基于多目标鱼群-蚁群算法的水资源优化配置

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1、ResourcesScience第33卷第12期2011年12月2011，33（12）：2255-2261Vol.33，No.12Dec.，2011文章编号：1007-7588（2011）12-2255-07基于多目标鱼群-蚁群算法的水资源优化配置1đ21đ21đ3ޥࣟ຿đ।ᄉڂđ෤ࣴਟč1.ފଲն࿐ߌ࣢აܿ߃࿐ჽđषٿ475004Ġ2.ފଲն࿐ᇏϏ৘ྐ༏ٿषđ෮࣮࿹Ⴈႋა༅ٳ475004Ġ;3.ᇏݓ॓࿐ჽ৘॓࿐აሧჷ࿹࣮෮đКࣘ100101Ď摘要：ູਔࢳथگᄖඣሧჷႪ߄஥ᇂ໙ีބپڶᇆିႪ߄ٚمᄝඣ

2、ሧჷႪ߄஥ᇂᇏႋႨđࡹ৫ਔၛࣜ࠶aഠ߶aߌ࣢ሸކིၭቋնູଢѓඣሧჷႪ߄஥ᇂଆ྘ބمෘಕၖ-ಕ჈ѓଢ؟bࣜ࠶ིၭၛ౵თ܂ඣջটᆰࢤࣜ࠶ིၭቋնູଢѓĠഠ߶ིၭၛ౵თሹಌඣਈቋཬູଢѓĠള෿ߌ࣢ིၭၛ౵თᇗေ໪ಙ໾ஆ٢ਈቋཬູଢѓĠჿඏ่ࡱЇও܂ඣaླඣaඣߌ࣢ބࣜ࠶مෘಕ჈۽ದਔކವمෘಕၖ-ಕ჈ѓଢ؟bטླྀᅚॹ෎ۀࠪႚᇏمෘಕ჈۽ದࡼѩđႪঌّᆞ෍༏ྐمෘಕၖࠣၛႪᆴࠞअԛ๋ބ߄эሶ۵୑ႄೆၖಕෘمᇏđх૧ਔၖಕෘمԚ௹ॖିᄪඃ໙ีb๙ݖൌဒٟᆇđՎෘمऎႵࢠॹ൬৻෎ބࢠۚ࿙ႪྟିđିႵིᅳႪ߄ࢳđ

3、ՖطູࢳथگᄖඣሧჷႪ߄஥ᇂ໙ีิ܂ਔྍනਫ਼b关键词：ඣሧჷĠႪ߄஥ᇂĠمෘಕၖĠمෘಕ჈۽ದĠمෘಕၖ-ಕ჈Ġѓଢ؟1ႄ࿽源优化配置问题时只需要比较目标函数值、对初值水资源优化配置是一个高度复杂的多层次、多和参数设置要求不高，但全局收敛速度较慢、搜索[18-22]阶段、多主体、多目标、多关联、非线性的风险决策性能劣化、寻优精度难以提高。蚁群算法（Ant问题[1]。它是指在一个特定的区域内，以效率、公ColonyOptimization，ACO）是利用信息素正反馈的平、协调、安全为原则，以社会、经济、

4、生态环境的综原理寻得最优方案，能解决以上人工鱼群算法的不合效益最大为目标，通过各种工程与非工程措施，足。针对常规优化算法遇到的难点，本文在前人基对水资源在不同时间、空间、水源间、部门间进行协础上，通过分析多目标、人工鱼群算法和蚁群算法调，达到人水和谐，实现水资源的可持续利用和经的属性，设计了多目标鱼群-蚁群算法，并对水资源济社会的可持续发展。优化配置模型进行求解，以丰富智能优化方法在复近年来，越来越多的学者对水资源优化配置的杂水资源优化配置中的应用。[2-7]2ඣሧჷႪ߄஥ᇂଆ྘模型构建和求解问题进行

5、了深入研究，其中，智[8-10]能优化算法已在模型求解中得到广泛应用。但2.1ଢѓݦඔ是由于水资源优化配置的复杂性和多目标性，常规水资源优化配置的最终目标是水资源与经济、[23]优化算法在收敛性、计算速度、初值敏感性等方面社会、生态环境和谐可持续发展，因此优化模型目[11]效果不是很理想。如何提高算法效率，得到全局标函数包括社会效益、经济效益、生态环境效益。最优解以及如何解决目标函数和约束条件连续、可为了构建目标函数，先按某种规则（如地理特征、行[12][13-17]微等问题尚待深入研究。人工鱼群算法

6、政区划）把研究区分为i个子区，每个子区分j个用（ArtificialFish-swarmAlgorithm，AFA）在解决水资水部门（生活、工业、农业、生态四个部门），每个部收稿日期:2011-05-16;修订日期:2011-10-10基金项目:国家自然科学基金项目(编号:40771146);高等学校博士学科点专项科研基金项目(编号:20070475001)；广西空间信息与测绘重点实验室（桂林理工大学）研究基金。作者简介:侯景伟，男，河南镇平人，博士生，主要从事GIS与饮水安全、水资源优化配置研究。E

7、-mail:houjingwei2005@yahoo.com.cn通讯作者:孔云峰,E-mail:Yfkong2000@mail.china.comhttp://www.resci.cn2256资源科学第33卷第12期门分k个用水行业。目标函数如下：况不同，重要污染物的类型、控制方式和控制目标Z=opt(f(fs(x),fj(x),fh(x)))（1）也有所不同。本研究根据研究区情况，重要污染物式中Z为综合效益函数；f（sx）、f（jx）、f（kx）分别为社包括化学耗氧量（CODCr）、二氧化硫（SO

8、2）、溶解氧会效益函数、经济效益函数和环境效益函数。（DO）、高锰酸盐指数（CODMn）、五日生化耗氧量为了便于对优化模型进行求解，按照水资源缺（BOD5）、总磷（TP）等。水时对社会、经济和环境的影响程度，对式（1）中的éIJKτæMNPöùττfh(x)=minêê0.01∑∑∑∑CijkOijkçç∑xmk+∑xnk+∑xpk÷÷úú三个变量进行加权求和：ëi=1j=1k=1τ=1èm=1n=1p=1øûL（5）æöZ=optç∑wlfl(x)÷（