面向梯级水库群的水运与陆运运能间动态匹配度评价方法技术

本发明专利技术公开了一种面向梯级水库群的水运与陆运运能间动态匹配度评价方法，涉及梯级水库群航运开发规划及综合交通设计领域。本发明专利技术面向梯级水库群，根据库区航道运输能力的动态性变化特点，基于灰色关联分析原理，以梯级水库群库区航道与互联陆路间的动态运能匹配度之和最大为目标，通过在已知的时段序列内，给定物资运输需求量随时间发生变化的序列；确定所述梯级库区航道水运运能上、下限和对应陆路通道的陆运运能上限；计算每个时刻所述梯级库区航道的水运运能和与对应的陆运运能匹配度之和，重复多次迭代计算获得最优匹配状态。本方法可以使库区航道水运和互联陆运间运能分配更加合理，最大限度提高梯级水库群的航运能力。

Evaluation method of dynamic matching degree between water transportation and land transportation capacity for cascade reservoirs

The invention discloses a dynamic matching degree evaluation method for water and land transport capacity of cascade reservoir group, which relates to the field of navigation development planning and comprehensive traffic design of cascade reservoir group. Based on the principle of grey relational analysis and according to the dynamic change characteristics of the waterway transport capacity in the reservoir area, the present invention aims at maximizing the sum of the dynamic transport capacity matching degree between the waterway and the interconnected land road in the reservoir area of the cascade reservoir group, and the given amount of material transport demand occurs with time in the known time series. The upper and lower limits of the waterway transport capacity in the cascade reservoir area and the upper limits of the land transport capacity in the corresponding land channel are determined, and the sum of the waterway transport capacity in the cascade reservoir area and the corresponding land transport capacity matching degree at each time is calculated, and the optimal matching state is obtained by repeated iterations. This method can make the distribution of waterway and interconnected land transport capacity more reasonable, and maximize the shipping capacity of cascade reservoirs.

