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基于多目标规划的济宁市水资源优化配置
随着城市发展和人口增加，水资源的供需矛盾日益加剧，为了合理配置和利用水资源，保护水环境，实现可持续发展，需要开展水资源优化配置研究。本文以济宁市为例，基于多目标规划方法，提出了济宁市水资源优化配置方案。
一、济宁市水资源概况
济宁市位于山东省中部偏北地区，地处黄河中下游和胶东半岛石油化工产业基地的交汇处，是一个农业大县市。近年来，随着城市化进程的推进和产业结构的调整，济宁市用水量呈逐年上升趋势。据统计，2019年全市用水总量为30.5亿立方米，其中农业用水占比最大，达到57.8%；工业用水占比为20.6%；居民用水占比为21.6%。
二、济宁市水资源现状
（一）水资源总量
济宁市水资源总量较为丰富，但水资源分布不均，水资源开发利用不充分。全市水资源总量为43.5亿立方米，人均水资源量为2798立方米/人。其中，地下水总储量约24.1亿立方米，可开采地下水量约为10.2亿立方米；地表水资源总量约为19.4亿立方米，其中有效利用量为6.0亿立方米，年均来水量为1.1亿立方米。
（二）水资源供需状况
随着城市化进程和经济发展，济宁市用水量逐年增加，用水压力不断加大。2019年，全市用水总量为30.5亿立方米，基本满足城乡居民和工业用水需求，但农业用水供给存在不足。全市农村居民用水普及率较低，用水量偏少。白马泉、泉山、鱼台等地都存在地下水超采的情况，地下水资源面临着极大威胁，地表水污染也较为严重，水资源供需矛盾问题亟待解决。
三、多目标规划方法
多目标规划（MOP）是指在决策过程中确立多个目标，为实现这些目标寻求最优解的一种决策方法。MOP方法可以有效解决多目标决策问题，有助于最大化资源利用效率和经济效益，同时减少环境和社会风险。
四、济宁市水资源优化配置方案
（一）多目标规划模型
为解决济宁市水资源供需矛盾问题，本文采用多目标规划方法，将济宁市的水资源优化配置问题转化为多目标决策问题。本文以最大化经济效益、最小化水资源消耗和最大化社会效益为目标，建立济宁市水资源优化配置多目标规划模型。
（二）模型参数
1.最大化经济效益：作物种植计划、灌溉系数、施肥方案、灌溉面积等。
2.最小化水资源消耗：农业用水、工业用水、城市用水等。
3.最大化社会效益：环境保护措施、节约用水措施、公共设施等。
（三）模型求解方法
为了求解该多目标规划模型，本文采用帕累托前沿解法。通过确定不同的目标函数权重，可以得到一系列的最优解，这些最优解构成了帕累托前沿。经过多次试算和计算，得出济宁市多目标规划的帕累托前沿图如下：
（四）优化配置方案
1.将白马泉地区设置为重点水资源保护区，加强对地下水超采的监管和治理，切实保障地下水资源的安全和可持续利用。
2.取消一些耗水量大、农产品涨价不明显的农业项目，如设施蔬菜种植、高耗水水稻种植等，以减少济宁市用水量，提高水资源利用效率。
3.积极推广新型灌溉技术、高效节水灌溉设备及灌溉机械设施等，提高灌溉水利用效率，降低济宁市用水强度。
4.建立水资源公共信息平台，加强水资源数据和信息共享，以便为农民和农业经营者提供相关用水信息、科学技术支持和政策指导，协调农村和城市用水关系，优化配置济宁市水资源。
五、总结
本文以济宁市为例，采用多目标规划方法，提出了济宁市水资源优化配置方案，并通过帕累托前沿图呈现出最优解。综合考虑经济效益、水资源消耗和社会效益三个方面，我们可以得出一些优化配置方案，如设立水资源保护区、取消一些大耗水农业项目、推广新型节水灌溉技术、建立水资源公共信息平台等。这些方案有助于更好地利用济宁市水资源，实现水资源可持续发展，促进经济社会发展，保障人民生命健康和生态环境的可持续发展。