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user: 4. 结果分析与讨论 4.1. 需水预测结果 按照上述需水预测过程，得到2010水平年和2030水平年下的需水预测结果，如表3所示。 Table 2 The economic return of each industry in the middle and lower reaches of Hanjiang River basin (yuan/m³ 区域 工业 农业 生活 生态 十堰 285.16 120.18 285.16 230.17 神农架 77.25 55.45 77.25 69.98 襄阳 180.06 20.42 180.06 126.85 荆门 282.23 28.11 282.23 197.53 天门 182.79 10.96 182.79 125.51 孝感 322.68 52.07 322.68 232.48 潜江 565.5 64.76 565.5 398.59 仙桃 156.67 17.11 156.67 110.15 武汉 1436.21 130.46 1436.21 1000.96 表2. 汉江中下游各行业的经济效益系数(元/m³) Table 3 Annual off-stream water demand projection of each city in the present and planning year 水平年 区域 生活 工业 农业灌溉 河道外需水总量 P = 50% P = 75% P = 90% P = 95% P = 50% P = 75% P = 90% P = 95% 现状水平年 (2010年) 十堰 1056 1060 12，233 13，977 16，506 18，796 14，349 16，093 18，622 20，912 神农架 187 857 418 514 859 917 1462 1558 1903 1961 襄阳 21，767 181，989 212，347 246，432 268，209 288，192 416，103 450，188 471，965 491，948 荆门 9114 61，401 95，569 103，853 116，982 119，937 166，084 174，368 187，497 190，452 天门 5935 23，788 79，167 85，008 95，956 104，753 108，890 114，731 125，679 134，476 孝感 5721 44，559 60，413 68，350 73，462 78，744 110，693 118，630 123，742 129，024 潜江 1599 11，963 12，831 14，459 16，923 19，594 26，393 28，021 30，485 33，156 仙桃 6212 40，541 55，362 66，255 75，885 82，967 102，115 113，008 122，638 129，720 武汉 6329 61，174 22，112 25，256 28，193 29，927 89，615 92，759 95，696 97，430 合计 57，920 427，332 550，452 624，104 692，975 743，827 1，035，704 1，109，356 1，178，227 1，229，079 规划水平年 (2030年) 十堰 1296 1306 8199 9320 10，962 12，552 10，802 11，922 13，565 15，154 神农架 267 1026 312 393 541 582 1604 1686 1833 1875 襄阳 30，477 214，201 213，226 243，046 266，496 284，920 457，904 487，724 511，174 529，598 荆门 12，233 76，752 91，691 95，998 104，735 107，316 180，676 184，983 193，720 196，301 天门 8152 26，671 69，333 78，807 91，713 95，478 104，156 113，630 126，536 130，300 孝感 7452 46，922 57，671 63，613 67，220 72，714 112，045 117，987 121，594 127，088 潜江 2163 13，455 14，471 15，965 19，264 22，126 30，090 31，584 34，882 37，744 仙桃 8581 44，226 52，097 58，079 67，951 73，099 104，904 110，886 120，758 125，906 武汉 7710 75，799 23，740 27，286 30，297 32，208 107，250 110，795 113，806 115，717 合计 78，331 500，358 530，741 592，507 659，179 700，994 1，109，430 1，171，196 1，237，869 1，279，683 表3. 