3.3.2. Задание №2. Многокритериальное проектирование вхс

Пример:

Исходные данные для многокритериального проектирования ВХС

Необходимо определить объем водохранилища как параметр ВХС, в зависимости от трех критериев:

D – доход, получаемый от использования объема водных ресурсов, аккумулированных в водохранилище;

N – количество отдыхающих в зоне отдыха на берегах водохранилища;

P - чистота воды.

Для определения параметров ВХС при учете этих трех критериев необходимо построить зависимости параметров от критерий.

Зависимость количества отдыхающих (n) от объёма водохранилища

Координаты точек:

А (0W; 0,2N) = (0; 400)

В (0,5W; 1,0N) = (275; 2000)

С (0,75W; 0,4N) = (412,5; 800)

D (1,0W; 0,7N) = (550; 1400)

Строим график зависимости количества отдыхающих от объема водохранилища (см. рис.4).

Таблица 11. Зависимость количества отдыхающих от объема водохранилища

Обозначение точки	N, чел	W вод,млн.м3
A	0,2*200=400	550*0=0
B	1*2000=2000	550*0,5=275
C	0,4*2000=800	550*0,75=412,5
D	0,7*2000=1400	550*1=550

Рис. 4. График зависимости количества отдыхающих от объема водохранилища

Зависимость количества отдыхающих от чистоты (р) водохранилища

Координаты точек:

E (0W; 0,9) = (0; 0,9)

F (0,4W; 0,3) = (220; 0,3)

G (0,7W; 0,7) = (385; 0,7)

H (1,0W; 0,6) = (550; 0,6)

Таблица 12. Зависимость количества отдыхающих от чистоты водохранилища

Обозначение точки	P	W вод,млн.м3
E	0,9	550*0=0
F	0,3	550*0,4=220
G	0,7	550*0,7=385
H	0,6	550*1=550

Строим график зависимости чистоты от объёма водохранилища (см. рис.5)

Зависимость дохода от объема водохранилища

Зависимость Д =f (W) необходимо построить с использованием следующих зависимостей

Д_кi = Д _{к iор} + Д _{к iэн} – З_{к стр} - З_{к ущ} (5)

где Д_кi - доход при к –том варианте объема водохранилища и i- том варианте распределения этого объема между орошением и энергетикой;

Д _{кi ор} – доход от реализации продукции, полученной с орошаемых земель при к –том варианте объема водохранилища и i- том варианте распределения этого объема между орошением и энергетикой;

Д _{ki эн} - доход от реализации продукции энергетики при к –том варианте объема водохранилища и i- том варианте распределения этого объема между орошением и энергетикой;

З _{k стр} - затраты на строительство при к –том варианте объема водохранилища

З _{k ущ} - затраты на компенсацию ущерба окружающей среде при к –том варианте объема водохранилища

Доход мы получаем в двух случаях:

• от сельского хозяйства;

• от энергетики.

Наша цель – получить максимальный доход с водохранилища, т.к. критерий одноцелевой оптимизации.

Рассмотрим пять вариантов объема водохранилища, при каждом объеме рассмотрим пять вариантов распределения воды между энергетикой и орошением (см. табл.13).

Таблица13. Распределение воды между орошением и энергетикой

№	k/i	W1(1/5Wmax) = 110	W2(2/5Wmax) = 220	W3(3/5Wmax) = 330	W4(4/5Wmax) = 440	W5(1Wmax) = 550
1	1Wэн	110	220	330	440	550
	0Wор	0	0	0	0	0
2	3/4Wэн	82,5	165	247,5	330	412,5
	1/4Wор	27,5	55	82,5	110	137,5
3	1/2Wэн	55	110	165	220	275
	1/2Wор	55	110	165	220	275
4	1/4Wэн	27,5	55	82,5	110	137,5
	3/4Wор	82,5	165	247,5	330	412,5
5	0Wэн	0	0	0	0	0
	1Wор	110	220	330	440	550

Расчет дохода от реализации продуктов орошаемых земель

Д_{ki ор} = d_{ki op} * F_{ki op} (6)

где d _{ki op} – удельный доход орошения при i-ом варианте распределения объема водохранилища, который мы находим по графику зависимости удельного дохода от площади орошаемых земель – это рис.6 (для этого находим F_max); F_{ki op} – площадь орошаемых земель при i-ом варианте распределения объема водохранилища.

F_{ki op} = (7)

где М – оросительная норма,

η = 0,85 – коэффициент полезного действия,

W _op – количество воды на орошение.

W_ор = 1,3 * W_kiop => W _kiop =

Найдем максимально возможную площадь орошения:

F _max = (8)

F _max = 79914,5 га ≈ 80 тыс.га

Расчет дохода от реализации продуктов орошаемых земель сводим в таблицу 14.

Таблица 14. Расчет дохода от реализации продуктов орошаемых земель

№	Wвдхр,млн. м3	№	Wop, млн. м3	W' kiop, млн. м3	Fkiop, млн. м3	dkiop, млн. м3	Дkiop, млн. м3	Дopmax, млн. м3
1	110	1	0	0	0	0	0	12,95
		2	27,5	21,15	4,00	0,21	0,84
		3	55	42,31	7,99	0,42	3,36
		4	82,5	63,46	11,99	0,62	7,43
		5	110	84,62	15,98	0,81	12,95
2	220	1	0	0	0	0	0	29,41
		2	55	42,31	7,99	0,42	3,36
		3	110	84,62	15,98	0,81	12,95
		4	165	126,92	23,97	1	23,97
		5	220	169,23	31,97	0,92	29,41
3	330	1	0	0	0	0	0	33,08
		2	82,5	63,46	11,99	0,62	7,43
		3	165	126,92	23,97	1	23,97
		4	247,5	190,38	35,96	0,86	30,93
		5	330	253,85	47,95	0,69	33,08
4	440	1	0	0	0	0	0	33,08
		2	110	84,62	15,98	0,81	12,95
		3	220	169,23	31,97	0,92	29,41
		4	330	253,85	47,95	0,69	33,08
		5	440	338,46	63,93	0,43	27,49
5	550	1	0	0	0	0	0	32,36
		2	137,5	105,77	19,98	0,94	18,78
		3	275	211,54	39,96	0,81	32,36
		4	412,5	317,31	59,94	0,5	29,97
		5	550	423,08	79,91	0,2	15,98

По итогам таблицы строим график зависимости максимального дохода от реализации продуктов орошаемых земель от объема водохранилища (см. рис.6).

Рис.6. График зависимости удельного дохода от площади орошения

Рис.7. График зависимости максимального дохода от реализации продуктов орошаемых земель от объема водохранилища