一种基于年周期序贯决策的水资源配置方法技术

本发明专利技术公开了一种基于年周期序贯决策的水资源配置方法，其特征在于：以反映来水和需水的周期性和不确定性、来水与需水的相关性为依据，利用系统天然的和人工的供水调节能力，以年为优化配置周期，采用逐时段递推序贯决策的方法对水资源进行优化配置。本发明专利技术克服了确定型配置方法假设来水和需水信息完全已知、计算结果偏理想的不足，使计算结果更加贴近实际，配置的工程与非工程设施更加合理和安全；不存在各种以年为优化期的配置方法所具有的年与年之间割裂问题；不依赖于任何预报预测技术，也不需要复杂的周期分析、随机分析与模糊分析技术等，使用方便，具有广泛的普适性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种基于年周期序贯决策的水资源配置方法，属于水资源配置

技术介绍
水资源配置是人类对水资源进行可持续开发利用的有效调控措施之一，能够促进水资源的合理利用，提高水资源利用效率，缓解流域或区域内的水供需矛盾，缓和生活、生产与生态用水之间的竞争态势，促进经济社会和生态环境之间协调发展。水资源配置模型作为水资源配置的重要研究手段和工具，其优劣将直接影响配置结果，进而影响决策者的实际决策。按照来水情况是否已知，可将水资源配置方法分为确定型、随机型或模糊型等方法。由于实际水资源系统的复杂性，目前对来水和需水的不确定性描述尚没有成熟可用的方法。国内外实际应用的水资源配置模型多为确定型模型，即将来水和需水视作已知的、确定的；一些随机型、模糊型等方法虽然在一定程度上考虑了来水的不确定性，但由于设计的限制，或者忽略了某些重要约束，或者未能反映来水和需水的周期性规律影响，结果精度难以达到实际应用的要求。水资源配置面对的是将来的问题，来水和需水的不确定性是客观存在的，确定型方法的计算结果不可避免地与水库调度和供水决策的实际效果存在偏差，前者往往是偏理想的。本专利技术正是为解决这样的问题而研究得出的。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于年周期序贯决策的水资源配置方法，以反映水资源系统的来水和需水的周期性和不确定性以及来水与需水的相关性为基础，利用系统天然的和人工的供水调节能力，提出了以年为优化配置周期(包括决策期和计划期)逐时段递推序贯决策的水资源配置方法。该方法可广泛应用于规划设计阶段的水资源优化配置、建设项目水资源论证和规划水资源论证等，也可应用于运行管理阶段的中长期水资源供求计划的制定等。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于年周期序贯决策的水资源配置方法，其特征在于：以反映来水和需水的周期性和不确定性、来水与需水的相关性为依据，利用系统天然的和人工的供水调节能力，以年为优化配置周期，采用逐时段递推序贯决策的方法对水资源进行优化配置。作为一种技术改进，来水和需水的周期性和不确定性规律反映是：天然来水过程受地球绕太阳公转运动的影响呈现季节性变化，来水量也会出现周期性变化，在各种周期现象中年周期最突出，对水资源配置也最重要，配置中的水供需平衡优化模拟必须包含整个年周期；配置的输入资料中每种水源输入两种过程，即多年逐时段系列过程和年内各时段多年平均过程。作为一种技术改进，在水资源系统中同一单元在某一水平年的需水量及其过程是与来水量及其过程具有相关性的。本专利技术还提供了基于年周期序贯决策的水资源配置方法的基本实施步骤，其特征在于：步骤如下：1)基础定义及资料输入：基础信息包括系统网络信息、水源信息、需水信息、工程及规划信息、以及运行调度规则；2)方案初始化：包括蓄水工程条件初始化和规划年年条件初始化，前者有地表水水库蓄水量、河网蓄水量、地下水水库蓄水量的初始化，后者有规划年年份、决策期和地下水累计开采量的初始化；3)更新优化期、决策期和计划期：决策期采用系列中对应时段的来水和需水信息，计划期采用时段多年平均来水和需水信息；4)建立优化期的供需平衡优化模型，包括目标函数及约束方程；5)供需平衡优化模拟，形成决策期结果并保存；6)判断当前年份是否决策完毕：若否，则往后递推一个时段，返回步骤3)；若是，整理保存当年决策结果；7)判断长系列年份是否决策完毕：若否，则进行系列中下一年的计算，返回步骤3)；若是，统计年系列决策结果；8)综合分析评价配置结果：根据决策目标判据综合判断配置结果是否满意，若不满意，继续调整方案，返回步骤2)进行方案初始化；若满意，结束配置计算。