基于ＮＳＧＡ?Ⅲ的區域水資源多目標優化配置方案決策

摘 要：為了探究缺水地區如何發揮水資源優化配置綜合效益，強化水資源管理，提出以社會、經濟、生態為目標的區域水資源優化配置模型。結合水資源實際配置情況，應用第三代非支配排序遺傳算法（ＮＳＧＡ?Ⅲ） 求解配置模型并獲得待選方案集，隨后通過建立博弈論－ＴＯＰＳＩＳ 評價模型，對方案集進行篩選獲得相對最佳方案。以忻州－陽泉供水區為研究對象，對來水頻率為７５％、５０％、２５％的水資源優化配置方案進行求解分析。結果表明：改進ＮＳＧＡ?Ⅲ算法和博弈論－ＴＯＰＳＩＳ 評價模型在模型求解過程中具有較強的實用性，使得優選方案結果更為合理，相較其他方法具有明顯優勢；最后通過對不同配置方案分析可知，忻州－陽泉供水區實現可持續發展的關鍵在于不斷提升水資源利用效率和努力實現水資源的可持續利用。

關鍵詞：水資源配置；多目標優化；ＮＳＧＡ?Ⅲ算法；ＴＯＰＳＩＳ 法；方案決策

中圖分類號：ＴＶ２１３．４ 文獻標志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０７．０１４

引用格式：袁志朋，楊侃，陳靜，等．基于ＮＳＧＡ?Ⅲ的區域水資源多目標優化配置方案決策［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（７）：７９－８４，１５３．

０ 引言

穩定的水資源供應是社會生產和經濟發展不可或缺的重要環節，伴隨著工業化水平的逐漸提高和人們對生態環保的日益重視，各地區工業用水、生態保障用水水量不斷增加，而受淡水資源短缺的約束，居民生活用水與工業、農業和生態用水的矛盾日益突出［１］ 。因此，如何對有限的水資源進行優化配置，最大限度滿足各方需求，最終實現社會經濟與生態環境的并行可持續發展是水資源管理的關鍵問題。針對這一問題，眾多專家學者相繼開展了一系列研究，如：肖堯等［２］ 建立了以調水成本和年缺水量最小為目標函數的水資源配置模型，以研究調水工程背景下的水資源優化配置；吳云等［３］ 針對山西省水資源短缺問題，采用改進的ＮＳＧＡ?Ⅱ算法求解模型，考慮到決策者可能的需求給出了３ 個優化配置方案以供選擇；袁緣等［４］ 基于系統分解協調理論構建了水質水量雙層配置模型，為生態文明背景下展開分質供水提供了解決方案；侯景偉等［５］ 提出多目標魚群－蟻群算法，既保留了人工魚群算法快速變化和蟻群算法正反饋的優點，又解決了蟻群算法容易局部收斂的問題，為解決復雜水資源配置問題提供了新的思路；何琦等［６］ 構建了多重不確定性條件下的多水源優化配置模型，旨在解決再生水在水資源配置過程中的不確定性和穩定性問題；高黎明等［７］ 針對資源型缺水和工程型缺水并存的問題，在傳統水資源配置理論的基礎上結合ＷＥＡＰ 模型，建立基于水量水質雙控的配置模型，并進行方案優選。總而言之，關于區域水資源優化配置的研究已較為全面，但現階段對多目標優化和方案決策的研究仍有待更深入。