎波;孫雅茹
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06Q10/0639
• 分類號: G06Q10/0639;G06Q50/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 成立珍

本發明公開了一種基于負荷均衡的水資源承載能力量化方法，屬于水資源評價與管理技術領域，本發明在水資源可利用量和耗水量，COD排污量和COD限排總量以及社會經濟子系統和生態環境子系統負荷均衡之間建立聯系，從而構建了基于負荷均衡的水資源承載力量化模型，并采用遺傳算法采用適當方式將多目標轉為單目標對模型進行求解，進而得到水資源承載能力量化結果，通過負荷均衡追求社會經濟與生態環境相互協作、互為促進的良性發展、和諧共存關系，達到一種人口增長適度、經濟發展穩定、產業結構合理、資源高效利用、環境狀態優良的穩定狀態，以實現系統總體效益的最大化，因此所得到的均衡狀態下的水資源承載能力量化結果更加合理、可靠。

技術領域

本發明屬于水資源評價與管理技術領域，具體涉及一種基于負荷均衡的水資源承載能力量化方法。

背景技術

水資源承載能力的研究歷經了概念提出(1990年前后)、理論討論(1990至2000年)、方法應用(2000年至今)三個主要的階段。

迄今為止，已有眾多數學方法應用到水資源承載力量化研究中，但在量化過程中均未考慮社會經濟與生態環境協調發展這一要求。在水資源領域，負荷是指承載客體也就是社會經濟、生態環境造成的壓力。在維持社會經濟、生態系統可持續發展的前提下，承載主體也就是水資源系統承受的最大負荷即為水資源承載能力，當水資源實際負荷超過水資源承載能力時，水資源系統就會進入超負荷狀態。

在水資源開發利用過程中，社會經濟與生態環境的水量分配存在直接矛盾，因此協調兩個系統之間的發展關系，量化均衡狀態下的水資源承載能力十分必要。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于提供一種基于負荷均衡的水資源承載能力量化方法，在量化過程中可以體現可持續發展理念和生態理念，以實現系統總體效益的最大化，因此所得到的均衡狀態下的水資源承載能力量化結果更加合理、可靠。

技術方案：為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于負荷均衡的水資源承載能力量化方法，包括如下步驟：

1)基于負荷均衡理論，建立水資源系統、社會經濟系統、生態環境系統相互關聯與制約的水資源承載力量化模型，從社會規模、經濟發展與環境保護三個方面分別確定模型的目標函數；

2)所述的水資源承載力量化模型的約束條件包括水資源量約束、社會經濟約束、水環境約束、負荷均衡約束四個方面；

3)將水資源承載力量化模型的多目標問題轉化為單目標問題后，采用遺傳算法進行求解，進而得到不同情景下水資源系統所能承載的人口規模和社會經濟發展規模。

進一步地，步驟1)，所述的目標函數，包括：

2.1)社會目標：以地區可承載人口值(POP)最大為目標：

式中，為第k個分區的人口數；

2.2)經濟目標：以地區國內生產總值(GDP)最大為目標：

式中，為第k個分區的國內生產總值；

2.3)環境目標：以地區化學需氧量COD排放量最小為目標：

式中，為第k個分區的COD排放量。

進一步地，步驟2)中，所述的水資源量約束，包括各分區內部耗水量不超過該單元水資源可利用量、各分區各用水戶的耗水量之和不大于該地區的水資源可利用量兩個方面：

所述的各分區內部耗水量不超過該單元水資源可利用量約束：

T_ZHSK≤T_KLYK；