汉江中下游地区现状和规划水平年各市年河道外毛需水量计算结果 单位：万m 3 1) 汉江中下游地区及其各子区的河道外总需水量呈增加的趋势，在50%、75%、90%和95%四种频率下，2010水平年的河道外的毛需水量分别为103.57亿m 3 、110.94亿m 3 、117.82亿m 3 和122.91亿m 3 ；2030水平年的河道外的毛需水量分别为110.94亿m 3 、117.12亿m 3 、123.79亿m 3 和127.97亿m 3 。 2) 在同一水平年下，各用水部门需水中，以农业灌溉需水量最大，农业灌溉需水量随来水频率的增长呈增加的趋势；规划水平年的城镇生活和农村生活需水有小幅度的增加，城镇工业需水有大幅度的增加；在同一需水频率下，规划水平年的农业灌溉需水量相较于现状水平年呈减小趋势，占总需水量的比例也呈降低趋势。 3) 各个子区中，从三级套市的统计角度来看，襄阳市的需水量最大，其次是荆门市，神农架市的需水量最小。 4.2. 水资源优化配置结果 利用构建的水资源优化配置模型，基于NSGA-II进行求解，分别得到2010和2030水平年下，汉江中下游全区域的Pareto解集，限于篇幅，本文仅以75%保证率下的结果进行展示。水资源配置模型中Pareto边界上目标函数之间的关系见图3。图3可以看出，三个目标函数之间是互相影响并且相互冲突的。图3(a)表明缺水量和经济效益之间呈负相关的关系，意味着缺水量越小，经济效益将会越大，这也说明在水资源配置和水库调度规则最优的情况下，二者可以同时达到最优；图3(b)表明COD的排放量和经济效益之间呈正相关的关系，经济效益越大，表明生活和工业的用水量越大，COD的排放量随之增加；图3(c)表明COD的排放量受供水量的影响，如果缺水量比较少，意味着各部门用水增多，污水的排放也增多，COD也随之排入了河道中，因此二者之间呈负相关的关系。整体来看，即使增加供水可以增加经济效益并且降低缺水量，但是因为污水排放系数p i，j 和污水排放量中重要污染因子的含量d i，j 的影响是不可忽略的，所以会导致污染更加严重。 由于多目标优化配置结果有多个分配方案的Pareto最优解集，且不同决策者对目标的偏好不同，因此从Pareto最优解集中分别选取A (缺水量最小)、B (经济效益量最大)、C (COD排放量之和最小)三种典型的分配方案以供参考。表4为三种分配方案下的目标函数值。 由表4可以看出：各个子目标是相互冲突的，不能同时达到最优。2010水平年下：最大的经济效益为10，840.3亿元，此时缺水量为17.9亿m³，COD的排放量最高，为54.6万吨；缺水量最小为17.6亿m³时，经济效益为10，769.4亿元，COD排放量为54.5万吨；COD排放量之和最小为46.8万吨时，缺水量为19.8亿m³；经济效益为7559.1亿元。在同一水平年下，当经济效益增加时，COD的排放量也随着增大，说明经济发展与控制污染物排放之间是相互矛盾的。随着社会经济的发展，在同一种方案下，未来水平年下的经济效益、缺水量和COD的排放量均高于现状水平年。 三种典型方案下的各三级套市的供水总量如图4所示。由图4可以看出：整体上方案A的供水量高于方案B，其次是方案C，但三种方案下各区域的供水总量相差不大。各区域均存在不同程度的缺水问题。这主要是因为在本配置模型中，采用了多目标优化，缺水量最小这一子目标与其他子目标是相互冲突的，在优化的过程中只能在他们中间进行协调和折中处理。其中，十堰、神农架、襄阳和荆门的缺水量比较大。这是因为在非汛期，襄阳市受地区来水影响和水库功能的限制，缺乏有效调节。而荆门、十堰和神农架均处于流域的边缘，无法从汉江干流取水，只能使用本地区来水，所以即使是通过水资源优化配置模型得到的供水量结果，与这几个区域的需求量相比，也存在很大的缺口。孝感、潜江、仙桃、武汉均处在汉江干流，可以直接从干流取水，所以这几个区域几乎不存在缺水情况。不同水平年相比，大部分区域在规划水平年分得的水量均高于现状水平年，这是由于与现状水平年相比，规划水平年的需水量增加，所以每个区域分配的水量也越多。但由于是相同的历史来水条件，所以规划水平年下的各个区域的缺水量大于现状水平年。 不同水平年在三种方案下的各部门水资源优化配置结果见表5。从用水户类型来看，各子区的缺水部门较为一致，河道内生态基本不存在水资源缺口，城镇生活用水和农村生活用水缺口比较小，工业和农业灌溉缺水比较严重。从水平年来看，三种典型方案下，规划水平年的水资源缺口均大于现状水平年。