水资源优化战略论文.doc

水资源优化战略 摘要 本文就水资源战略问题从水资源的调配、储存、脱盐及保护四方面进行分析。利用模糊聚类对水资源盈缺现状进行分区根据源数据对中国个省市建立回归预测模型筛选出严重缺少水资源区域并对其进行分析以达到模型简化。本文得到北京、天津、河北、宁夏、江苏和上海六省到2025年持续处于缺水状态。这样，本文就以河北省为例对水资源战略部署，以周边地区为供水源进行求解。 就水资源储存问题通过建立蜂窝模型在供水源地区建立水库，本文得到当其形状为六边形时模型最优，并解释了最少建立五层时（27个水库）可以将供水源地区完全覆盖。 引入多目标规划模型对省际间水资源调配进行最优化处理，使其综合造价达到最低。并且考虑到区域内水分配问题对模型进行补充，从两方面对文章低成本要求作出回应。 以天津市为例从海水淡化工程及工业废水治理两方面对脱盐及保护问题进行讨论。根据统计学对海水淡化年产量进行回归预测，可知2025年可补充吨淡水。对照天津市缺水的年平均水平得到就目前海水淡化及污水处理能力并不能满足水资源需大于求形势。基于此观点提出建议应加大海水淡化工程的快速发展。 关键词：模糊聚类，蜂窝模型，多目标规划，回归预测，水资源 一、问题重述 问题背景：淡水是世界上大多数地区发展的限制因素。构建一个数学模型，为2013年提出有效、可行、低成本的水资源战略（水资源利用策略），以满足2025年中国的水资源规划需求，并且决定最优化的水资源战略（水资源利用策略）。 待求解问题：1.模型需解决水资源的储存和调配、脱盐和保护问题。 利用所建模型讨论该战略对经济、物理、和环境方面的影响。 3.向政府提供一份非技术性的规划书，概述模型方法、可行性、和成本，以及为什么该战略是最佳选择。 待解决问题 roblems to be solved: 1. to address the storage and movement; de-salinization; and conservation of water resource. 2. to discuss the economic, physical, and environmental implications of the strategy. 3. Provide a non-technical position paper to governmental leadership outlining the approach, its feasibility and costs, and why it is the “best water strategy choice”.? 二、模型假设 假设数据真实有效； 假设不存在战争等突发事件，社会稳定发展； 假设每年的水资源为定值； 区域之间建立水库的资金差异。 ’t exist; society develops stably 3. Assume that water resources are constant value each year 4. Assume that capital to establish the reservoir between areas does not exist differences 三、问题分析 三 引入模糊聚类对中国省市进行分区，筛选水资源匮乏地区。选取任一省市为例进行分析，通过建立蜂窝水库模型实现对水资源的收集及储存问题，为满足成本最低等要求将问题转化为求解水库数量最小值。对缺水地区的调配问题优先考虑从其接壤省份输送水资源，考虑实际情况对本环节的影响建立多目标规划模型降低其综合成本。符号说明 Symbol Description ：单位时间地区的水资源总量: In unit time, the total water resources of the region ：单位时间地区水的使用总量 ：单位时间地区经脱盐碱、污水处理的淡水量（为负值时表示向外地输出） ：单位时间地区水资源总量经使用及人工水后的水量变化。 模型建立及求解 模糊聚类循环迭代模型 设有对模糊概念聚类的个样本组成的集合： (1) 用个指标特征值向量对样本进行聚类，则待聚类的样本集可用阶指标特征值矩阵：，其中为样本指标的特征值；。 由于个指标特征物理量纲不同，在进行聚类之前先消除量纲差异，即将指标特征值变换为对模糊概念的指标相对隶属度，常用的规格化公式有以下几种，对于越大越优目标（效益型目标） 或 对于越越优目标（成本型目标） 或 其中，为对象目标的相对优属度，分别表