优化泥沙配置目标函数

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：泥沙资源优化配置的处理方法与水资源优化配置是类似的，利用多目标函数的条件极值原理进行配置。若考虑泥沙资源优化配置对各种效益的作用及平衡分配原则，则综合目标函数为式中:Rij为目标权重系数，根据配置单元对目标效益的贡献情况来确定。流域泥沙配置的约束条件表示为式中:akj为第j 个目标函数下第k 个约束条件 (k=1，2，…当泥沙表现为灾害时，采用泥沙灾害损失最小为泥沙优化配置的目标函数。

泥沙资源优化配置的目标是兼顾泥沙资源开发利用的当前和长远利益、兼顾不同地区与部门间的利益，兼顾泥沙资源开发利用的社会、经济和环境利益，以及兼顾效益在不同受益者之间的分配，使得泥沙资源配置的效益最大、产生的泥沙灾害最小。泥沙资源优化配置的处理方法与水资源优化配置是类似的，利用多目标函数的条件极值原理进行配置。

在流域内，泥沙配置单元包括流域水土保持拦沙、水库拦沙、河道滞沙、引沙用沙及河道排沙等 (胡春宏，王延贵等，2003)。设不同泥沙配置单元的沙量为X，当泥沙表现为资源性时，仅考虑泥沙配置在经济、社会和环境等方面所产生的效益，泥沙配置的目标是以其效益最大为基本目标度量值，泥沙配置的度量函数可表示为

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图12-4　流域泥沙资源配置的原理框图

式中:Zj为第j 个目标的函数值，共有m 个目标函数;i为泥沙配置单元序号;n 为泥沙配置单元数;C 为泥沙配置单元的效率系数，这一系数与泥沙配置内容、配置地域等有重要的关系;f 为反映配置沙量所产生效益的函数关系，它代表泥沙资源配置和利用对于经济、社会和生态环境效益的转化能力。

显然，这是一个度量经济、社会和环境效益协调发展的多目标问题，目标间的竞争性和具体量化问题则是一个多目标决策问题。泥沙配置单元产生的直接经济效益、间接社会和生态环境效益又可分为很多子类效益，例如就业机会、粮食产量、水质净化、土地沙化、湿地、防洪、造地面积等。泥沙资源优化配置对产生经济效益、社会效益和生态环境效益的作用是不同的，对上述子类效益的作用也是不同的。若考虑泥沙资源优化配置对各种效益的作用及平衡分配原则，则综合目标函数为

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式中:Rij为目标权重系数，根据配置单元对目标效益的贡献情况来确定。

在流域泥沙实际配置过程中，实现上述目标将受到很多条件的约束，如社会经济条件、流域承沙能力等。流域泥沙配置的约束条件表示为

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式中:akj为第j 个目标函数下第k 个约束条件 (k=1，2，…，M;M 为控制条件数)的水沙系数;Bk为各约束条件的效益控制量或者区域承沙能力。

显然，流域泥沙资源优化配置问题就演变为求解多目标函数的条件极大值问题，数学方程组由综合目标函数式(12-2)和配置约束条件式(12-3)两部分组成，求解方程组便得到一个最优和拟最优的规划方案。

当泥沙表现为灾害时，采用泥沙灾害损失最小为泥沙优化配置的目标函数。泥沙造成的损失又可以分为直接经济损失、社会恶劣影响和生态环境破坏。综合目标函数为

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约束条件为

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式中:S 为综合目标的函数值;Tij为目标权重系数;j、i分别为泥沙配置目标函数和配置单元序号;K 为泥沙配置单元的效率损失系数，这一系数与泥沙配置内容、配置地域等有重要的关系;g 为用沙量所产生灾害损失的函数关系，它代表泥沙资源配置和利用对于经济、社会和生态环境产生的影响;ckj为第j 个目标函数下第k 个约束条件 (k=1，2，…，M;M 为控制条件数)的系数;Ek为各约束条件的损失控制量或者区域承沙能力。

同样，流域泥沙资源优化配置问题就演变为求解多目标函数的条件极小值问题，求解由综合目标函数式(12-4)和约束条件式(12-5)的方程组，便得到泥沙灾害损失最小的泥沙配置规划方案。

优化泥沙配置目标函数

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