一种水资源开发利用控制红线的动态管理方法技术

本发明专利技术公开了一种水资源开发利用控制红线的动态管理方法，包括以下步骤：对历史径流数据进行聚类分析，确定当前月份径流所属的聚类，在不同来水频率用水总量初始指标库中，选取当前月份径流所属聚类对应的来水频率下的用水总量初始指标，作为当前月份的初始用水指标；采用序贯决策方法，在当前月份结束后，根据当前月份实际径流和历史径流数据，预报下一月份的径流，确定下一月份的初始用水指标；将当前月份的初始用水指标与实际用水量作差得到的盈余量顺延至下一月份，与下一月份的初始用水指标相加，作为下一月份的最终预报用水总量控制指标。本发明专利技术在水资源管理过程中有效地提高水资源开发利用控制红线的适应性和约束性，具有很高的实用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水资源管理领域，具体涉及一种水资源开发利用控制红线的动态管理方法。
技术介绍
水资源开发利用控制红线是最严格水资源管理制度的重要组成，目前的水资源开发利用控制红线反映了在多年平均条件下对用水总量的约束，针对的是多年平均来水频率情境，不同来水频率中水资源开发利用控制红线的适应性管理以及用水总量控制指标核算研究是当前水资源管理中的研究热点，也是实行最严格水资源管理制度的重要科技需求。在目前实践当中，对于不同来水频率，在水资源开发利用控制红线的执行和考核过程中，采取的主要措施是对代表多年平均水平的水资源开发利用控制红线进行调整，用调整后的用水总量指标对当前的取用水量进行考核。然而，从对用户取用水行为的约束性上来说，即使设定了不同来水频率下的用水总量控制指标，如果没有径流预报措施，则只能在年底对用水总量进行考核，对当年实际发生的取用水过程的约束性极为有限，导致水资源开发利用控制红线的适应性和约束性大大降低。有鉴于此，急需提高水资源开发利用控制红线在水资源管理过程中的适应性和约束性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是如何有效的提高水资源开发利用控制红线在水资源管理过程中的适应性和约束性问题。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是提供一种水资源开发利用控制红线的动态管理方法，包括以下步骤：对历史径流数据进行聚类分析，并确定当前月份径流所属的聚类，在不同来水频率用水总量初始指标库中，选取当前月份径流所属聚类对应的来水频率下的用水总量初始指标，作为当前月份的初始用水指标；采用序贯决策方法，在当前月份结束后，根据当前月份的实际径流和历史径流数据，预报下一月份的径流，并确定下一月份的初始用水指标；将当前月份的初始用水指标与实际用水量作差得到的盈余量顺延至下一月份，与下一月份的初始用水指标相加，作为下一月份的最终预报用水总量控制指标。在上述技术方案中，采用模糊c均值聚类算法对历史径流数据进行聚类分析，各聚类组成聚类中心。在上述技术方案中，在所述聚类中心的基础上，采用逐月相关系数分析的方法，利用以下公式确定所述当前月份径流所属聚类对应的来水频率：r=Σi=1n(Xi-X‾)(Yi-Y‾)Σi=1n(Xi-X‾)2Σi=1n(Yi-Y‾)2]]>式中，X为实测历史径流过程，Y为每一个聚类对当前月份的径流过程，n为采用的历史径流的月份个数，n＝4；通过计算历史径流过程与各聚类的相关系数，根据相关系数最大的聚类确定所述当前月份径流所属的来水频率。在上述技术方案中，所预报年份的所述不同来水频率用水总量初始指标库的确定过程包括以下步骤：基于水资源配置模型，根据区域内水库的调蓄能力、需水水平、不同来水频率和所述当前月份径流所属聚类对应的来水频率，在典型来水频率用水总量控制指标库中选取对应来水频率下的用水总量控制指标，作为所述当前月份的用水总量初始指标。在上述技术方案中，在所述当前月份结束后，根据所述当前月份出入境断面的实测流量，利用面向用水总量控制的水循环模拟技术复核所述当前月份的实际用水量。在上述技术方案中，所述聚类包括丰水年、平水年、偏枯年和特枯年。在上述技术方案中，所述当前月份为预报年份的起始月份时，所述当前月份的初始用水指标为所述当前月份的最终预报用水总量控制指标。本专利技术在径流模糊聚类预报以及来水频率预报的基础上，结合不确定性动态系统优化决策方法，通过建立逐月来水频率预报模型，复核各月实际用水量对逐月的初始用水指标进行滚动修正，实现了预报加复核的双向约束下逐月用水总量控制指标的序贯决策，实现了逐月用水总量控制指标的弹性管理，能够在水资源管理过程中有效地提高水资源开发利用控制红线的适应性和约束性，具有很高的实用价值。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种水资源开发利用控制红线的动态管理方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的具体实现方法流程图。