水資源配置的最優(yōu)線路

摘 要：中國水資源總量并不豐富，而且地區(qū)分布不均， 為了優(yōu)化各地區(qū)水資源配置，考慮建設(shè)各地區(qū)水資源運(yùn)輸管道。本文利用Kruskal算法計(jì)算出水資源豐富地區(qū)與缺乏地區(qū)之間的最小生成樹，從而得到了建設(shè)運(yùn)輸管道的最短線路，為制定水資源的優(yōu)化配置政策提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：水資源 最小生成樹 Kruskal算法

1.引言

水資源是人類生存和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是不可替代的重要自然資源和戰(zhàn)略經(jīng)濟(jì)性資源。我國水資源空間上的分布與全國人口、土地、產(chǎn)業(yè)布局和其他資源的分布存在著很大的不匹配性，人口持續(xù)增長和經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，使得我國城市水資源的社會分布和社會需求間的矛盾愈加突出。主要表現(xiàn)在：供需總量不平衡，需水量增長速度超過可供水量增長速度，供水狀況更加惡化；北方地區(qū)和沿海工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)等地域性水資源供求矛盾日趨惡化等[1]。因此，水資源的優(yōu)化配置作為解決水資源問題的重要手段，在目前我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中顯得尤為重要。

水資源優(yōu)化配置是指在一個(gè)特定流域或區(qū)域內(nèi)， 工程與非工程措施并舉， 對有限的不同形式的水資源進(jìn)行科學(xué)合理的分配[2]。科學(xué)合理的分配，其最終目的就是實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，保證社會經(jīng)濟(jì)、資源、生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2.水資源運(yùn)輸?shù)淖钚∩蓸淠Ｐ?/p>

我國各地區(qū)的水資源分布嚴(yán)重不均衡，因此我們考慮對各地區(qū)的水資源進(jìn)行調(diào)度，在各地區(qū)之間建立輸水管道，從水資源豐富的地區(qū)將水資源運(yùn)輸?shù)饺狈Φ牡貐^(qū)。建立管道必須要保證：1.各地區(qū)之間必須是聯(lián)通的；2.建立的管道代價(jià)盡可能小。鑒于上述兩點(diǎn)，我們考慮在各地區(qū)之間建立最優(yōu)生成樹模型。

2.1線路權(quán)重的確定

我們通過綜合考慮各地區(qū)之間的距離和相對缺水程度來確定運(yùn)輸線路的權(quán)重。我們在每個(gè)省選擇一個(gè)代表城市（一般是省會），以代表城市之間的距離作為兩個(gè)省之間的距離。通過查閱資料得到中國各省之間的距離數(shù)據(jù)。

中國水資源豐富區(qū)主要分布在東南部的廣東、廣西、福建、浙江、江西、湖南、海南和西南部的重慶、西藏；其中西藏由于地廣人稀、水資源豐富但經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)，是我國水資源最豐富的地區(qū)。次豐富區(qū)主要分布在中國西南部的云南、貴州、四川和東中部的上海、安徽、湖北及西北的新疆。缺水區(qū)主要分布于中國東北地區(qū)的黑龍江、吉林、遼寧， 西北地區(qū)的寧夏、青海和東部的北京、江蘇、河南。嚴(yán)重缺水區(qū)則集中于北方地區(qū)的山東、陜西、山西、甘肅、內(nèi)蒙古、河北、天津等地[3]。因此根據(jù)水資源的豐富程度將各省的水資源分為4個(gè)等級：

利用Kruskal算法算出中國水資源運(yùn)輸?shù)淖钚∩蓸渚€路后，我們計(jì)算出水資源運(yùn)輸?shù)淖疃搪肪€長度為11750千米。

3.結(jié)論與展望本文根據(jù)我國各地區(qū)水資源數(shù)據(jù)，確定了各地區(qū)水資源缺水等級。為了解決中國各地區(qū)水資源短缺現(xiàn)狀，考慮在水資源豐富地區(qū)和缺水地區(qū)之間建立運(yùn)輸管道，為此我們建立了最小生成樹模型，得到了連通缺水地區(qū)和水資源豐富地區(qū)的最短線路，為制定水資源的優(yōu)化配置政策提供了依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]余興奎.昆明市水資源優(yōu)化配置.昆明理工大學(xué)碩士論文， 2012.

[2]陳南祥，李躍鵬，徐晨光.基于多目標(biāo)遺傳算法的水資源優(yōu)化配置.水利學(xué)報(bào)，37（3）：308-312.

[3]張文鴿，黃強(qiáng)，管新建.區(qū)域水資源優(yōu)化配置模型及應(yīng)用研究.西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2005，33（12）：153-157.

[4]薛毅.數(shù)學(xué)建模基礎(chǔ).北京：科學(xué)出版社，2011：264～265.