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人工鱼群算法在河间市水资源优化配置中的应用

刘美钰 张雷 栾清华 徐丹 刘彬

刘美钰,张雷,栾清华,等. 人工鱼群算法在河间市水资源优化配置中的应用[J]. 水利水运工程学报,2021(3):74-83. doi:  10.12170/20200412001
引用本文: 刘美钰,张雷,栾清华,等. 人工鱼群算法在河间市水资源优化配置中的应用[J]. 水利水运工程学报,2021(3):74-83. doi:  10.12170/20200412001
(LIU Meiyu, ZHANG Lei, LUAN Qinghua, et al. Application of artificial fish swarm algorithm in optimal allocation of water resources in Hejian County, China[J]. Hydro-Science and Engineering, 2021(3): 74-83. (in Chinese)) doi:  10.12170/20200412001
Citation: (LIU Meiyu, ZHANG Lei, LUAN Qinghua, et al. Application of artificial fish swarm algorithm in optimal allocation of water resources in Hejian County, China[J]. Hydro-Science and Engineering, 2021(3): 74-83. (in Chinese)) doi:  10.12170/20200412001

人工鱼群算法在河间市水资源优化配置中的应用

doi: 10.12170/20200412001
基金项目: 国家自然科学基金面上项目(51879066);河北省水利科研与推广计划项目(2017-57)
详细信息
    作者简介:

    刘美钰(1996—),女,河北沧州人,硕士,主要从事水文学及水资源方面的研究。E-mail:15226720664@163.com

    通讯作者:

    栾清华(E-mail:carol97011202@163.com

  • 中图分类号: TV213.9

Application of artificial fish swarm algorithm in optimal allocation of water resources in Hejian County, China

  • 摘要: 河北省是我国高强度需水与水资源自产量极不匹配的区域,在经济高速发展的当下,科学优化配置区域水资源显得尤为关键和重要。考虑用水总量红线和用水效率红线的约束作用,以河北沧州河间市为研究区,建立了以社会效益和经济效益为目标函数的水资源优化配置模型,并采用人工鱼群算法求解该模型。结果表明:在规划水平年2025年,河间市可供水量为10 727.88 万m3,龙华店乡缺水率高达50.8%,各乡镇缺水主要集中在农业上;水资源优化配置后,各行业用水矛盾有了明显改善。研究结果可为河间市水资源精细化管理提供关键技术支撑,也可为北方其他县域水资源优化配置提供借鉴和参考。
  • 图  1  河间市现状人均水资源量

    Figure  1.  Per capita water resources of study area

    图  2  农业用水结构

    Figure  2.  Water structure in agricultural use

    图  3  不同水源供水结构(左列为外调水,右列为再生水)

    Figure  3.  The structure of different water sources

    表  1  河间市现状用水情况

    Table  1.   Quantity of different water uses 单位:104 m3

    水源类型生活工业农业生态合计
    地表水6 1016 101
    外调水748748
    地下水1 6821 2103 6376 529
    再生水380400780
    合计2 4301 21010 11840014 158
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    表  2  河间市2025年平水年供需水量预测

    Table  2.   Predicted quantity of water demand and supply for different users in 2025 单位:104 m3

    行政分区需水量可供水量
    生活工业生态农业总量上限总量下限
    北石槽乡59.0913.1816.19344.20432.66346.13315.97
    故仙乡95.3426.726.97768.34897.37717.90631.71
    果子洼乡62.235.684.55124.20196.66157.33207.93
    行别营乡104.7621.237.65384.37518.01414.41440.43
    景和镇79.078.185.78452.49545.52436.42422.29
    黎民居乡110.4713.948.07631.73764.21611.37589.74
    留古寺镇86.7814.816.34380.85488.78391.02394.51
    龙华店乡63.09744.394.61424.971237.06989.65644.97
    米各庄镇181.8433.4313.28500.74729.29583.43636.44
    沙河桥镇119.3220.558.72568.92717.51574.01587.83
    沙洼乡95.9112.037.01432.22547.17437.74442.87
    诗经村乡151.5823.5811.07735.36921.59737.27730.19
    时村乡71.3614.005.21528.22618.79495.03429.83
    束城镇152.1536.4711.12432.27632.01505.61574.88
    卧佛堂镇140.449.5610.26481.73641.99513.59600.89
    西九吉乡73.367.375.36471.18557.27445.82428.89
    兴村乡144.4413.0110.55735.73903.73722.98750.85
    尊祖庄乡94.2031.646.88433.69566.41453.13456.53
    河间市区1 031.64160.6143.48327.081 562.811 250.251 441.13
    合计2 917.081 210.40193.109 158.3113 478.8410 783.0710 727.88
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    表  3  河间市2025年平水年水资源优化配置结果

    Table  3.   Optimal allocation of water resources in 2025 (P=50%)

    行政分区需水量/104 m3分配水量/104 m3缺水量/104 m3缺水率/%
    生活工业生态农业合计
    北石槽乡 346.13 47.27 9.63 12.95 246.12 315.97 30.16 9.5
    故仙乡 717.90 76.27 18.81 4.91 531.72 631.71 86.19 13.6
    果子洼乡 196.66 62.23 5.68 4.55 124.20 196.66 0 0
    行别营乡 440.43 89.07 18.05 6.5 326.81 440.43 0 0
    景和镇 436.42 63.26 6.33 4.46 348.24 422.29 14.13 3.3
    黎民居乡 611.37 88.38 10.76 6.23 484.37 589.74 21.63 3.7
    留古寺镇 394.51 70.04 11.95 5.12 307.40 394.51 0 0
    龙华店乡 989.65 50.47 394.89 2.44 208.44 656.24 333.41 50.8
    米各庄镇 636.44 158.69 29.17 11.59 436.99 636.44 0 0
    沙河桥镇 587.83 97.76 16.84 7.14 466.09 587.83 0 0
    沙洼乡 442.87 77.63 9.74 5.67 349.83 442.87 0 0
    诗经村乡 737.27 121.26 18.68 8.77 581.48 730.19 7.08 1.0
    时村乡 495.03 57.09 9.73 3.62 359.39 429.83 65.20 15.2
    束城镇 574.88 138.40 33.17 10.12 393.19 578.44 0 0
    卧佛堂镇 600.89 131.45 8.95 9.60 450.89 600.89 0 0
    西九吉乡 445.82 58.69 5.67 4.13 360.40 428.89 16.93 3.9
    兴村乡 750.85 120.01 10.81 8.77 611.26 750.85 0 0
    尊祖庄乡 456.53 75.93 25.50 5.55 349.55 456.53 0 0
    河间市区 1 441.13 951.32 148.10 40.10 301.61 1 441.13 0 0
    合计 10 783.07 2 535.22 792.46 162.22 7 237.98 10 727.88 574.73 5.4
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-04-12
  • 网络出版日期:  2021-05-08
  • 刊出日期:  2021-06-15

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