ANP方法在南水北调工程水资源优化配置中的应用

ANP方法在南水北调工程水资源优化配置中的应用

第28卷第2期DOI:10.3969/j.issn.1003 9511.2010.02.006

水 利 经 济

2010年3月ANP方法在南水北调工程水资源优化配置中的应用

陈春林,郑垂勇

(河海大学商学院,江苏南京 210098)

摘要:水资源优化配置研究需要兼顾多个目标,科学、合理地确定多个目标的权重成为水资源优化

配置的关键。针对传统权重确定方法的不足,提出了一种新的确定权重的方法 ANP方法,并介绍了该方法的实现软件和计算步骤。以南水北调工程为例,将ANP方法应用于南水北调工程受水区水资源优化配置,计算结果与实际情况相符。

关键词:水资源;优化配置;ANP;南水北调工程

中图分类号:TV213 4 文献标识码:A 文章编号:1003 9511(2010)02 0025 03 随着人口数量的急剧膨胀和社会经济的快速发展,水资源日益短缺,水资源危机成为影响人类可持续发展的重要问题。水资源的优化配置是水资源可持续利用的前提,因此,优化配置有限的水资源成为一项十分有意义的研究课题。在水资源的优化配置过程中,通常要兼顾多个目标,而这些目标的重要性却并不完全相同。因此,水资源的优化配置研究涉及不同目标的权重问题。如何科学、合理地确定权重就成为水资源优化配置的关键。基于此,本文主要探讨一种新的确定权重的方法 ANP方法,并将该方法应用于南水北调工程受水区水资源优化配置。

[1]

的发展水平与水资源有着非常紧密的关系,因此,水资源优化配置的第一个目标就是使南水北调工程受水区的GDP最大化,用函数表示为

Z1=maxf1(X)=max

i=1

(xigi)

k

(1)

式中:xi为第i个口门配置的水量;gi为概化后第i个口门单位供水量的GDP值;k为受水区供水的总口门数。

b.通过水资源优化配置,使南水北调工程受水区的财政收入最大化。财政收入反映了政府对社会经济发展调控能力的大小,是政府进行宏观调控的基础。在南水北调工程水资源优化配置过程中,要尽可能使受水区的财政收入最大化。其函数形式为

Z2=maxf2(X)=max

收入。

c.通过水资源优化配置,使供水公司的净效益最大化。由于水资源是一种特殊的商品,具有自然属性和商品属性,在进行水资源优化配置过程中必须充分考虑到水资源的经济特性。南水北调工程受水区水资源的优化配置既要发挥政府的宏观调控作用,满足用水户的基本用水需求,又要考虑水资源供给的市场化运作,尽可能地使供水公司的净效益实现最大化。用函数表示为

Z3=maxf3(X)=max

i=1i=1

1 南水北调工程受水区水资源优化配置目标

南水北调工程是解决我国北方地区水资源严重短缺,实现水资源优化配置的特大型基础设施项目[2]。受水区水资源优化配置的总体目标是实现社会效益、经济效益以及生态环境效益的最大化。具体来说,受水区水资源优化配置主要是为了实现以下4个目标:

a.通过水资源优化配置,使南水北调工程受水区的GDP最大化。GDP是衡量一个国家、地区经济发展水平的重要指标。南水北调工程受水区在我国经济发展中具有举足轻重的地位,其GDP水平如何将直接影响我国总体的经济发展。另外,水资源是社会经济发展所必需的一种基础性战略资源,GDP

[3]

(ximi)

k

(2)

式中:mi为概化后第i个口门单位供水量的财政

(xibi)

k

(3)

作者简介:陈春林(1965 ),男,广东潮州人,高级工程师,博士研究生,主要从事资源技术经济及管理研究。

2010,28() E jjhhu.edu.c : kkb.edu. /传真:025

ANP方法在南水北调工程水资源优化配置中的应用

式中:bi为概化后第i个口门供水公司的单位供水量净效益。

d.通过水资源优化配置,使南水北调工程受水区的总缺水量最小化。水资源优化配置的基本目的就是为了解决黄淮海地区的水资源短缺问题。然而,由于各种条件的限制,现有水利工程并不能完全满足受水区的水资源需求。南水北调工程受水区水资源优化配置的一个重要目标就是使受水区的总缺水量最小化。其函数形式为

Z4=minf4(X)=min (xili)

i=1k

2 1 2 ANP方法的结构

ANP方法将系统元素分为两大部分,第一部分称为控制因素层,包括问题目标及决策准则。所有的决策准则均被认为是彼此独立的,且只受目标元素支配,控制层中可以没有决策准则,但至少有一个目标,控制层中每个准则的权重均可用传统AHP方法获得。第二部分为网络层,它是由所有受控制层支配的元素组组成的,元素组由受其控制的元素组成,元素之间和元素组之间可以是相互依存、反馈的,构成相互影响的网络结构。南水北调工程受水区水资源优化配置就是要实现综合效益最大化,因此,其ANP方法结构的第一层为综合效益。另外,综合效益最大化是通过GDP最大化、财政收入最大化、供水公司净效益最大化以及总缺水量最小化这4个方面来实现的,并且它们之间又是相互影响的,因此,由GDP、财政收入、供水净效益以及缺水量构

(4)

式中:li为概化后第i个口门单位供水量的缺水量。

将以上4个目标的重要性采用权重予以表达,构成总目标函数:

Z=maxf(X)= (xigi)+ (ximi)+

i=1

i=1

k

k

(xibi)-! (xili)

i=1

i=1

kk

(5)

成网络层。

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