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本文以湛江市为例,建立了该区域水资源质与量联合优化配置模型,使用了最近发展起来的新的优化方法——遗传算法对模型进行求解。具体内容以及取得的研究成果如下:
(1)在阐述水资源的含义的基础上,引出了水资源质与量联合优化配置问题及其研究的意义。然后对国内外的水资源优化配置的研究进展进行较为详尽的综述,并指出其未来发展方向,指出了本文所做研究的意义。
(2)系统介绍了遗传算法的基本原理与实现技术,指出基本遗传算法的不足,对其进行了相应改进设计:在选择方法上,采用了正规几何排序法和竞争选择法结合;在变异上提出自适应变异的方法;在执行策略上,使用了遗传模拟退火混合算法;在处理约束上,使用精确不可微罚函数法。并以两个优化函数为例,证明了该改进遗传算法在克服基本遗传算法早熟问题和对约束条件的处理上都是可行有效,并且更加优越。因此,本文将此算法作为湛江市水资源质与量联合优化配置模型的求解单目标优化的方法。
(3)系统论述了水资源优化配置的理论,分析了水资源质与量联合优化配置的总体思路。详细探讨了优化配置目标的度量和选择,在此基础上建立了以社会、经济、环境、生态四方面综合效益最大为目标的区域水资源质与量联合优化配置模型,它给出了具体的目标和约束条件的表达式,并指出模型具有大系统、多目标等特点,因此本文接着介绍了水资源大系统分析方法,以及常用的多目标求解方法,探讨了基于遗传算法的水资源优化配置模型的两种求解技术和方法:多目标分解协调遗传算法和大系统总体优化遗传算法。为湛江市水资源优化配置模型的求解提供了具体的方法。
(4)选取广东省湛江市为研究对象,将该市水资源系统分成6个子区,建立了整个市的水资源质与量联合优化配置模型。然后分析确定模型参数,编制了大系统总体优化遗传算法的计算机程序,并以两个水平年(2010,2020年)三个保证率(50%,75%,90%)的水资源情况为依据,对模型进行求解,得到了全市的水质水量配置结果。然后对配置结果进行分析,分析的结果表明,优化配置的结果是符合模型参数的设置以及湛江市的实际情况并且达到优化配置的效果,能反映了水资源优化配置的目标、水源和用户之间的竞争关系,并且能将湛江市的社会环境经济的协调性定量表示出来。可见,本文建立的水质水量统一优化配置模型和求解方法是合理的、可行的。根据结果,本文提出相应的措施来解决湛江市水资源问题。
(5)全文的结语与展望。对论文取得的主要成果进行总结,并指出今后需要进一步加强研究的内容。