A1城市用水优化的多目标规划模型

界限值。
２．约束条件
（１）生活甩水约束。
（下转１５０页）
收稿日期：２００９－１１－０９ 作者简介：朱国文，江西安福自来水公司。
万方数据
１５０
中国水运
第０９卷
水现象，无需对封底进行清理、找平和二次封底等工作。 四、经济性比较和工期比较 一种新的施工方法、工艺、材料要替代另一种传统的方
法、工艺、材料，必须要有经济上的优越性或者具有时间上 的优越性，采用水下不分散混凝土作为围堰封底材料，同采 用普通混凝土相比，具有经济上和时间上的双重优越性。首 先让我们对两种不同混凝土的经济指标进行计算（如表２）：
第０９卷 ２００９在
第１１期 １１月
中国水运
Ｃｈ ｉ ｎａ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ
ＶｏＩ．９ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ
Ｎｏ．１１ ２００９
城市用水优化的多目标规划模型
朱国文
（江西安福自来水公司，江西安福３４３２０６）
摘要：本文提出城市用水的多目标规划模型，对城市用水资源合理分配、均衡经济用水以及生态用水有重要作用。
产生的生态效益的变化量；Ｂ经济（△ｗ）代表经济用水和生态 用水之间相互转换ＡＷ时所产生的经济效益的变化量；
ｚ农业下， Ｚ农业上，Ｚ工业下 Ｚ工业上，Ｚ第三产业下，Ｚ第三产业上分 别代表农业用水量下限，上限．工业用水量下限、上限，第 三产业用水量下限、上限；＾人均用水定顿代表人均用水定额，
Ｎｘ口数代表研究区域的生活用水的人Ｉ：１数；％水量，Ｈ，地表， ｗ地下，Ｈ７南水同用，ｖ１７新开源水量，Ｈ‘｝调水，聃７备浃水利用分另４代表研 究区域内总水量、她表水水量、地下水水量、污水回用量、
一、城市用水的分类 按照现行城市用水统计方法，城市用水分为生活用水、工 业甩水，其中生活用水又称大生活用水，由居民家庭生活用水 和市政公共用水组成。居民家庭用水是指居民家中的日常生活 用水，亦称居民生活用水、居民住宅用水或小生活用水，包括 冲洗卫生洁具、洗浴、洗衣、炊事烹调、饮食、清扫、浇洒， 庭园绿化及家庭洗车用水。市政公共用水包括公共设施用水和 其他公共用水两部分。公共设施用水包括机关、办公楼、学校， 医院、娱乐场所、商业、宾馆、饭店及科研机构用水等，其中 ｛：Ｉｊ当一部分属第兰产业用水。其他公共用水包括浇洒道路用水、 绿化用水、交通设施用水、仓储用水、市政设施用水、消防用 水以及军营、军事设施和监狱特殊甩水．不包括河湖环境用水。 本文把城市用水分为生活用水、工业用水、第三产业用 水和生态用水和农业用水五部分。其中，生活用水指小生活 用水，不包括第三产业用水，专指保证人民正常生活需要的 基本生活用水；工业用水包括建筑业用水在内；农业用水包 括农田灌溉用水和林牧渔用水；城市生态用水主要包括城市 河道生态用水、城市绿地用水和城市河湖生态用水两部分。 二、城市用水优化的目标 城市用水的优化目标，是指在一定的时空范围内，在总 水量有限、城市五部分用水存在矛盾的情况下，综合考虑区 域内社会经济发展水平、社会经济发展对水资源的用水需求、 水资源的总体状况、水生态系统的现状、水生态系统拟要恢 复的目标、生态环境缺水对未来社会经济的影响等基础条件， 兼顾区域经济可持续发展、人民生活与水生态系统恢复、保 护或重建等经济效益、社会效益等总效益综合最优时所需要 的五部分用水量的分配。这里既要考虑工业用水、第三产业 用水的经济效益，又要考虑五部分用水的合理分配，满足节 约目标。因此经济合理的城市用水应该从一下几个方面理解：
关键词：城市用水；规划模型；水资源分配
