[發明專利]一種考慮再生水的多水源多用戶分質供水優化配置方法

有效

• 申請號: 202110397076.2
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113111583B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 郭玉雪;許月萍;劉晶;王奕童;王賀龍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/00;G06N7/08;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;G06F111/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發明公開了一種考慮再生水的多水源多用戶分質供水優化配置方法，步驟如下：首先獲取水資源系統基本信息數據，明確“取?用?排?回”全過程對象，進行復雜水資源系統概化；其次構建考慮再生水的多水源多用戶分質供水多目標優化配置模型；最后提出一種改進多目標鯨魚優化算法對配置模型進行求解，確定合理的優化配置方案集合。本發明可綜合再生水在內的多種水源進行分質供水，提高水資源優化配置計算效率，為水資源高效利用提供新的途徑。

技術領域

本發明屬于水資源配置領域，具體涉及一種考慮再生水的多水源多用戶分質供水優化配置方法。

背景技術

綜合考慮多種供水水源的水資源優化配置，能夠解決水資源分布時空不均問題，提高水資源利用率，尤其是納入再生水回用的優化配置具有明顯的社會、經濟和生態效益。然而隨著社會經濟的快速發展，水資源優化配置需要考慮的因素日益增多，優化配置方法研究仍在不斷的改進和完善。Mirjalili和Lweis(2016)提出的鯨魚優化算法，因其操作簡單、調整參數較少，跳出局部最優的能力強而逐漸被廣泛應用。但其在應對復雜水資源優化配置問題時仍然存在收斂速度慢、收斂精度低且易陷入局部最優解的缺點。同時結合Pareto理念構造的多目標鯨魚優化算法，目前在水資源多目標優化配置中的應用較少，且其對約束條件的處理語焉不詳。

發明內容

本發明的目的在于提供一種考慮再生水的多水源多用戶分質供水優化配置方法，該方法劃分包括外調水、本地原水、可再生水在內的多水源多用戶水質，同時對包括生活、工業、農業、生態在內的多用戶進行需水水質分析，構建考慮多水源多用戶分質供水的水資源多目標優化配置模型，并采用基于約束支配的多目標鯨魚算法進行模型求解，確定合理的配水和再生水價格方案。該方法能夠明確復雜水資源系統的“取-用-排-回”全過程對象，簡化復雜水力關系，避免陷入局部優化提高計算效率。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種考慮再生水的多水源多用戶分質供水優化配置方法，包括以下步驟：

步驟1，獲取水資源系統基本信息數據；

步驟2，明確“取-用-排-回”全過程對象，進行復雜水資源系統概化；

步驟3，構建考慮再生水的多水源多用戶分質供水多目標優化配置模型；

步驟4，提出一種改進多目標鯨魚算法并進行模型求解，確定合理的優化配置方案集合。

上述技術方案中，進一步地，所述步驟1水資源系統基本信息數據包括水庫水位-庫容關系曲線，水庫、河道、調水工程、供水水廠、污水處理廠的基本特征參數和地理位置信息，水庫出入庫流量、調水工程流量、污水處理廠進排水流量，不同用水戶單位廢水排放中COD、TP和TN的含量，水資源費、水費、原水水價、外來引水水價、單位污水處理費。

進一步地，所述步驟2“取-用-排-回”全過程對象具體包括：“取”為供水水源，“用”為用水戶，“排”為污水處理廠，“回”為污水處理廠再生水回用。

進一步地，所述步驟2供水水源包括外來調水、本地原水(水庫水、河道水)和再生水，可按照《飲用水水質標準》《地表水環境質量標準》、《生活雜用水標準》、《城市污水再生利用-工業用水水質標準》等標準進一步劃分為優質水、中水、一般水和農業水供水水源，其中，再生水可作為中水和一般水。

進一步地，所述步驟2的用水戶包括生活、工業、農業和生態用水戶，可按照《飲用水水質標準》《地表水環境質量標準》、《生活雜用水標準》、《城市污水再生利用-工業用水水質標準》等標準劃分為優質水、中水、一般水和農業用水戶。

進一步地，所述步驟3構建的考慮再生水的多水源多用戶分質供水多目標優化配置模型，能夠綜合考慮經濟、社會和生態環境效益，以供水量v和再生水水價b為決策變量，具體包括：

(1)目標函數：

1、經濟效益