【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及一種面向露天礦區(qū)多種水源聯(lián)合供水的水資源優(yōu)化調配方法，屬于水資源優(yōu)化配置。
技術介紹
1、露天礦區(qū)疏排地下水為典型的消耗型地下水動態(tài)模式，在此過程中難免造成不同程度的水資源流失，影響礦區(qū)多種水資源轉換的動態(tài)穩(wěn)定。同時，露天礦在正常生產(chǎn)、礦區(qū)生活、周圍環(huán)境生態(tài)保護過程中需要大量的水資源。
2、在實際生產(chǎn)過程中，無法高效利用礦坑水。并且對露天礦區(qū)水資源調配的研究中，少有將露天礦區(qū)礦坑水作為水資源調配的案例，這與礦區(qū)周邊水資源緊缺現(xiàn)狀相矛盾。
3、因此，需人工介入對多種水資源進行聯(lián)合調配，通過構建有限的非常規(guī)水資源及其在礦區(qū)生活、工業(yè)與其它領域的配置應用模型，討論礦區(qū)水資源優(yōu)化配置，實現(xiàn)露天礦區(qū)水資源最大限度開發(fā)和利用，解決礦區(qū)水資源負載均衡問題的同時滿足經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境和社會效益的根本目標。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術基于礦區(qū)水源水質、水量的可利用性評價，對露天礦區(qū)水資源進行優(yōu)化配置，構建了露天礦區(qū)多種水源聯(lián)合供水的水資源調配模型，并提供了高效求解方法。
2、一種基于改進遺傳算法的露天礦區(qū)四水資源聯(lián)合調配方法，其特征在于，所述方法用于調度目標露天礦區(qū)的預設各類型的水源，實現(xiàn)各類型水源關于各目標用水部門之間的分配，包括以下步驟：
3、步驟s1，依據(jù)目標露天礦區(qū)在目標歷史時段內(nèi)的氣象數(shù)據(jù)和水文數(shù)據(jù)，預測各類型水源在目標推測時段內(nèi)產(chǎn)生的供水量總和，即可利用水量，然后執(zhí)行步驟s2；
4、步驟s2，依據(jù)目標露天礦區(qū)在目標歷
5、步驟s3，基于目標露天礦區(qū)在目標歷史時段內(nèi)的氣象數(shù)據(jù)和水文數(shù)據(jù)，以及實際用水量，構建目標露天礦區(qū)多種水源聯(lián)合供水的水資源調配模型，然后執(zhí)行步驟s4；
6、步驟s4，基于目標露天礦區(qū)在目標推測時段內(nèi)的可利用水量和用水需求量，對目標露天礦區(qū)多種水源聯(lián)合供水的水資源調配模型進行求解，獲得關于各類型水源向各目標用水部門供水的各待選供水分配方案，然后執(zhí)行步驟s5；
7、步驟s5，基于各待選供水分配方案，確定最優(yōu)供水調配方案，用于在目標推測時段實現(xiàn)各類型水源向各目標用水部門的供水調度。
8、進一步地，所述步驟s1中，依據(jù)豐枯水平年方式預測各類型水源在目標推測時段內(nèi)產(chǎn)生的供水量總和。
9、進一步地，所述步驟s2中，依據(jù)平均值法預測各目標用水部門在目標推測時段內(nèi)的需水量總和。
10、進一步地，所述步驟s3中，所述目標露天礦區(qū)多種水源聯(lián)合供水的水資源調配模型具有目標函數(shù)，所述目標函數(shù)包括經(jīng)濟目標函數(shù)fs(x)，以供水成本表示；社會目標函數(shù)fe(x)，以供水滿足率表示；生態(tài)環(huán)境目標函數(shù)fk(x)，以污染物總量表示，具體目標函數(shù)為：
11、f＝opt[ρs?fs(x)+ρe?fe(x)+ρk?fk(x)]
12、
13、min?fk(x)＝∑ipixi
14、其中，ρs、ρe、ρk分別表示考慮經(jīng)濟效益、社會效益以及生態(tài)環(huán)境效益的目標函數(shù)的權重系數(shù)；為水源i的單位取水成本；表示從水源i向配水部門j輸送的單位成本；為水源i的單位處理成本；xij表示從水源i向部門j分配的水量；μj是部門j的權重系數(shù)；xj和dj分別為實際供水量和需求量；pi表示水源i的污染強度；xi表示從水源i取水的水量。