由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)克服了确定型配置方法假设来水和需水信息完全已知、计算结果偏理想的不足，使计算结果更加贴近实际，配置的工程与非工程设施更加合理和安全。(2)以年为优化配置周期并逐时段递推，不存在各种以年为优化期的配置方法所具有的年与年之间割裂问题。(3)不依赖于任何预报预测技术，也不需要复杂的周期分析、随机分析与模糊分析技术等，使用方便，具有广泛的普适性。下面结合图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。附图说明图1为本专利技术一种实施例的年周期序贯决策水资源配置方法的原理示意图；图2为本专利技术一种实施例的年周期序贯决策水资源配置方法流程；图3为本专利技术一种实施例的研究区水资源系统网路图。具体实施方式实施例：一种基于年周期序贯决策的水资源配置方法，包括：(1)来水和需水的周期性与不确定性的反映天然来水过程受地球绕太阳公转运动的影响呈现季节性变化，受太阳活动强弱变化等影响，来水量也会出现一定的周期性变化，在各种周期现象中年周期最突出，对水资源配置也最重要。此外来水量还存在不确定性，目前的技术条件还不能对未来的来水进行准确的中长期预报。需水过程受不同因素的影响具有周期性规律，且基本周期为一年，同时具有周期性与不确定性，尤其是农业需水和生态环境需水由于受天然来水的不确定性影响，农业灌溉需水量的不确定性最为突出。天然来水过程中可能包含年和多年的周期，从实际重要性和可操作性角度出发，本专利技术主要考虑来水和需水的年周期规律。在供需平衡模拟中不做来水和需水已知的假设，以反映它们的不确定性。(2)来水和需水的相关性反映在水资源系统中同一单元在某一水平年的需水量及其过程是与来水量及其过程具有相关性的。各行业的年需水量及其过程，采用相应的行业需水量计算方法，按照不同来水情况分别计算。在水资源配置中，各时段采用的需水量是与该时段的来水量相匹配的。(3)周期序贯决策法周期序贯决策法是一种用于随机性或不确定性动态系统的决策方法。本发明以年为优化期，共YTN个时段，除第一个时段称为当前时段外，其余时段称为未来时段，当前时段和未来时段分别构成决策期和计划期。可以月或旬为时段。例如1980～2005系列年，共26年(YN＝26)。如果以月为时段，则YTN＝12，系列总时段数STN＝312。t时段对应的优化期为t～t+YTN-1，t为决策期，t+1～t+YTN-1为计划期。如图1所示。在使用周期序贯决策法时，认为当前时段t的来水和需水信息可以被准确的预报，并以此为前提进行配置决策；未来时段的来水和需水则受目前技术条件的限制无法被准确预报，不能直接进行配置决策，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于年周期序贯决策的水资源配置方法，其特征在于：以反映来水和需水的周期性和不确定性、来水与需水的相关性为依据，利用系统天然的和人工的供水调节能力，以年为优化配置周期，采用逐时段递推序贯决策的方法对水资源进行优化配置。

【技术特征摘要】
1.一种基于年周期序贯决策的水资源配置方法，其特征在于：
以反映来水和需水的周期性和不确定性、来水与需水的相关性为依据，利
用系统天然的和人工的供水调节能力，以年为优化配置周期，采用逐时段递推
序贯决策的方法对水资源进行优化配置。
2.根据权利要求1所述的基于年周期序贯决策的水资源配置方法，其特征
在于：来水和需水的周期性和不确定性规律反映的是：
天然来水过程受地球绕太阳公转运动的影响呈现季节性变化，来水量也会
出现周期性变化，在各种周期现象中年周期最突出，对水资源配置也最重要，
配置中的水供需平衡优化模拟必须包含整个年周期；配置的输入资料中每种水
源输入两种过程，即多年逐时段系列过程和年内各时段多年平均过程。
3.根据权利要求1所述的基于年周期序贯决策的水资源配置方法，其特征
在于：
来水与需水的相关性：
在水资源系统中同一单元在某一水平年的需水量及其过程是与来水量及其
过程具有相关性的。
4.根据权利要求1所述的基于年周期序贯决策的水资源配置方法的基本实
施步骤：其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹明万，侯丽娜，贾玲，严登华，杨立疆，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11