中图分类号：ＴＵ９９１
文献标识码：Ａ
文章编号：１００６－７９７３（２００９）１１＿０１４０－０２
我国经济的快速发展导致社会对对资源的需求量激增，挤 占了生态环境用水，破坏了生态系统的平衡，使人类赖以维持 生存的生态环境恶化，激化了生态用水和经济用水的矛盾。尤 其是城市用水的多用途、需要在保障居民生活用水、城市生态 环境用水、工业生产用水之间求得平衡，因此如何合理分配各 种用途的用水量，对于城市的可持续发展具有重要的意义。
表２
从上表可以看出，采用水下不分散混凝土可以节约材料成
本１０％。另外，由于采用水下不分散混凝土使封底厚度减少了 ７０ｃｍ以上，也相应减少了围堰总高度，节约围堰成本１０％。 由于采用水下不分散混凝土，省去了对封底表面的清理、找平 和二次封底等工作，约可减少费用１０—２０％。因此，采用水下 不分散混凝土进行围堰封底，其经济上的优越性是显而易见的。
相似文献(7条)
1.学位论文 孙晓英 城市雨水资源化理论及其决策支持系统框架的研究 2001
雨水是自然界水循环系统中的重要环节，对调节、补充地区水资源和改善保护生态环境起着极为关键的作用。目前许多城市既缺水严重，又由于城 市化造成暴雨时大量雨水资源白白浪费。对这些城市进行雨水资源化，会带来可观的经济、社会、生态和环境效益。雨水资源利用己有几千年的历史 ，近二十年来，许多国家非常重视利用雨水，采取多种途径和方法，利用雨水资源来解决无可靠供水城市的水资源供给，并缓解城市防洪排涝的压力。 而我国，特别是城市用水总是引调城外水源或超采地下水，对城市雨水资源利用缺乏系统深入的理论与应用的研究。随着科学技术的发展，地理信息系 统等新的空间型信息管理系统的出现，许多交叉学科与新的理论和方法，为城市雨水资源化提供了系统研究的途径，使从城市整体研究城市雨水资源化 理论成为可能。深入学习研究了国内外先进雨水资源利用技术，本文依据城市水利学的方法和观点，本着使城市雨水资源化成为一个系统化的理论与工 程相结合的先进科学，并能用当代的计算机、遥感等高科技来使其得以实施的目的。
兰、城市用水优化的目标规划模型 １．目标函数
Ｌ－－ｍｉｎ僻Ｃ－Ｂ（魄≯），Ｂ（—６ｎ锰业）），Ｊ｝；（—同ｍ夤三产０），只（—曰（雌志环茹． 忍（－坝％业）），圪（＿踟％活＋％业＋％兰产业＋％卷环境＋哝业））｝
各个目标函数之间的优先层次如下： （Ｉ）模型的第一个优先层次：水资源使用的社会效益、
经济效益、环境效益三者总和最大 ｒａｉｎ｛一只，一（Ｐ２＋己＋Ｂ），一只ｌ （２）模型的第二个优先层次：基本生活用水必须得到满
Ｂ，ｆ畚（△Ⅳ）一曰经ｊ；ＦｌＡＷ）≥０
（５）供需平衡约束。 ｗ砬茹水量＝仉７太业＋ｗ工业＋ｗ叠三产业＋ｗ，，董活＋ｗｔ态环境 ¨，总。ｆ利川水量＝仉，地点＋Ｖ‰下＋ｗ南水叫卅＋１％开源水量＋Ｉ‰调束＋Ｉ喵洪水利用 ｕ么需水晕ｓⅥ，总利用水量 式中，８（｝％活），ｓ（ｗ Ｊ：业），Ｂ（ｗ未三产业），占（讳么态环境）， Ｂ（ｗ农业），Ｂ（ｗ矗朋水盈）分别代表生活用水效益，工业用水效 益，第三产业用水效益，生态用水效益，农业用水效益，水 资源使用总效益；矸，环境，Ｈ／生态，ｗ名厩分别代表天然和人工 环境用水量，天然和人工生态用水量和景观用水量； Ｂ，Ｉ态（△ｗ）代表经济用水和生态用水之间相互转换ＡＷ时所
参考文献 【１】１王浩，陈敏建等．水生态环境价值和保护对策【ＭＪ．清华大
学出版社．２００４． 【２】胡毓达．实用多目标最优化【Ｍ】．上海科学技术出版
社．１９９０．
［３】钱易，刘昌明等．中国城市水资源可持续开发利用［ＭＪ． 中国水利水电出版社．２００２．