15、進一步地，基于目標歷史時段內(nèi)的供需水數(shù)據(jù)關系，所述目標函數(shù)包含以下約束條件：
16、供水能力約束、需求滿足約束、水質要求約束、供水結構約束、非負性約束。
17、進一步地，所述供水能力約束為：
18、
19、其中，xij是從水源i向部門j分配的水量；si是水源i的最大供水能力；
20、所述需求滿足約束為：
21、
22、其中，xij是從水源i向部門j分配的水量；dj是部門j的用水最小需求量；
23、所述水質要求約束為：
24、
25、其中，qi是水源i的水質指標；qj是部門j的水質要求；
26、所述供水結構約束為：
27、
28、其中，xij是從水源i向部門j分配的水量；和分別表示部門j從水源i獲取的最小和最大比例；
29、所述非負性因素為：
30、
31、其中，xij是從水源i向部門j分配的水量。
32、進一步地，所述步驟s4包括：
33、步驟s41，采用nsga-ii算法對所述目標露天礦區(qū)多種水源聯(lián)合供水的水資源調配模型進行求解，得到pareto前沿解集，然后執(zhí)行步驟s42；
34、步驟s42，采用模擬退火對所述pareto前沿解集進行局部優(yōu)化，然后執(zhí)行步驟s43；
35、步驟s43，基于各類型水源向各目標用水部門供水的各待選供水分配方案，輸出各待選供水分配方案所對應目標函數(shù)的具體數(shù)值。
36、進一步地，所述步驟s41包括：
37、步驟s411，隨機生成規(guī)模大小為n的初始父代種群，種群中每一個個體代表一個可行解，每個可行解對應一個將各類型水源分配到各目標用水部門的供水方案，然后執(zhí)行步驟s412；
38、步驟s412，根據(jù)目標露天礦區(qū)多種水源聯(lián)合供水的水資源調配模型的目標函數(shù)和約束條件，對初始父代種群進行非支配排序；隨后，對確定非支配層的個體進行擁擠度計算，然后執(zhí)行步驟s413；
39、步驟s413，根據(jù)非支配排序優(yōu)先級和擁擠度從初始父代種群中選定執(zhí)行交叉和變異操作的個體；隨后，依據(jù)所定義的交叉率和變異率對所選定的個體進行交叉和變異操作，生成規(guī)模大小為n的子代種群，然后執(zhí)行步驟s414；
40、步驟s414，合并初始父代種群和子代種群，生成規(guī)模大小為2n的種群，對合并后的種群進行非支配排序，并計算合并后的種群中每個個體的擁擠度，依據(jù)非支配排序優(yōu)先級和擁擠度選擇合并后種群中前n個個體，構成下一代種群，然后執(zhí)行步驟s415；
41、步驟s415，若滿足終止條件，則輸出最后一代的pareto前沿解集，執(zhí)行步驟s42；反之，則迭代重復步驟s411至步驟s414，直至滿足終止條件。
42、進一步地，所述步驟s42包括：
43、步驟s421，基于目標露天礦區(qū)多種水源聯(lián)合供水的水資源調配模型的目標函數(shù)和約束條件，以pareto前沿解集為初始解集，初始解集中的每一個解對應一個將各類型水源分配到各目標用水部門的供水方案，計算每一個解所對應的目標函數(shù)值f(ω)，然后執(zhí)行步驟s422；
44、步驟s422，基于初始解集，對初始解進行隨機擾動，并生成對應的新解，并計算與新解相對應的目標函數(shù)值f(ω')，然后執(zhí)行步驟s423；
45、步驟s423，基于f(ω')和f(ω)，獲得目標函數(shù)值的變化，即計算本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種基于改進遺傳算法的露天礦區(qū)四水資源聯(lián)合調配方法，其特征在于，所述方法用于調度目標露天礦區(qū)的預設各類型的水源，實現(xiàn)各類型水源關于各目標用水部門之間的分配，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于改進遺傳算法的露天礦區(qū)四水資源聯(lián)合調配方法，其特征在于，所述步驟S1中，依據(jù)豐枯水平年方式預測各類型水源在目標推測時段內(nèi)產(chǎn)生的供水量總和。