具体实施方式针对水资源开发利用控制红线在不同来水频率的适应性管理问题，本专利技术将水资源开发利用控制红线管理的过程概化为序贯决策过程，体现出水资源管理系统的动态性、水资源管理系统下一时段的随机性以及决策的序贯型，具体地，本专利技术在径流模糊聚类预报以及来水频率预报的基础上，结合不确定性动态系统优化决策方法，通过建立逐月来水频率预报模型，复核各月实际用水量对逐月的初始用水指标进行滚动修正，实现了预报加复核的双向约束下逐月用水总量控制指标的序贯决策，实现了逐月用水总量控制指标的弹性管理，能够在水资源管理过程中有效地提高水资源开发利用控制红线的适应性和约束性，具有很高的实用价值。下面结合说明书附图和具体实施方式对本专利技术做出详细的说明。本专利技术实施例提供了一种水资源开发利用控制红线的动态管理方法，如图1所示，具体包括以下步骤：S1、对历史径流数据进行聚类分析，并确定当前月份径流所属的聚类，在不同来水频率用水总量初始指标库中，选取当前月份径流所属聚类对应的来水频率下的用水总量初始指标，作为当前月份的初始用水指标。S2、采用序贯决策方法，在当前月份结束后，根据当前月份的实际径流和历史径流数据，预报下一月份的径流，并确定下一月份的初始用水指标。S3、将当前月份的初始用水指标与实际用水量作差得到的盈余量顺延至下一月份，与下一月份的初始用水指标相加，作为下一月份的最终预报用水总量控制指标。在上述步骤S1中，采用模糊c均值聚类算法对历史径流数据进行聚类分析，将历史逐月径流数据划分为四类，分别为丰水年、平水年、偏枯年及特枯年四个聚类的聚类中心，用于判断未来月份的径流所属的来水频率，由于径流聚类预报需要从上个年度的最后四个月开始，所以模糊c均值聚类算法是从上一年度的9月至当年的12月，算法收敛后，得到如表1所示的聚类中心。表1.聚类中心。在聚类中心的基础上，采用逐月相关系数分析的方法，利用以下公式来确定当前月份径流所属聚类对应的来水频率：r=Σi=1n(Xi-X‾)(Yi-Y‾)Σi=1n(Xi-X‾)2Σi=1n(Yi-Y‾)2]]>式中，X为实测历史径流过程，Y为每一个聚类对当前月份的径流过程，n为采用的历史径流的月份个数，本方案采用历史径流的月份个数为4，所以式中n＝4；通过计算历史径流过程与四个聚类的相关系数，根据相关系数最大的聚类来确定当前月份径流所属的来水频率。所预报年份的不同来水频率用水总量初始指标库的确定过程包括以下步骤：基于水资源配置模型，根据区域内水库的调蓄能力、需水水平、不同来水频率和当前月份径流所属聚类对应的来水频率，在典型来水频率用水总量控制指标库中选取对应来水频率下的用水总量控制指标，作为当前月份的用水总量初始指标。当年不同来水频率用水总量初始指标库如表2所示，该表用于在当年用水条件下，确定不同来水频率的逐月用水总量初始指标。考虑水资源开发利用控制红线是一种约束性控制指标，所以在丰水年份，水资源充足的情况下，不再单独设定丰水年的水资源开发利用控制红线，而采用平水年的水资源开发利用控制红线作为约束。表2.不同来水频率用水总量初始指标库。月份平水年75％95％1月2.202本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水资源开发利用控制红线的动态管理方法，其特征在于，包括以下步骤：对历史径流数据进行聚类分析，并确定当前月份径流所属的聚类，在不同来水频率用水总量初始指标库中，选取当前月份径流所属聚类对应的来水频率下的用水总量初始指标，作为当前月份的初始用水指标；采用序贯决策方法，在当前月份结束后，根据当前月份的实际径流和历史径流数据，预报下一月份的径流，并确定下一月份的初始用水指标；将当前月份的初始用水指标与实际用水量作差得到的盈余量顺延至下一月份，与下一月份的初始用水指标相加，作为下一月份的最终预报用水总量控制指标。

【技术特征摘要】
1.一种水资源开发利用控制红线的动态管理方法，其特征在于，包括以下步骤：对历史径流数据进行聚类分析，并确定当前月份径流所属的聚类，在不同来水频率用水总量初始指标库中，选取当前月份径流所属聚类对应的来水频率下的用水总量初始指标，作为当前月份的初始用水指标；采用序贯决策方法，在当前月份结束后，根据当前月份的实际径流和历史径流数据，预报下一月份的径流，并确定下一月份的初始用水指标；将当前月份的初始用水指标与实际用水量作差得到的盈余量顺延至下一月份，与下一月份的初始用水指标相加，作为下一月份的最终预报用水总量控制指标。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用模糊c均值聚类算法对历史径流数据进行聚类分析，各聚类组成聚类中心。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述聚类中心的基础上，采用逐月相关系数分析的方法，利用以下公式确定所述当前月份径流所属聚类对应的来水频率：r=Σi=1n(Xi-X‾)(Yi-Y‾)Σi=1n(Xi-X‾)2Σi=1n(Yi-Y&...

【专利技术属性】
技术研发人员：严子奇，王浩，桑学锋，褚俊英，刘扬，周祖昊，牛存稳，刘佳嘉，
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