城市水资源优化配置研究_多目标规划

城市水资源优化配置研究_多目标规划

论文导读:：为解决城市缺水问题建立了城市分质供水水资源优化配置数学模型，对某市新区中水、雨水与自来水等水资源进行了优化配置仿真计算。结果表明，经优化配置后能保证社会经济协调发展，实现水资源可持续利用，具有良好的经济、社会和环境效益。论文关键词：自来水，优化配置，数学模型，多目标规划

城市水资源优化配置是指中水、雨水与自来水等水资源在整个城市或某个区域对各用水对象之间进行的科学分配。20世纪90年代以来，由于水资源缺乏和水污染加剧，在水资源优化配置中开始注重水质约束、环境效益及水资源可持续利用的研究。我国在水资源优化配置研究方面也取得了一些成果[1～2]论文的格式。但是对于多种水资源合理配置、水资源可持续利用以及环境效益在水资源优化配置中作用的研究仍较少[3]。本文根据区域需水量和供水量预测多目标规划，建立区域水资源优化配置模型，得出优化配置结果。每个优化配置结果对应于相应的配置方案，比较各个方案从而得出最优推荐方案。1 优化配置模型

以追求经济和社会效益最大、环境污染最小为目标，并考虑供需平衡等约束建立中水、雨水和自来水的综合优化配置模型。

1.1目标函数的确立

① 经济目标

在满足正常供水条件下，使各部门总用水的成本为最小：

（1）

式中：、、、、――分别为第i种水源用于生活、工业、农业、生态和第三产业方面的水量，多目标规划，i取1、2、3、分别表示自来水、中水和雨水在各部门的用水量；

、、―― 分别为自来水价格、单位中水运行成本、收集处理后的单位雨水运营费用。

② 社会目标

节约用水在可持续发展中占有重要地位，采用所用自来水用量最少来间接反映社会效益：

（2）

③ 环境目标

COD排放量是衡量环境影响的重要指标，采用COD排放量最小来反映环境目标：

（3）

式中：――污水排放系数；

――污水处理厂出水的COD浓度，；

、、、、――分别表示为生活、工业、农业、生态和第三产业的耗水量，论文的格式。

1.2约束条件

① 供水能力约束：

（4）

（5）

（6）

式中：、、――分别为自来水、中水、雨水的最大可供量。

②需水量约束：

（7）

（8）

（9）

（10）

（11）

式中：、、、、――分别为生活、工业、农业、生态和第三产业的需水量。

③中水回用率约束：应满足生态城市建设需要或规定。

④生态用水量约束：生态用水量应满足生态用水比例约束条件。

⑤水质约束

（12）

式中：――t时段用水部门i对水厂的水质要求

――t时段水厂的供水水质

⑥排污总量约束

（13）

式中：T――时段

――允许的COD排放量

⑦水环境容量约束

（14）

（15）

式中：，――t时期第k种污染物的排放量及其水环境容量

多目标规划，――t时期第i部门排放第k种污染物量及其处理率

⑧ 非负约束：所有变量都大于零。

、、、、、、、等所有变量均大于零论文的格式。

实例分析2.1某市生态新区基本资料某生态新区位于中部地区，2020年规划面积85.63ha，总人口为114.6万，将建成水厂一座、污水处理厂四座。建成后生态用水比例、人均公共绿地面积等均要达到国内领先水平，通过参考国内外城市建设目标、原则等确定再生水回用率大于或等于40%[3]，一般生态用水比例取13%[3]。

2.1.1 需水量预测

根据用水定额多目标规划，并参考国内其他城市用水指标，结合该区具体情况，所预测的2020年需水量见表1。

表1某生态新区需水总量

Tab 1 Water demand in an ecological district