[发明专利]一种基于多目标优化的矿区水资源配置方法

说明书

本发明提供了一种基于多目标优化的矿区水资源配置方法，在基础数据搜集方面确定了矿井涌水量及矿区生态需水量的预测方法，使得优化配置方案在复杂的矿区更具有操作性。在求解模型时，将所述模型三个目标进行归一化处理，在同一量纲下进行加权计算的方式将模型转换为单目标函数，该方法具有适用性广、计算速度快、简便快捷的特点。同时决策者可根据需要调整目标权重，获得不同需求下的效益值，该方法获得的方案对矿区水资源配置更具有参考价值。

技术领域

本发明涉及水资源综合利用及优化配置技术领域，具体涉及一种基于多目标优化的矿区水资源配置方法。

背景技术

我国大量矿产资源位于干旱荒漠区，煤矿开采破坏区域土壤结构和植被，恢复生态需水加剧了矿区用水与水资源短缺之间的矛盾。在此背景下，合理配置和充分利用矿区水资源，能够提高水资源综合利用效率，对保障矿区可持续发展以及生态健康具有重大意义。现有技术中，单目标规划不能全面地反映实际问题，通过遗传算法、粒子群优化算法等智能算法又复杂度过高，不具备快速稳定的特点。由于多目标优化配置方法可以在保证矿区生态效益的前提下，协同矿区经济效益及社会效益，因此更适宜用于矿区水资源配置。同时，对比其他地区水资源配置，矿区水资源配置中生态需水量以及矿井涌水量的计算方法还需结合到多目标优化模型中。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出一种基于多目标优化的矿区水资源配置方法，建立了矿区多目标优化配置的方法，同时提供了对矿区生态需水量以及矿井水涌水量进行预测的方法。根据决策者的需求，可以分配各个目标的权重，获取预期收益值，快捷、准确的得到矿区水资源优化配置方案。

为解决上述问题，本发明所提供的技术方案如下：

本发明提供了多目标水资源配置的基础数据获取，包括矿区生态需水量以及矿井水涌水量的预测方法：

1)获取矿区水资源的相关数据，以及待土壤修复面积、煤矿产量P₀；

2)矿井水涌水量预测方法如下：

W＝P₀×K_P

其中，K_P表示富水系数，单位为m³/t，可由公开信息获取；P₀表示煤炭产量，单位为t。

3)矿区生态恢复需水量预测方法如下：

其中，W代表矿区生态需水量(亿m³)；ET₀代表区域参照作物蒸散量(mm)，可根据公开数据获取；k_cn代表第n种植物的植物系数，可根据公开数据获取；A_n代表第m类植物占地面积(km²)。

本发明提供了基于生态-经济-社会效益协同的多目标矿区水资源优化分配模型，包括：

4)建立多目标水资源配置优化函数，模型通式如下：

opt F(x)＝[f₁(x)，f₂(x)，…，f_p(x)]^T

s.t.g_i(x)≤b_i，i＝1，2，…，m