【４】Ｇｌｅｉｃｈ Ｐ Ｈ．Ｗａｔｅｒ ｉｎ Ｃｒｉｓｉｓ：Ｐａｔｈｓ ｔｏ Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｗａｔｅｒ
Ｕｓｅ．Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．１９９６． ［５】ｑｉａｎ Ａ Ｙ，ｅｔ ａ１．Ｓｔｒａｔｅｇｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆＷａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｉｎ Ｃｈｉｎａ，Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｗａｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｒｅｓｓ．２００１．
足 ｍｉｎ卜只｝ （３）模型的第三个优先层次：经济用水效益和生态用水
效益最大 ｍｉｎ｛一（Ｒ＋只＋只），只｝ 考虑生态用水使用数量不同时，可产生的生态效益函数
如下所示：
，（ｘ）（工ｓＸ０） ｇ（ｘ）（ｘｏ≤ｘＳ工Ｉ） ８（石）＝ ＾（工）（工Ｉ ｓ』≤Ｘ２）
：
ｘｏ，■，Ｘ２分别代表由低到高不同生态环境用水量等级的
筑，还可以用于码头、大坝、堤防等普通混凝土较难施工 的水下工程施工。
（上接１４０页） ｗ叠话≥Ａ人均ｆｆ］水定额Ｘ Ｎ人ｕ数 （２）生态用水约束。 ｗｒ事态环境（＝ｗｒ生杏＋ｕ，环境＋ｗ景堀）≥ｗ矗市最小环境斋术 （３）农业、工业、第三产业用水量约束。
结合经济发展规划和水资源规划，在保证生活、生产和 经济店正常运行用水店基础上，确定一产、二产、三产用水 量的范围。
（１）城市用水总量有个理想的最优值，大于等于这个值，要 求不造成生态系统的继续恶化；（２）小于这个理想值时，不 能影响生态系统的正常运转；（３）在当前条件下，经济、社 会、生态的综合效益最大。
在水资源比较紧张的地区，一时不能满足理想的目标需水 量时，可以在不造成生态环境持续恶化的条件下适当控制，追 求比较大的综合效益，促进社会经济发展。在经济发展的过程 中，通过发展节水技术、调整产业结构等，进一步优化用水结 构，增加总甩水量，逐步达到生态修复目标需水量。因此，经 济合理的理想用水量是暂时的用水量，是不断增加的动态水量。
2.学位论文 张静 城市防洪排涝体系优化规划研究——沈阳市城市防洪排涝体系优化规划研究 2004
城市是一个地区政治、经济、文化、科学教育的中心,是社会经济发展的进步标志,它的盛衰对地区经济的发展有重要影响.然而,中国大中城市大约 90％濒临江河海洋,都受到一定程度的洪涝威胁.在人类漫长的发展历史中,洪涝灾害一直是威胁人类生存和发展的重要因素之一.而且随着社会经济的发 展,城市洪涝灾害所带来的影响将更加重大.随着科学技术的发展和生产力的提高,人们建立了流域防洪工程体系,提高了防洪标准和洪水调度能力,有效地 减少了河道洪水泛滥的几率,控制了洪灾的发展.但由于在进行城市防洪规划中,只重视了防外洪,忽视了排内涝,造成了城市排涝发展的滞后.而且城市的 迅速扩大和城市不透水地面面积的快速增长导致雨水径流量大大增加,使城市排涝问题更加严峻,严重制约了城市的发展.中国许多城市水资源缺乏,人均 水资源占有量低于国际公认的下限1000m<'3>.过度开采地下水使地下水位下降,地面下沉,形成漏斗区.因此,一方面城市雨水造成城市涝灾严重,城市必须 使用庞大的雨水排放系统将日益增长的雨水径流排出城市,另一方面却是城市用水的紧缺,地下水补给的严重不足.