[发明专利]基于用水总量控制的水资源优化配置报童方法

说明书

技术领域

本发明涉及水利工程领域，更具体地，涉及一种基于用水总量控制的水资源优化配置报童方法。

背景技术

当前变化环境下，区域来水过程分布更趋极端化，用水环节的供用耗排水关系发生了新的变化。为遏止粗放用水，控制区域用水的盲目增长，最严格水资源管理的“三条红线”对区域用水总量划定了刚性约束，而区域经济增长和人口膨胀带来的河道外需水还会增加，水资源供需矛盾会更加突出。水资源优化配置是调解水资源时空分布不均、来水与需水不匹配、提高水资源利用效率、增强水资源系统抗风险性的根本途径。用水总量控制下的水资源优化配置是应对变化环境，为区域健康发展提供水安全保障的重要支撑技术之一。但现有水资源配置研究大多没有涉及用水总量控制命题，少量涉及也一般只是简单地把总量控制作为一个约束置于多目标分析中，而没有把用水总量控制作为一个状态变量处理。在水资源配置经济效益目标中，也未能有效地考虑水价和水费等用水成本的动态变化。将变化环境下的水资源优化配置纳入到用水总量控制的社会命题中进行研究，一方面为在气候变化和剧烈人类活动影响下受用水总量控制约束的区域水安全保障提供合理的水量调节方案；另一方面也有助于丰富变化环境下水资源优化配置研究的理论与方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于用水总量控制的水资源优化配置报童方法，实现用水总量控制下的水资源优化配置。

为解决上述问题，本发明提供的技术方案是：一种基于用水总量控制的水资源优化配置报童方法，其中，包括以下步骤：

S1.根据配水传输条件和需水要求，采集各供水量数据和需水量数据；

S2.结合S1步骤所采集的数据，以经济、社会和生态环境综合效益为最大目标，确定目标函数和配水系数；

S3.依据水资源模拟系统中的数据条件组成水资源优化配置的约束条件；

S4.对用水总量控制的水资源优化配置报童模型进行求解。

进一步地，所述的确定目标函数包括确定经济效益目标函数、确定社会效益目标函数以及确定生态环境效益目标函数。

进一步地，所述的确定经济效益目标函数包括以下步骤：

S211.依据报童模式思想，记每时段用户配水量为n立方米，在用水总控制量为T的额度内，每1立方米毛收益为a，成本为b，净收益为a-b；当配水量超过用水总量控制量T时，每超过1立方米赔偿c；记水库调蓄后的来水可供水量为r，时段需水量为D；基于用水总量控制(控制量T<D，否则属于无总量控制的水资源配置)的水资源配置存在如下三种状态：

S212.当水库调蓄后的来水量r≥T>D时，即来水完全可以满足需水的情况，实际配水要受用水总量控制额度约束；即可以按照需水量D配水，但超过用水总量控制额度的部分要进行赔偿；

配水量N＝T>D，则方案配水D，供水效益为(a-b)D，赔偿c(D-T)，净效益为：

f₁(N)＝(a-b)D-c(D-T)；

S213.水库调蓄后的来水量r≤T<D时，来水不足以满足用水控制量，更不满足需水要求，充分配水不会突破用水总量的控制额度；

配水量N＝r≤T<D，则方案配水r，净效益为：

f₂(N)＝(a-b)r；

S214.当水库调蓄后的来水量r≥T但r<D时，即D>r≥T，来水完全可以满足用水总量控制的水量，但不满足需水量，实际配水要受用水总量控制额度的约束，即可以按照来水量r配水，超过了控制量T，但仍达不到需水量D的要求，同时超过用水总量控制额度T的部分仍要进行赔偿；

配水量N＝r≥T，则方案配水r，供水效益为(a-b)r，赔偿c(r-T)，净效益为：

f₃(N)＝(a-b)r-c(r-T)；

S15.设某个区域可划分为K个计算单元；k＝1,2,3，…K；每个计算单元有J个用水部门，j＝1,2,3,…J；I为配水总时段数,i＝1,2,3,…I；计算单元k，时段i部门的需水量、配水量和用水控制量分别为D_ij，N_ij，T_ij，配水期间各个时段配水总经济效益为G，则基于用水总量控制T的流域水资源优化配置报童模型经济净效益的目标函数为：