不确定条件下耦合 S-P 水质模拟的水资源管理模型建立研究-论文.pdf

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1、2014年第6期东北水利水电水文水资源【文章编号]1o02一O624(2Ol4)O6一o033一o3不确定条件下耦合S-P水质模拟的水资源管理模型建立研究李淑玲，李贵阳2(1．辽宁省水文局，辽宁沈阳110003；2．辽宁省水文局沈阳分局，辽宁沈阳110003)[摘要】本文通过引入区间不确定性参数，并结合s—P一维水质模型，构建了改进的不确定水质预测模型，并将其预测结果作为考虑不确定参数的水资源管理模型的边界条件，以此形成不确定条件下耦合S—P水质模拟的水资源管理模型。通过案例分析，具体描述该模型的应

2、用条件和使用方法。采用交互式算法对建立的耦合ITSP—SP模型进行求解，得到不确定参数的稳定区间解，从而为相关决策者制定水资源管理方案提供理论依据，同时通过约束条件，还可以核算出水量分配变化条件下相应的水质波动情况。[关键词]水质模型；水资源管理；．S—P模型[中图分类号]TV213．4【文献标识码]A目前，在水资源管理中，主要利用数学模拟优状况息息相关，更能反映河流的有机污染情况。化模型解决水资源管理中的水质水量问题，即通基于所研究区域水功能区设计流量较小、枯水过对边界条件及模型参数的合理假设，然

3、后进行期水面较窄的实际情况，同时该区域各用水单位水优化求解，形成定量的水资源管理方案【1-2】。然而，体污染物排放主要以有机物为主，用BOD指标可在现实水资源管理中，模型中的参数往往具有不以更好地实现企业污染排放和河道内的水质监测，确定特征，对不确定参数进行定值假设往往使得同时还满足S-P模型的应用条件同。在综合考虑水资源管理决策者在管理过程，不能有效地判断BOD衰减和DO复氧的基础上，具有m个废水排放需水用户需水量、污染物排放和经济效益可达范源的传统S—P氧亏值和BOD模拟预测模型可表围，从而导致

4、由确定性模型得来的单一决策与实述为：^际情况产生偏差p_4】。因此，本文在传统的水资源管．=ne-k~tl。+He(1一)n0ol+．．·+理优化模型基础上，通过引入区间不确定性参数，i1l=2并结合S—P一维水质模型，构建基于水质模拟的e‘(1一一)BOD十(1一)BOD(1)不确定水资源管理模型，为相关决策者制定水资=(e‘一e～^)+De～‘‘‘(2)源管理系统提供理论依据。“d1模型构建其中，代表第个河段；L。为河段的背景BOD值，mg／L；一，和厶分别代表河段n-1和乃起始处的1．1改进的

5、水质预测模型BOD负载；k为河流中的耗氧速率常数(d)；为河流中化学需氧量(COD)、溶解氧(DO)和生复氧速率常数(d)；D和分别为河段n-1和化学氧量(BOD)是反映河道内水体污染的重要指n处的氧亏值是河流流过河段，的时间单位；标，BOD代表一定时间周期内可生物降解的有机．是区域处的BOD去除效率；BOD是区域i处的物含量，COD则表示在一定时间周期内包括BODBOD排放总量。考虑到现实中的模型参数如BOD以及不可生物降解的有机物和无机物含量。由此去除率、河流流动时间和背景BOD值等由于人为可知

6、，河道的自然耗氧主要与河道内BOD指标成影响、自然因素和监测手段等不确定因素影响，呈显著正相关关系，而河流COD浓度高则可能由其现不确定特征，而这些参数通过观测获取数据进它无机还原性物质所致，因此，BOD和河流的水质行概率分布或模糊隶属度表征较为困难。因此，本水文水资源东北水利水电2014年第6期文利用区间参数对模型中的不确定参数进行表为有机污染物)，每个用户在河道上分别设置一个征，由此可得改进的S—P模型(ISP)为：排污口，并假设污染物瞬间均匀稀释。为了满足排放要求，每个用水区域所产生的一部分废

7、水必须经L：=ne‘+Ⅱe(1-)DD-．+集中处理后排放。引入前面所述模型在满足各段水一质要求的条件下实现水量合理分配，并使系统收益e‘‘‘(1-0~一)BOD．一+(1—．4)BOD：(3)最大。根据所给条件，将ISP作为ITSP模型的边界D：=L-k~t,一e-k．t．)+D：e^⋯条件进行耦合，得到如下ITSP—SP模型：目标函数：其中，，，，BD帝口分别为相应的区间参数。MaxjTMBenefiV-Cost(11)1．2水资源管理优化模型n4考虑到小流域水资源管理决策者从水源地给Benef

8、itt：=∑∑B：(12)多个用户供水，而这些用户在制定年度计划过程343中需要知道他们能获得多少水量(水量对他们的Cost=s：叼：E：一(一)p：·计划产生影响：如果不能被供给足够的水量，他们3433就必须缩减扩展计划)。为求得该区域济活动利益：E：十(一(一：)P)CW：+最大化问题(所要建立的规划的目标函数)。先给43每一个用户许诺一个水量，如果满足了用户，则会∑p(一：)DW：(13)产生净利润；否则，要么从更贵的水源地调水来满足用户需要，要么用户缩减计划以