黑龙江省八五七农场水资源优化配置模型及求解方法研究

摘要

水是一种重要的自然资源，它不仅是人来赖以生存和发展的不可替代的保障性资源，而且是经济发展不可缺少的物质基础。人类和社会的发展进步伴随着自然环境的逐渐恶化，水污染和水环境遭遇破坏，各类水资源可开采量呈逐年下降趋势。但是社会发展离不开水资源的保障，用水部门的需求越来越大。因此如何使有限的水资源在各个用水部门得以合理的分配也就是经过水资源的优化配置之后，使得社会、经济与环境三者协调发展的可持续发展路线的提出显得尤为重要。 本文首先概述了水资源优化配置的相关含义，简要说明了国内外在该领域的研究动态趋势。在参阅了大量相关的国内外文献资料之后，结合黑龙江省八五七农场的自然地理，气候降雨，水文状况以及社会经济发展等诸多因素，对八五七农场水资源优化配置理论和模型建立进行了研究和探索。 其次，对八五七农场的水资源进行相关评价，结合有关降雨年鉴资料对未来两个规划年(2015年和2020年)利用时间序列分析进行水稻生育期降雨量的预测，计算出水稻的灌溉制度，推求出灌溉作物农业需水量值，利用定额法对未来农场进行需水量的预测。 再次，对八五七农场现有水资源进行评价，在这里主要是确定水质和可开采水量的相关数据，对黑龙江省八五七农场现有的蓄水工程、提引水工程、外调水工程、其他水工程供水量进行相关分析，综合上述几种供水单位对未来规划年进行可供水量的预测。 最后，对农场水资源进行供需平衡分析，着重分析未来规划年需水量预测、供水量预测、余缺水量。经过以上分析建立了以环境，生态，社会三者最大化综合效益的多目标水资源优化配置模型。利用实数编码遗传算法、实数编码加速遗传算法以及多目标线性规划法结合LINGO软件对八五七农场水资源优化配置模型进行求解，根据建立的目标函数求得未来规划年在不同保证率下的目标函数值，通过对比发现加速遗传算法的运行时间和优化误差都要优于实数编码的遗传算法。经过可靠的程序软件得分之后最终实现了八五七农场的水资源得到优化配置，实现了预期的课题研究目的，为未来几年农场的发展提供了理论依据。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 水资源状况

1．2．1 全球水资源状况

1．2．2 国内水资源状况

1．3 国内外研究现状综述

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 主要研究内容

1．5 研究技术路线

2 八五七农场概况及水资源现状

2．1 八五七农场概况

2．1．1 地理位置

2．1．2 地形与地貌

2．1．3 气候与降雨

2．1．4 水系

2．1．5 水文状况

2．1．6 水文地质条件

2．2 黑龙江省八五七农场水资源现状

2．2．1 降水状况

2．2．2 主要河流

2．2．3 地表水资源

2．2．4 地下水资源

2．2．5 八五七农场水环境质量

2．3 八五七农场水资源存在的问题分析

2．4 本章小结

3 需水量预测及影响因素分析

3．1 需水量预测

3．2 需水量预测影响因素分析

3．3 八五七农场水稻生育期月降雨量预测分析

3．3．1 时间序列分析

3．3．2 时间序列模型的常用建模方法

3．3．3 基于时间序列分析的水稻生育期月降雨量预测

3．4 农业用水分析

3．4．1 灌溉制度

3．4．2 充分灌溉条件下的水稻灌溉制度的确定

3．5 工业用水分析

3．6 城镇生活需水分析

3．7 生态环境需水

3．8 本章小结

4 八五七供水量预测及影响因素分析

4．1 供水量及可供水量概念

4．2 八五七农场地表水可供水量

4．2．1 蓄水工程可供水量

4．2．2 提水和引水工程可供水量

4．3 调水工程可供水量

4．4 八五七农场地下水可供水量

4．5 其他水源可供水量

4．6 八五七农场可供水量

4．7 八五七农场水资源供需平衡分析

4．8 水资源供需矛盾以及解决途径

4．9 本章小结

5．八五七农场水资源优化配置理论及研究成果分析

5．1 水资源优化配置理论

5．1．1 基本概念

5．1．2 配置原则

5．1．3 配置方式

5．1．4 配置形式

5．1．5 水资源优化配置机理

5．2 水资源优化配置模型

5．2．1 多目标问题单目标化

5．2．2 水资源优化配置目标函数的建立

5．2．3 约束条件

5．2．4 水资源优化配置总体模型

5．2．5 模型参数的确定

5．3 基于遗传算法的八五七农场水资源优化配置

5．3．1 遗传算法的特征

5．3．2 算法简述

5．3．3 模型约束条件

5．3．4 模型求解

5．4 基于加速遗传算法的八五七农场水资源优化配置

5．4．1 改进内容

5．4．3 模型约束条件

5．4．3 模型求解

5．5 误差分析

5．6 基于线性规划法的八五七农场水资源优化配置

5．6．1 线性规划法相关原理介绍

5．6．2 线性规划法在八五七农场水资源优化配置中的应用

5．6．3 LINGO软件的引入

5．6．4 线性规划结合lingo软件进行八五七农场水资源优化配置

5．7 本章小结

6 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文