面向区域水资源配置的多层多目标多阶段决策研究

Regional water resources optimal allocation plays an important role in water conservancy work. In practical decision-making process, regional water resources allocation problems show the characteristics of complex uncertainty, multi-level stakeholders, multiple objectives and multiple stages, in view of these, this project takes the hierarchical system of regional water authority, sub-areas and water sectors as the research object, adopts a combined research method of qualitative and quantitative analysis and integrated research idea of "problem discovery-model construction-algorithm design-case application" to systematically research the dynamic conflict problems of regional authority and sub-areas, sub-areas and water sectors from comprehensive perspective which is a combination of macro and micro views. Firstly, the formation mechanism and evolution law of multi-level stakeholders dynamic conflict in regional water resources allocation under high order uncertainty is revealed. Then, a group of multi-level multi-objective dynamic optimization models is constructed, and solved by integrated solution system of uncertain simulation, satisfaction degree-based leader-follower interactive method and particle swarm optimization-genetic mixed algorithm. Finally, the practical case simulation research and comparison analysis is applied to verify the effectiveness and advancement of the models and algorithms. This project expects to provide new ideas for the research of regional water resources allocation to achieve an agile and efficient, environment-protected, mutual benefit and win-win resources allocation system.

区域水资源优化配置在水利工作中具有重要地位。在实际的决策过程中，区域水资源问题呈现复杂不确定、多层主体、多目标、多阶段的特点，鉴于此，本项目以区域水管理局、各个子区域和各个用水部门构成的层级系统为研究对象，考虑区域水管理局与各个子区域之间、子区域与各个用水部门之间的动态冲突问题，从宏观与微观相结合的综合性研究视角，采用定性与定量分析的研究方法和“问题发掘-模型建立-算法设计-案例应用”的集成性研究思路进行系统性研究。首先揭示区域水资源配置多层主体动态冲突的形成机理、演化规律。然后构建复杂不确定多层多目标多阶段优化模型群，设计综合不确定模拟、基于满意度的主从交互方法和粒子群-遗传混合算法集成体系对模型群进行求解。最后通过实际案例的模拟仿真和对比分析验证模型和算法的有效性和先进性。本项目以期为区域水资源配置研究提供新思路，以实现敏捷高效、互利共赢、环境友好的区域水资源配置系统。

随着水资源相关灾害问题不断加剧和水资源污染问题频繁发生，合理配置区域水资源问题已受到迫切关注。在实际的决策过程中，区域水资源配置问题呈现复杂不确定、多层主体、多目标、动态性的特点，鉴于此，本项目以区域水管理局、各个子区域和各个用水部门构成的层级系统为研究对象，考虑区域水管理局与各个子区域之间、子区域与各个用水部门之间的动态冲突问题，从宏观与微观相结合的综合性研究视角，采用定性与定量分析的研究方法和“问题发掘-模型建立-算法设计-案例应用”的集成性研究思路进行系统性研究。本项目首先揭示了区域水资源配置多层主体动态冲突问题的存在性，对区域水量安全和水质安全问题进行评估，在此基础上分析了区域水资源配置失衡问题的形成机理、演化规律。然后，在复杂不确定理论研究与区域水资源系统中复杂不确定参数的甄别、描述的基础上，结合区域水资源配置问题的其他特点，构建复杂不确定多层多目标动态优化模型群，设计了交互式全局均衡优化算法集成体系对模型群进行求解。最后将模型与案例运用于华北平原、赣抚平原、汉江流域、曲江流域、湖北省、武汉市等区域水资源配置案例中，通过案例分析验证模型与算法的有效性，并对区域水资源配置相关参与主体提供了许多政策建议。本项目理论与实践研究成果可以为区域水资源配置研究提供新思路，从而实现敏捷高效、互利共赢、环境友好的区域水资源配置系统。本项目共发表SCI/SSCI收录国际期刊论文、EI会议论文以及国内核心期刊论文15篇，出版学术专著1部，获省级高校科学技术奖1项（2/3），产生了一定的国内外学术影响。