如果在解决城市排涝问题时考虑雨水渗 透,合理、充分地利用雨水涵养地下水源,那么既能缓解城市水资源危机,改善城市的生态环境,减少雨水管系的投资和运行费用,又能减轻城区水涝危害和 水体污染.因此为提高城市的防洪排涝标准,充分利用水资源,需要建立蓄、滞、排相结合的城市防洪排涝体系.该课题是在学习和分析国内外城市防洪排 涝理论的基础上,以沈阳市为例,研究规划城市防洪排涝体系.课题以水资源的可持续发展和最优化理论为规划的理论基础,在深入了解沈阳市排水现状的 基础上,建立沈阳市城市排涝体系的动态规划模型,并用离散微分动态规划法求解模型,用Matlab编制其求解的相关程序,使计算更加方便.通过规划计算可 知建立蓄、滞、排相结合的城市防洪排涝体系对保护城市人民的生命财产安全、促进城市的经济发展和社会进步,提高人民生活质量有重大意义;对改善 城市环境质量、维护和促进城市生态平衡起到了极大的推动作用,具有显著的经济效益、社会效益和环境效益.
农业用水量上下限约束
Ｚ农业下≤ｕ７农业≤Ｚ农业上
工业用水量上、下限约束 ｚ工业下≤¨７主业≤ｚ工业上
第三产业用水量上、下限约束
ｚ第一产业下≤Ⅵ７叠三产业≤Ｚ第三产业上 （４）效益正增长约束。
水资源使用由经济用水转向生态用水后，效益的该变量 为正值。
设ＡＷ为经济用水变为生态用水的水资源量，则需满足 一下条件：
万方数据
城市用水优化的多目标规划模型
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 引用次数：
朱国文 江西安福自来水公司,江西,安福,343206
中国水运（下半月） CHINA WATER TRANSPORT 2009，9(11) 0次
参考文献(5条) 1.王浩,陈敏建等.水生态环境价值和保护对策[M].清华大学出版社.2004. 2.胡毓达.实用多目标最优化[M].上海科学技术出版社.1990. 3.钱易,刘昌明等.中国城市水资源可持续开发利用[M].中国水利水电出版社.2002. 4.Gleich P H.Water in Crisis:Paths to Sustainable Water Use.Ecological Application.1996. 5.Qian A Y,et al.Strategic Research on Sustainable Development of Water Resource in China,Beijing:Water Power and Water Electric Press,2001.
同时，在６．２ｍｘ ５．７ｍ的围堰内，采用普通混凝土封底， 一般需要布置十多个浇筑点，而采用水下不分散混凝土，只 布置６个点，大量节约了人工、机械的费用和时间，封底的 质量一次性达到设计要求，加快了工程进度。
五、结论
水下不分散混凝土同常规水下混凝土相比，大大简化 了施工工艺，并很大程度上降低了施工风险，综合成本降 低可达３０％，工期缩短２０％。该混凝土施工不受水深、施 工面大小、混凝土量、生产运输条件等限制，不仅可以用 于围堰、沉井的水下封底，同样可以用于围堰、沉井的水 下浇筑，以及水下基础、承台等大面积无施工缝结构的浇
新开源供水量、外调水供水量、雨洪水利用量；上述所有变 量均大于等于０。
以上是模型的基本流程，具体计算时，要根据不同地区、 城市的个性特征（经济发展水平、水资源紧张程度、生态环 境基础条件、节水空间等）对模型中的具体参数进行合理定 量，从而求得合理的计算结果。
四、结论 ．
本文提出的城市用水的多目标规划模型，对城市用水资 源进行、合理分配，均衡经济用水和生态用水比例，实现经 济的可持续发展和生态环境的持续，具有借鉴作用。