【摘要】：水資源短缺的日益加劇促使諸多城市尋求多水源供水模式,導(dǎo)致城市供水系統(tǒng)的復(fù)雜性明顯增加,如何實現(xiàn)和促進多水源供水格局下水資源的高效利用已經(jīng)成為缺水城市供水管理面臨的嚴峻挑戰(zhàn)。本文從水資源高效利用的宗旨出發(fā),針對缺水城市多水源供水管理面臨的從開源到節(jié)流的關(guān)鍵問題:多水源的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)配、非常規(guī)水源利用規(guī)模確定、節(jié)水與水資源二次配置,以南水北調(diào)中線工程通水后的天津市供水系統(tǒng)為例開展系統(tǒng)性研究,以期為城市供水管理提供理論方法支持,主要研究內(nèi)容及成果如下:1)首先從地理位置、社會經(jīng)濟、水資源條件等方面介紹了天津市的基本情況,分析了南水北調(diào)中線工程通水后的天津市形成的多水源供水格局,在此基礎(chǔ)上對分區(qū)用戶的用水需求和多水源可供水量進行了詳細分析,并介紹了連通水源、水廠和分區(qū)用戶的配套供水工程以及水源的供水成本價格,為開展城市多水源的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)配、非常規(guī)水源利用規(guī)模確定、節(jié)水與水資源二次配置三方面研究提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。2)構(gòu)建了面向復(fù)雜城市供水系統(tǒng)的多水源精細化配置模型。模型以“水源-水廠-分區(qū)用戶”三層供水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),權(quán)衡了缺水量最小和供水成本最小兩大目標,精細考慮了從水源到水廠再到分區(qū)用戶各個環(huán)節(jié)的供水工程能力以及多水源利用優(yōu)先次序、分質(zhì)供水規(guī)則等約束。天津市實例研究表明該模型能夠?qū)崿F(xiàn)“水源-水廠-分區(qū)用戶”三層城市供水系統(tǒng)中水量的精細化分配,深入挖掘了城市的缺水原因,解決了以往水資源配置方案難以指導(dǎo)實際供水管理工作的問題,同時能反映出復(fù)雜城市供水系統(tǒng)中存在的薄弱環(huán)節(jié)。綜上所述,該模型具有一定的可行性,可為保障城市供水安全提供技術(shù)支持。3)從“開源”入手緩解天津市缺水問題,提出了將規(guī)模經(jīng)濟分析與多水源統(tǒng)一配置相結(jié)合的成本-效益分析方法,用于確定天津市海水淡化的利用規(guī)模。首先,基于規(guī)模經(jīng)濟原理分析了規(guī)模、產(chǎn)量影響下海水淡化成本呈現(xiàn)的變化特性;然后,利用多水源精細化配置模型進行海水淡化用量和天津市兩大主要外調(diào)水源的聯(lián)合調(diào)配,用海水淡化可變成本價格代替以往的固定成本價格,優(yōu)化求解不同海水淡化利用情景下缺水指數(shù)與外調(diào)水供水成本的Pareto前沿;最后,選擇適應(yīng)決策者需求的缺水指數(shù),計算各情景下與缺水指數(shù)相對應(yīng)的外調(diào)水和海水淡化供水成本之和,獲得兩者總供水成本隨海水淡化用量增加的變化曲線,在曲線最低點確定了最佳海水淡化利用規(guī)模,可在一定程度上輔助決策者規(guī)劃天津市海水淡化的未來發(fā)展,進一步緩解城市缺水。4)針對南水北調(diào)中線引水過程不均勻造成的“工程性缺水”問題,提出加大南水北調(diào)中線天津分水口處調(diào)蓄水庫規(guī)模的措施,為優(yōu)選水庫規(guī)模,構(gòu)建了基于多目標競爭協(xié)同分析的水庫規(guī)模優(yōu)選方法體系。在多水源精細化配置模型基礎(chǔ)上增加水庫調(diào)蓄模塊,并將原來的雙目標模型轉(zhuǎn)變?yōu)闄?quán)衡成本、可靠性、脆弱性(平均時段缺水和最大時段缺水)和彈性(平均破壞時長和最大破壞時長)的多目標模型。在不同水庫規(guī)模方案下,利用基于改進擁擠度算子的權(quán)重設(shè)計方法確定具有多樣性的權(quán)重組合,將多目標問題轉(zhuǎn)化為單目標問題進行優(yōu)化求解。最后根據(jù)不同水庫規(guī)模下多組權(quán)重組合的解集分析六個目標兩兩之間的競爭協(xié)同關(guān)系,識別出了影響水庫規(guī)模選擇的決定性指標,剔除了非必需指標,從而簡化了多因素影響下的復(fù)雜決策過程,可輔助決策者根據(jù)自身偏好進行規(guī)模優(yōu)選。5)為促進城市的節(jié)水和水資源二次優(yōu)化配置,針對枯水年居民用水無限制而工業(yè)缺水損失嚴重的情況,提出了枯水年居民生活供水提價策略的優(yōu)化方法,通過經(jīng)濟杠桿促使居民用水節(jié)約并向工業(yè)用戶轉(zhuǎn)移,提高水資源的利用效率和效益�；谟盟枨髢r格彈性理論和供水的邊際效益分析,以提價后生活和工業(yè)整體增加的效益與成本之差最大為目標,綜合考慮用戶需水上下限和居民對提價的可接受程度,通過模型優(yōu)化求解確定缺水條件下居民生活階梯水價各階梯的提價系數(shù);以城市缺水的承擔主體——工業(yè)用戶的缺水程度反映復(fù)雜多水源聯(lián)合供水情況下水資源的稀缺程度,獲得了提價系數(shù)隨工業(yè)缺水量增加的變化曲線,識別出提價的起止條件和價格區(qū)間,可為決策者制定促進節(jié)水和水資源二次優(yōu)化配置的水價策略提供理論方法支撐和決策依據(jù)。
【圖文】：

圖１．１論文組織框架圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｔｈｉｓ邋ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ逡逑

？？？？邐g調(diào)蓄水庫逡逑圖２．１天津市多水源利用總體布局逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｏｖｅｒａｌｌ邋ｌａｙｏｕｔ邋ｏｆ邋ｍｕｌｔｉ－ｗａｔｅｒ邋ｓｏｕｒｃｅ邋ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ邋ｉｎ邋Ｔｉａｎｊｉｎ逡逑鑒于本文的依托項目“天津市引江引n伭系鞫確槳副嘀萍叭砑⒈盡笨菇顯紓義系筆筆且閱纖鋇髦邢吖こ掏ㄋ蟮牡諞荒暌灰唬玻埃保的曜魑婊輳沂占墓┬杷義希保靛澹義，

本文編號：2674384