基于ＮＳＧＡ⁃Ⅲ的区域水资源多目标优化配置方案决策

摘 要：为了探究缺水地区如何发挥水资源优化配置综合效益，强化水资源管理，提出以社会、经济、生态为目标的区域水资源优化配置模型。结合水资源实际配置情况，应用第三代非支配排序遗传算法（ＮＳＧＡ⁃Ⅲ） 求解配置模型并获得待选方案集，随后通过建立博弈论－ＴＯＰＳＩＳ 评价模型，对方案集进行筛选获得相对最佳方案。以忻州－阳泉供水区为研究对象，对来水频率为７５％、５０％、２５％的水资源优化配置方案进行求解分析。结果表明：改进ＮＳＧＡ⁃Ⅲ算法和博弈论－ＴＯＰＳＩＳ 评价模型在模型求解过程中具有较强的实用性，使得优选方案结果更为合理，相较其他方法具有明显优势；最后通过对不同配置方案分析可知，忻州－阳泉供水区实现可持续发展的关键在于不断提升水资源利用效率和努力实现水资源的可持续利用。

关键词：水资源配置；多目标优化；ＮＳＧＡ⁃Ⅲ算法；ＴＯＰＳＩＳ 法；方案决策

中图分类号：ＴＶ２１３．４ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０７．０１４

引用格式：袁志朋，杨侃，陈静，等．基于ＮＳＧＡ⁃Ⅲ的区域水资源多目标优化配置方案决策［Ｊ］．人民黄河，２０２４，４６（７）：７９－８４，１５３．

０ 引言

稳定的水资源供应是社会生产和经济发展不可或缺的重要环节，伴随着工业化水平的逐渐提高和人们对生态环保的日益重视，各地区工业用水、生态保障用水水量不断增加，而受淡水资源短缺的约束，居民生活用水与工业、农业和生态用水的矛盾日益突出［１］ 。因此，如何对有限的水资源进行优化配置，最大限度满足各方需求，最终实现社会经济与生态环境的并行可持续发展是水资源管理的关键问题。针对这一问题，众多专家学者相继开展了一系列研究，如：肖尧等［２］ 建立了以调水成本和年缺水量最小为目标函数的水资源配置模型，以研究调水工程背景下的水资源优化配置；吴云等［３］ 针对山西省水资源短缺问题，采用改进的ＮＳＧＡ⁃Ⅱ算法求解模型，考虑到决策者可能的需求给出了３ 个优化配置方案以供选择；袁缘等［４］ 基于系统分解协调理论构建了水质水量双层配置模型，为生态文明背景下展开分质供水提供了解决方案；侯景伟等［５］ 提出多目标鱼群－蚁群算法，既保留了人工鱼群算法快速变化和蚁群算法正反馈的优点，又解决了蚁群算法容易局部收敛的问题，为解决复杂水资源配置问题提供了新的思路；何琦等［６］ 构建了多重不确定性条件下的多水源优化配置模型，旨在解决再生水在水资源配置过程中的不确定性和稳定性问题；高黎明等［７］ 针对资源型缺水和工程型缺水并存的问题，在传统水资源配置理论的基础上结合ＷＥＡＰ 模型，建立基于水量水质双控的配置模型，并进行方案优选。总而言之，关于区域水资源优化配置的研究已较为全面，但现阶段对多目标优化和方案决策的研究仍有待更深入。