【技术实现步骤摘要】
面向梯级水库群的水运与陆运运能间动态匹配度评价方法
本专利技术涉及梯级水库群航运开发规划及综合交通设计领域，尤其涉及一种面向梯级水库群的水运与陆运运能间动态匹配度评价方法。
技术介绍
在流域梯级水利枢纽综合开发的背景下，梯级库区航运运能的发挥受到货运需求量，及防洪、发电、灌溉等其他水库调度任务的影响。现有技术主要集中在考虑上述影响下通过航道整治、通航水流条件优化、多目标水库调度等方法提升库区航道运输能力，但，现有技术忽略了水陆耦合交通运输网络下，梯级库区航道的理论运能和与其互联的陆路运能的动态演变过程，不能准确的评价水运与陆运间的匹配程度，存在局限性，从而造成规划水运运能与陆运运能的不匹配，导致运能配置不合理、梯级水库群航运开发规划和综合交通设计实际需求差距较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种面向梯级水库群的水运与陆运运能间动态匹配度评价方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：S1，在已知的时段序列内，给定物资运输需求量随时间发生变化的序列；S2，根据梯级库区航道联合航运调度方式确定所述梯级库区航道水运运能上、下限；S3，根据与所述梯级库区航道互联的陆路交通网络特征确定陆路通道的陆运运能上限；S4，针对梯级库区所处区域的水陆耦合集散交通系统，计算每个时刻所述梯级库区航道的水运运能和与所述梯级库区航道对应的陆运运能匹配度之和，重复多次迭代计算获得最优匹配状态。优选地，步骤S2为：在已知的时段序列内，根据物资运输需求量建立所述梯级库区航道水运运能的状态-时间二维向量X0为式(1)所示：X0表示给定的梯级库区水运运能的状态-时间向量；xij0表示梯级库区航道在第i时段j状态下要求输出的运能；i≤M，j≤M，M表示时间段的个数，N表示在指定时间段内的状态个数；根据公式(1)确定所述梯级库区航道水运运能上、下限。优选地，步骤S3，在步骤S2的基础上确定与所述梯级库区航道对应的陆路通道演变过程中的k种网络结构下运能的状态-时间二维向量集合为式(2)所示：Y表示陆路通道不同网络结构运能的状态-时间向量集合；Xk表示规划陆路通道的k种结构下陆运运能的状态-时间向量集合；xijk表示陆路通道在第k种结构下第i时段j状态下的陆运运能；k＝1,2,……,R；根据公式(2)获得与所述梯级库区航道互联的陆路交通的陆运运能上限。优选地，步骤S4中，运用所述梯级库区航道的水运运能与互联陆路运能间的动态匹配模型，计算任意一个时刻任意状态下所述梯级库区航道的水运运能和与所述梯级库区航道对应的陆运运能匹配度之和，所述动态匹配模型如公式(3)所述：D表示梯级库区航道的水运运能与互联陆路运能间的动态匹配模型；Yk表示陆路通道不同网络结构运能的状态-时间向量集合；αijk表示第k种陆运网络结构下第i时段j状态的匹配系数矩阵，βijk表示第k种网络结构第i时段j状态下陆运运能与水运运能的比值矩阵。优选地，所述梯级库区航道的水运运能与互联陆路运能间的动态匹配模型，是根据运能状态匹配度Ds和趋势匹配度Dc建立；所述运能状态匹配度Ds，按照公式(4)获得：Ds0k表示与第k种网络结构第i时段j状态下水运运能与陆运运能的绝对匹配对；表示陆路运能的状态匹配系数矩阵，其中：ωij表示第k种陆路道路运能状态匹配系数矩阵中任意点，即(i，j)处的匹配系数的权重，满足ωij为给定值；所述趋势匹配度Dc，按照公式(5)获得：表示趋势匹配系数矩阵，其中：表示陆运运能与水运运能的比值矩阵中第k种网络结构第i时段j状态下陆运运能与水运运能的比值；表示梯级库区航道在第i时段j状态下要求输出的运能；表示陆运运能与水运运能的比值矩阵的均值；表示陆运运能与水运运能的比值矩阵。本专利技术的有益效果是：本专利技术是面向梯级水库群，根据库区航道运输能力的动态性变化特点，基于灰色关联分析原理提出一种梯级库区航道水运运能与互联陆路运能间的动态匹配度评价方法。与现有的梯级库区航道运能规划方案相比，本专利技术的进步之处在于：(1)更紧密地与梯级水库综合调度结合，可依据匹配程度动态调整梯级库区航道和互联陆路交通的运输能力；(2)使库区航道水运和互联陆运间衔接更为顺畅，运能分配更加合理，符合工程实际需求；(3)为梯级水库群航运规划和区域综合交通规划提供更为准确的设计依据，可使区域耦合集散交通系统处于合理状态，节能且具有可持续性。附图说明图1是2015年金沙江下游库区航运辐射范围；图2是2020年无翻坝设施情况下航运辐射范围；图3是2020年有翻坝设施情况下航运辐射范围；图4是2030年无翻坝情况航运辐射范围；图5是2030年有翻坝情况航运辐射范围；图6是2050年无翻坝情况航运辐射范围；图7是2050年有翻坝情况航运辐射范围；图8是面梯级水库群的水运与陆运运能间动态匹配度评价方法流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例本实施例以金沙江下游梯级水库所在区域为研究对象，按照图8所示的评价方法流程图评价水运与陆运运能间动态匹配度。1)在已知的时段序列内，根据物资运输需求量，采用公式(1)建立梯级库区航道运能的状态-时间二维向量X0，并利用公式(2)计算与之对应的陆路通道演变过程中的k种网络结构下运能的状态-时间二维向量；(2)计算运能状态匹配度Ds和趋势匹配度Dc。运能状态匹配度Ds表示库区航道不同状态的运能与相应陆路航道运能的绝对匹配程度，二者差距越小匹配度越大；趋势匹配度Dc表示库区航道与陆路运能随时间变化趋势的一致程度。Ds计算过程采用公式(3)进行计算，Dc采用公式(4)计算；(3)根据运能状态匹配度Ds和趋势匹配度Dc，采用公式(5)建立金沙江梯级库区航道水运运能与互联陆路运能间的动态匹配度模型；该模型以状态匹配度和趋势匹配度的最小值反映任一时间段任意状态下的匹配情况。(4)针对梯级水库群所处的区域水陆耦合集散交通系统，运用计算所有时刻水运和陆运运能匹配度之和，重复多次迭代计算获得最优匹配状态。根据金沙江梯级水库联合调度方案确定航运交通的物资扩散范围和货运量的基础上，采用本专利技术所述面向梯级水库群的水运与陆运运能间动态匹配度评价方法得到了有、无翻坝情况下，金沙江下游梯级水库所在区域2015年～2050年的平均航运交通影响范围(即中等水位的调度方案下)如图1-图7。各时期的动态匹配后的航运扩散范围覆盖区域面积和经济效益见表1。表12015-2050年动态匹配后的航运扩散范围覆盖区域面积和交通经济效益可见梯级库群的航运扩散范围和效益在2015～2050年期间将持续增加，陆路扩散范围和效益也持续增加，结合水库调度方案依据面向梯级水库群库区航道水运与其互联陆运运能间动态匹配方法获得的水陆货运量，可基本解决梯级库群的交通影响问题。通过采用本专利技术公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：本专利技术是面向梯级水库群，根据库区航道运输能力的动态性变化特点，基于灰色关联分析原理提出一种梯级库区航道水运运能与互联陆路运能间的动态匹配度评价方法。与现有的梯级库区航道运能规划方案相比，本专利技术的进步之处在于：(1)更紧密地与梯级本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向梯级水库群的水运与陆运运能间动态匹配度评价方法，其特征在于，该方法包括：S1，在已知的时段序列内，给定物资运输需求量随时间发生变化的序列；S2，根据梯级库区航道联合航运调度方式确定所述梯级库区航道水运运能上、下限；S3，根据与所述梯级库区航道互联的陆路交通网络特征确定陆路通道的陆运运能上限；S4，针对梯级库区所处区域的水陆耦合集散交通系统，计算每个时刻所述梯级库区航道的水运运能和与所述梯级库区航道对应的陆运运能匹配度之和，重复多次迭代计算获得最优匹配状态。

