[發明專利]基于遺傳算法的水資源優化配置方法及系統

有效

• 申請號: 202011639879.6
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112668909B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 孫倩;郝奇琛
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學;中國地質科學院水文地質環境地質研究所
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06;G06N3/12
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本公開提供了一種基于遺傳算法的水資源優化配置方法，所述方案將經濟目標，社會目標以及生態目標進行了歸一化處理，使得各目標在同一量綱條件下進行加權計算，歸一化后，各目標的權重更具有實際意義；同時，所述構建的水資源優化模型具有多變量、多目標、多約束等特點，在求解模型時，本公開采用了遺傳算法，相對于傳統的求解方法，該法在計算速度、精度、收斂性以及適應性，可遷移性方面都有較大優勢。

技術領域

本公開屬于水資源優化配置技術領域，尤其涉及一種基于遺傳算法的水資源優化配置方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

發明人發現，現有的水資源多目標優化方法考慮的影響因素不全面，求解過程往往是將目標函數進行簡單線性加權轉化為單目標模型，導致優化結果的精確度不高，無法對實際的水資源優化配置進行指導；水資源優化配置模型不僅要考慮地表水、地下水和外調水等多種供水水源，而且要統籌不同地區不同產業等多用水戶類型，同時要考慮平水年，枯水年以及特枯水年等不同情景，協同經濟-社會-生態之間的關系，是一個自然-社會復雜系統的多目標優化問題，因此，現有的水資源優化配置中急需一種高精度的多目標多水源多用戶的水資源優化配置方法。

發明內容

本公開為了解決上述問題，提供了一種基于遺傳算法的水資源優化配置方法及系統，所述方案針對水資源優化模型的多目標不同量綱問題，根據各目標的不同要求，將其歸一化，合理分配不同目標的權重，并通過遺傳算法快速高效的多水資源優化模型進行優化求解。

根據本公開實施例的第一個方面，提供了一種基于遺傳算法的水資源優化配置方法，包括：

獲取當地水資源的相關數據；

構建多目標水資源優化配置模型；其中，所述水資源優化配置模型包括以產業用水效益缺口最小的經濟目標、以滿足居民基本生活用水和工農業生產用水缺水量最小為目的的社會目標以及以滿足生態需水缺水量最小為目標的生態目標；通過將各目標進行歸一化處理使得各目標在同一量綱條件下進行加權計算，獲得所述多目標水資源優化配置模型；

利用遺傳算法對所述多目標水資源優化配置模型進行優化求解，獲得優化結果。

進一步的，所述相關數據的獲取包括對研究區域的水資源進行供需分析，即根據用水定額預測生活需水量、工業需水量、農業需水量以及生態需水量；根據當地規劃數據計算不同保證率下各區各水源的可供水量。

進一步的，所述經濟目標的目標函數如下：

其中，i代表第i個分區；j表示第j類用戶(產業)用水；k表示第k種供水水源；WS_ijk表示第k個水源向分區i的第j類用戶供水量；EW_j表示單方水為第j類用戶帶來的經濟效益(元/m³)；λ_ij為分區i第j類用戶用水權重；n、m、L分別為分區數、用水戶數、水源類型數，PGDP為該地區規劃GDP。

進一步的，所述社會目標的目標函數如下：

其中，WR_ij表示分區i第j類用戶需水量(萬m³)，包括居民生活、生產需水量，WRA表示所有分區居民生活生產總體需水量(萬m³)。

進一步的，所述生態目標的目標函數如下：

其中，EWDL_ij表示分區i第j類用戶的生態需水量下限,EWD表示所有分區生態總需水量。

進一步的，所述多目標水資源優化配置模型綜合考慮經濟目標、社會目標和生態目標，具體表示為：