论文解读 | 不确定性多目标模糊规划在水资源优化配置中的应用
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水资源是生命之源和经济发展的关键。中国水资源总量丰富，但人均占有量低且分布不均，供需矛盾突出。人类活动加剧了水资源管理的复杂性，水资源优化配置需考虑多目标、多水源和多部门。确定性模型难以反映这种复杂性，因此不确定性优化方法近年来在水资源优化配置领域得到广泛应用。
近日，来自河北省水利科学研究院的付银环高工等在南水北调与水利科技(中英文)期刊上发表了一篇名为“不确定性多目标模糊规划在水资源优化配置中的应用”的文章，针对中国水资源现状，提出了一种基于多目标模糊规划的解决方案，以衡水市为例进行了实证研究。该研究充分考虑了水资源配置系统中的不确定性因素，包括供水量、需水量、排污量以及配置目标的不确定性，并引入了用水公平性约束。
佳
文
本文构建了一个考虑公平性和不确定性的多目标模糊规划模型。目标函数包括经济效益、社会效益和环境效益，其中经济效益以区域供水产生的对GDP的贡献值最大为目标，社会效益以区域内水资源的缺水量最小来间接反映，环境效益以区域内各子区COD的排放量之和最小表示。约束条件包括供水能力、需水能力、纳污能力以及公平性，其中公平性约束通过引入Gini系数来考察供水的公平性，确保水资源开发利用的公平性。
为了求解该模型，本文采用了两步交互式算法，将多目标规划转化为单目标规划进行求解。首先，分别求解以经济效益、社会效益和环境效益为目标函数的单目标模型，得到各目标函数的最大值和最小值。然后，将求得的各单目标函数的最大值和最小值代入目标函数的约束条件，求解出符合目标函数的值，进而得到模型的最终结果。
接着，以衡水市为例，对模型进行了实证研究。衡水市位于河北省东南部，为温暖半干旱型，水资源总量匮乏，人均水资源量远低于全国平均水平。为了缓解水资源短缺问题，衡水市实施了地下水超采区综合治理工作，增加了引黄水、引江水等外调水源的供应。因此，进行水资源优化配置，保证外调水足量利用，当地水高效利用，地下水控制开采，将会对研究区的社会经济、生态环境及水资源的可持续利用产生积极影响。
模型结果表明，配置结果以区间数表示，反映了不确定性因素的影响。经济效益最优时，水资源会向每立方米水对GDP贡献值高的行业和区域流动。引入公平系数后，可以有效控制缺水量集中在每立方米水产值效益较少的用水部门和地区，有利于多区域、多部门共担缺水风险。
综上所述，本研究提出的基于不确定性的多目标模糊规划模型可以有效地解决多水源、多区域、多用水部门之间的水资源优化配置问题。模型结果可以为缺水地区的水资源优化配置和水权分配提供决策依据。未来可以进一步完善模型，例如考虑生态补水量和涵养地下水源等因素。
引用格式：付银环,李新旺,徐宝同,等. 不确定性多目标模糊规划在水资源优化配置中的应用[J]. 南水北调与水利科技(中英文),2023,21(3):470-479.
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本期编辑：阿丹、海超、檬檬