【技术特征摘要】
1.一种面向梯级水库群的水运与陆运运能间动态匹配度评价方法，其特征在于，该方法包括：S1，在已知的时段序列内，给定物资运输需求量随时间发生变化的序列；S2，根据梯级库区航道联合航运调度方式确定所述梯级库区航道水运运能上、下限；S3，根据与所述梯级库区航道互联的陆路交通网络特征确定陆路通道的陆运运能上限；S4，针对梯级库区所处区域的水陆耦合集散交通系统，计算每个时刻所述梯级库区航道的水运运能和与所述梯级库区航道对应的陆运运能匹配度之和，重复多次迭代计算获得最优匹配状态。2.根据权利要求1所述的一种面向梯级水库群的水运与陆运运能间动态匹配度评价方法，其特征在于，步骤S2具体为：在已知的时段序列内，根据物资运输需求量建立所述梯级库区航道水运运能的状态-时间二维向量X0为式(1)所示：X0表示给定的梯级库区水运运能的状态-时间向量；xij0表示梯级库区航道在第i时段j状态下要求输出的运能；i≤M，j≤M，M表示时间段的个数，N表示在指定时间段内的状态个数；根据公式(1)确定所述梯级库区航道水运运能上、下限。3.根据权利要求2所述的一种面向梯级水库群的水运与陆运运能间动态匹配度评价方法，其特征在于，步骤S3，在步骤S2的基础上确定与所述梯级库区航道对应的陆路通道演变过程中的k种网络结构下运能的状态-时间二维向量集合为式(2)所示：Y表示陆路通道不同网络结构运能的状态-时间向量集合；Xk表示规划陆路通道的k种结构下陆运运能的状态-时间向量集合；xijk表示陆路通道在第k种结构下第i时段j状态下的陆运运能，k＝1,2，……，R；根据公式(2)获得与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟德钰，王永强，刘可晶，张宇，贾宝真，
申请(专利权)人：钟徳钰，王永强，刘可晶，张宇，贾宝真，
类型：发明
国别省市：北京,11