水资源优化配置是解决水资源供需矛盾的重要手段。为实现区域水资源优化配置,建立了区间数-层次规划模型(INHPM),将非常规水资源纳入水资源配置系统,同时考虑了水资源配置系统中不同层次决策者的利益和不确定性。该模型通过协同度的目标函数,指导常规与非常规供水部门实现协调发展。协同理论和信息熵理论是构建协同度目标函数的理论基础。此外,引入区间数是为了使INHPM能够解决水资源分配系统中的不确定性。分层规划模式是协助决策者最大限度地减少水分配系统中各利益攸关方之间利益冲突的主要框架。针对以往将不确定性模型转化为确定性模型求解的方法(IMOGA-INHPM),建立了求解INHPM的区间多目标遗传算法(IMOGA)。最后,以鄂尔多斯市常规水资源与非常规水资源优化配置为例,通过实例研究和对比分析,验证了IMOGA-INHPM的实用性和有效性。
研究背景是关于传统和非传统水资源的协调配置,考虑不确定性和不同利益相关者的因素。研究区域选择了中国内蒙古自治区的鄂尔多斯市作为案例,该地区水资源稀缺,传统水供应面临严重压力,而非传统水资源具有巨大潜力。因此,通过增加非传统水供应的份额,可以实现传统和非传统水资源的协调配置,缓解传统水供应的压力。研究旨在建立一个综合的决策模型,考虑不同利益相关者的利益关系和不确定性因素,以实现最优的水资源配置方案。
采用集成多目标遗传算法和模糊综合评价方法的框架(IMOGA-INHPM)。该框架首先建立了一个多层次的目标函数体系,以反映不同利益相关者的需求和优先级。然后,通过引入不确定性因素,如水资源供需的波动范围和可能性程度,将不确定性考虑到模型中。接下来,利用多目标遗传算法进行水资源分配方案的优化,以找到一组最优解。最后,通过模糊综合评价方法对优化结果进行评估和排序,选择最佳的水资源分配方案。
本研究中的几个关键问题。首先,通过建立多层次的目标函数体系,考虑了不同利益相关者的需求和优先级,实现了协调各方利益的水资源分配方案。其次,通过引入不确定性因素,考虑了水资源供需的波动范围和可能性程度,提高了模型的适用性和鲁棒性。最后,通过多目标遗传算法和模糊综合评价方法的结合,实现了对水资源分配方案的优化和评估,为决策者提供了可行的选择。
1. 第一步是确定水资源的供需关系和水资源的利益系数。通过计算和分析,确定了鄂尔多斯市2025年的水资源供需情况以及各个水资源的利益系数。
2. 第二步是建立了一个两阶段的博弈模型,考虑了不确定性和不同利益相关者的因素。通过该模型,确定了最优的水资源分配方案,以最大化整体利益。
3. 第三步是使用区间TOPSIS方法评估每个方案的综合得分,并选择最佳方案。该方法结合了区间数概念和传统的TOPSIS方法,通过比较区间的大小来确定最优和最差的解决方案。
通过实验和分析,该研究论证了模型的合理性和可行性。它提供了一种综合考虑不确定性和利益相关者因素的水资源分配方法,并在鄂尔多斯市的案例中进行了验证。实验结果表明,该方法可以有效地协调传统和非传统水资源的分配,实现整体利益的最大化。