[发明专利]一种流域水质管理的系统规划方法

摘要

本发明公开了一种流域水质管理的系统规划方法，包括收集数据，建立水质管理模型，并选取一个实例进行验证，综合考虑区间数、模糊不确定数等信息，结合区间线性规划，模糊规划方法及多目标规划，形成模糊边界区间多目标规划方法，考虑在环境允许条件下，如何分配各类活动的生产，达到环境需求。对建立的流域水质管理的系统规划模型采用交互式算法，拆分模型为上下界子模型，并分别对上下界子模型进行求解，通过改变满意度(α‑cut水平)选取6种满意度水平，并分别求得6种水平下的各行业最优活动值，以及得到最优污染物排放量。规划结果可以帮助研究流域调整生产计划，使排放物满足环境要求。

主权项

1.一种流域水质管理的系统规划方法，包括区间规划方法和模糊边界区间规划方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：a、根据区间规划方法和模糊边界区间规划方法构建区间模糊边界规划方法；b、建立模型，对目标系统进行调查，确定目标函数以及约束，所述目标函数包括：工业、农业、以及养殖业排放的COD(化学需氧量)、TN(总氮)和TP(总磷)三种污染物的排放最小；所述约束为污染物的排放限制，利用资源约束系统的技术约束和系统的非负约束；c、将区间模糊边界规划方法与步骤b建立的模型结合，以处理模型中存在的模糊边界和区间不确定性；d、收集处理数据，通过查阅文献方式获得输入数据，应用统计方法处理原始数据，得到符合所述模型所需的连续统计数据；e、选择软件编程计算不同满意度下的上下界子模型，计算结果包括：流域内各子区域中各行业的生产目标、不同环境要求下各子区域各行业污染物排放量；f、根据步骤e的计算结果，安排各行业的最优生产量；所述步骤b构建模型中；根据规划的行业及污染物控制类型，建立模型，目标函数：(1).COD排放最小：(2).TN排放最小：(3).TP排放最小限值条件：(1)污水处理容量限制：TImj·WGmj≤TPCmj(2)COD排放限制：TImj·WGmj·BGmj·(1‑βmj)≤TICmj(3)TN排放限制：TImj·WGmj·BNmj·(1‑ηmj)≤TNCmj(4)TP排放限制TImj·WGmj·BPmj·(1‑λmj)≤TPCmj(5)Soil loss排放限制(6)化肥及粪肥施用限制(1‑NDF)·δNF·AFij+(1‑NDM)·δNM·AMij≥NRij·TAijδPF·AFij+δPM·AMij≥PRij·TAij(7)生产能力约束TAij min≤TAij≤TAij maxTLnj min≤TLnj≤TLnj maxTImj min≤TImj≤TImj max(8)非负约束TAij,TImj,TLnj,AMij,AFij≥0说明：决策变量：TAij＝子区域j的i种农田的种植面积；TImj＝子区域j的m类工业的生产量；TLnj＝子区域j的n类牲畜的养殖数；AMij＝子区域j的i种农田施用的粪肥量；参数：WGmj＝子区域j的m类工业的污水产生率；TPCmj＝子区域j的m类工业的最大污水处理能力；βmj＝子区域j的m类工业的COD处理效率；BGmj＝子区域j的m类工业的COD浓度；TICmj＝子区域j的m类工业的最大允许COD排放量；WLnj＝子区域j的n类养殖业的污水产生率；IGnj＝子区域j的n类养殖业的COD浓度；TLLnj＝子区域j的n类养殖业的最大COD排放量；AMLnj＝子区域j的n类养殖业的粪肥产量；MS＝粪肥挥发率；δNM＝粪肥含氮量；ANL＝粪肥最大允许氮的排放量，即，模糊边界区间参数；NCSij＝子区域j的i种农田的土壤含氮量；SLij＝子区域j的i种农田的土壤流失量；RFAij＝子区域j的i种农田的径流量；NDAij＝子区域j的i种农田的溶解氮含量；MNLj＝子区域j的农田最大允许流失氮量；ηmj＝子区域j的m类工业的氮处理效率；BNmj＝子区域j的m类工业污水中氮的浓度；TNCmj＝子区域j的m类工业污水的最大允许排氮量；δPM＝粪肥中的含磷量；APL＝粪肥最大允许磷的排放量(模糊边界区间参数)；PCSij＝子区域j的i种农田的土壤含磷量；PDAij＝子区域j的i种农田的溶解磷含量；MPLj＝子区域j的农田最大允许流失磷量(模糊边界区间参数)；BPmj＝子区域j的m类工业污水中磷的浓度；λmj＝子区域j的m类工业的磷处理效率；TPCmj＝子区域j的m类工业污水的最大允许排磷量；MSLj＝子区域j的最大允许土壤流失量；NDFt＝化肥的氮挥发率；NDM＝粪肥的氮挥发率；δNF＝化肥中氮的含量；NRij＝子区域j的i种农田的氮需求量；δPF＝化肥中磷的含量；PRij＝子区域j的i种农田的磷需求量；TAij min,TAij max＝子区域j的i种农田的最小、大种植面积；TLnj min,TLnj max＝子区域j的n种养殖业的最小、大养殖数；TImj min,TImj max＝子区域j的m类工业的最小、大产量。