蔚汾河流域水资源多目标优化配置研究

摘要

蔚汾河是黄河流域河口至龙门左岸的一级支流,流经山西省吕梁市兴县和岚县。随着流域社会经济快速发展和水环境持续恶化,该流域出现水质上和水量上的缺水,水资源供需矛盾日益加剧。如何使得有限的水资源发挥最大效益已成为亟待研究的关键问题,本论文针对蔚汾河流域水资源优化配置做了如下研究。通过调查流域历年供用水统计资料,给排水工程现状及污水治理情况,分析流域可利用水资源量和水环境现状,为蔚汾河流域水资源有限水资源的优化配置提供现实基础。根据流域实际状况,预测流域社会经济的发展状况,在此基础上进行蔚汾河流域水资源需水量预测;分析流域水资源开发利用潜力和节水潜力,在此的基础上进行新水源工程的建设与供水能力的预测。根据供水量和需水量预测成果,进行规划水平年的供需平衡分析,揭示供需之间存在的矛盾,并提出解决流域水资源供需矛盾的途径。在供需分析成果的基础上,进行不同水质水源、不同需水部门之间的水资源合理配置。
　　本文针对蔚汾河流域有限水资源的多目标优化配置方法进行研究。分析了决策变量的约束条件,采用生活用水效益、农业用水效益、工业和建筑业用水效益、第三产业用水效益和生态环境用水效益为多目标的优化方法,结合决策者不同偏好,得出了六种不同的配置方案。通过调用Matlab优化工具箱中的fgoalattain函数对该模型进行求解,得到几种不同的水资源优化配置方案,使本区域有限水资源发挥最大效益。多目标优化配置方法在蔚汾河流域水资源的应用中表明:这种方法能够实现流域经济最大效益,并将水资源短缺带来损失减到最小,从而促进蔚汾河流域的社会、环境和经济协调发展,实现可持续发展。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 论文选题背景及研究意义

1.1.1 选题背景

1.1.2 研究意义

1.2 水资源优化配置研究现状

1.2.1 水资源优化配置概念

1.2.2 国内外水资源优化配置理论研究现状

1.2.3 水资源多目标优化配置研究现状

1.3 主要研究内容

1.4 技术路线

1.5 研究范围和水平年

第二章 蔚汾河流域概况与水资源现状

2.1 地理位置及交通

2.2 地形地貌

2.3 地质及水文地质

2.3.1 地质

2.3.2 构造

2.3.3 水文地质

2.4 气候与河流水系

2.4.1 气候

2.4.2 河流水系

2.5 水文

2.5.1 降水

2.5.2 径流

2.5.3 泥沙

2.6 流域社会经济发展现状

2.6.1 人口

2.6.2 经济

2.7 土地、森林、矿藏资源

2.8 水资源概况

2.8.1 地表水资源

2.8.2 地下水资源

2.8.3 水资源总量

2.8.4 水资源可利用量

2.8.5 水资源开发利用现状

第三章 流域社会经济发展与需水量预测

3.1 社会发展指标

3.1.1 人口增长预测

3.1.2 经济现状与趋势分析

3.1.3 社会经济发展规划

3.2 需水量预测

3.2.1 生活需水预测

3.2.2 农业需水预测

3.2.3 工业和建筑业需水

3.2.4 第三产业需水

3.2.5 生态环境需水预测

3.2.6 社会经济需水量汇总

第四章 流域水资源开发利用潜力分析与供水预测

4.1 水资源开发利用潜力分析

4.1.1 地表水开发利用潜力分析

4.1.2 地下水开发利用潜力分析

4.2 节水潜力分析

4.2.1 城镇生活节水潜力分析

4.2.2 工业节水潜力分析

4.2.3 农业节水潜力分析

4.2.4 农村生活节水潜力分析

4.2.5 中水回用潜力分析

4.2.6 总体节水潜力

4.3 水源工程建设与供水预测

4.4 水资源开发利用布局及措施

4.4.1 蓄水工程供水分析

4.4.2 引水、提水工程供水分析

4.4.3 地下水供水分析

4.4.4 污水利用

第五章 蔚汾河流域水资源供需平衡分析

5.1 流域水资源供需平衡分析概念

5.2 流域水资源供需平衡分析意义

5.3 流域水资源供需平衡分析

5.4 水资源供需矛盾解决途径[42]

第六章 蔚汾河流域水资源多目标优化配置

6.1 流域水资源多目标优化配置的原则和目标

6.1.1 流域水资源多目标优化配置的原则

6.1.2 流域水资源多目标优化配置的目标

6.2 流域水资源多目标优化配置模型

6.2.1 流域水资源多目标优化配置的总体思路

6.2.2 流域水资源多目标优化配置模型的建立

6.3 综合单位用水效益的确定

6.3.1 层次分析法（AHP）

6.3.2 德尔菲法

6.3.3 单位工业用水效益

6.3.4 其他用水部门单位用水效益

6.4 蔚汾河流域多目标优化配置

6.4.1 决策变量

6.4.2 目标函数

6.4.3 约束条件

6.4.4 优化配置模型计算

6.4.5 优化配置结果

第七章 结论与建议

7.1 结论

7.2 建议

参考文献

附录 蔚汾河流域多目标规划计算程序

致谢

攻读学位期间发表的学术论文目录