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于改進遺傳算法的露天礦區(qū)四水資源聯(lián)合調配方法，其特征在于，所述步驟S2中，依據(jù)平均值法預測各目標用水部門在目標推測時段內(nèi)的需水量總和。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于改進遺傳算法的露天礦區(qū)四水資源聯(lián)合調配方法，其特征在于，所述步驟S3中，所述目標露天礦區(qū)多種水源聯(lián)合供水的水資源調配模型具有目標函數(shù)，所述目標函數(shù)包括經(jīng)濟目標函數(shù)fs(x)，以供水成本表示；社會目標函數(shù)fe(x)，以供水滿足率表示；生態(tài)環(huán)境目標函數(shù)fk(x)，以污染物總量表示，具體目標函數(shù)為：
5.根據(jù)權利要求4所述的一種基于改進遺傳算法的露天礦區(qū)四水資源聯(lián)合調配方法，其特征在于，基于目標歷史時段
6.根據(jù)權利要求5所述的一種基于改進遺傳算法的露天礦區(qū)四水資源聯(lián)合調配方法，其特征在于，所述供水能力約束為：
7.根據(jù)權利要求1-6中任意一項所述的一種基于改進遺傳算法的露天礦區(qū)四水資源聯(lián)合調配方法，其特征在于，所述步驟S4包括：
8.根據(jù)權利要求7所述的一種基于改進遺傳算法的露天礦區(qū)四水資源聯(lián)合調配方法，其特征在于，所述步驟S41包括：
9.根據(jù)權利要求7所述的一種基于改進遺傳算法的露天礦區(qū)四水資源聯(lián)合調配方法，其特征在于，所述步驟S42包括：
10.根據(jù)權利要求1所述的一種基于改進遺傳算法的露天礦區(qū)四水資源聯(lián)合調配方法，其特征在于，所述步驟S5中，依據(jù)地下水占比最小，確定最優(yōu)供水調配方案，用于在目標推測時段實現(xiàn)各類型水源向各目標用水部門的供水調度。
...【技術特征摘要】
1.一種基于改進遺傳算法的露天礦區(qū)四水資源聯(lián)合調配方法，其特征在于，所述方法用于調度目標露天礦區(qū)的預設各類型的水源，實現(xiàn)各類型水源關于各目標用水部門之間的分配，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于改進遺傳算法的露天礦區(qū)四水資源聯(lián)合調配方法，其特征在于，所述步驟s1中，依據(jù)豐枯水平年方式預測各類型水源在目標推測時段內(nèi)產(chǎn)生的供水量總和。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于改進遺傳算法的露天礦區(qū)四水資源聯(lián)合調配方法，其特征在于，所述步驟s2中，依據(jù)平均值法預測各目標用水部門在目標推測時段內(nèi)的需水量總和。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于改進遺傳算法的露天礦區(qū)四水資源聯(lián)合調配方法，其特征在于，所述步驟s3中，所述目標露天礦區(qū)多種水源聯(lián)合供水的水資源調配模型具有目標函數(shù)，所述目標函數(shù)包括經(jīng)濟目標函數(shù)fs(x)，以供水成本表示；社會目標函數(shù)fe(x)，以供水滿足率表示；生態(tài)環(huán)境目標函數(shù)fk(x)，以污染物總量表示，具體目標函數(shù)為：
...【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：徐智敏，朱宇豪，逯梓晗，熊小鋒，陳歌，張莉，陳天賜，萬飛，
申請(專利權)人：中國礦業(yè)大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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