[发明专利]一种基于负荷均衡的水资源承载能力量化方法

说明书

本发明公开了一种基于负荷均衡的水资源承载能力量化方法，属于水资源评价与管理技术领域，本发明在水资源可利用量和耗水量，COD排污量和COD限排总量以及社会经济子系统和生态环境子系统负荷均衡之间建立联系，从而构建了基于负荷均衡的水资源承载力量化模型，并采用遗传算法采用适当方式将多目标转为单目标对模型进行求解，进而得到水资源承载能力量化结果，通过负荷均衡追求社会经济与生态环境相互协作、互为促进的良性发展、和谐共存关系，达到一种人口增长适度、经济发展稳定、产业结构合理、资源高效利用、环境状态优良的稳定状态，以实现系统总体效益的最大化，因此所得到的均衡状态下的水资源承载能力量化结果更加合理、可靠。

技术领域

本发明属于水资源评价与管理技术领域，具体涉及一种基于负荷均衡的水资源承载能力量化方法。

背景技术

水资源承载能力的研究历经了概念提出(1990年前后)、理论讨论(1990至2000年)、方法应用(2000年至今)三个主要的阶段。

迄今为止，已有众多数学方法应用到水资源承载力量化研究中，但在量化过程中均未考虑社会经济与生态环境协调发展这一要求。在水资源领域，负荷是指承载客体也就是社会经济、生态环境造成的压力。在维持社会经济、生态系统可持续发展的前提下，承载主体也就是水资源系统承受的最大负荷即为水资源承载能力，当水资源实际负荷超过水资源承载能力时，水资源系统就会进入超负荷状态。

在水资源开发利用过程中，社会经济与生态环境的水量分配存在直接矛盾，因此协调两个系统之间的发展关系，量化均衡状态下的水资源承载能力十分必要。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种基于负荷均衡的水资源承载能力量化方法，在量化过程中可以体现可持续发展理念和生态理念，以实现系统总体效益的最大化，因此所得到的均衡状态下的水资源承载能力量化结果更加合理、可靠。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于负荷均衡的水资源承载能力量化方法，包括如下步骤：

1)基于负荷均衡理论，建立水资源系统、社会经济系统、生态环境系统相互关联与制约的水资源承载力量化模型，从社会规模、经济发展与环境保护三个方面分别确定模型的目标函数；

2)所述的水资源承载力量化模型的约束条件包括水资源量约束、社会经济约束、水环境约束、负荷均衡约束四个方面；

3)将水资源承载力量化模型的多目标问题转化为单目标问题后，采用遗传算法进行求解，进而得到不同情景下水资源系统所能承载的人口规模和社会经济发展规模。

进一步地，步骤1)，所述的目标函数，包括：

2.1)社会目标：以地区可承载人口值(POP)最大为目标：

式中，为第k个分区的人口数；

2.2)经济目标：以地区国内生产总值(GDP)最大为目标：

式中，为第k个分区的国内生产总值；

2.3)环境目标：以地区化学需氧量COD排放量最小为目标：

式中，为第k个分区的COD排放量。

进一步地，步骤2)中，所述的水资源量约束，包括各分区内部耗水量不超过该单元水资源可利用量、各分区各用水户的耗水量之和不大于该地区的水资源可利用量两个方面：

所述的各分区内部耗水量不超过该单元水资源可利用量约束：

T_ZHSK≤T_KLYK；