岩溶地区水资源脆弱性量化调控方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种岩溶地区水资源脆弱性量化调控方法和系统，涉及水资源调控技术领域，方法包括：获取岩溶地区水资源脆弱性的关键影响因子；根据关键影响因子建立岩溶地区的水资源脆弱性评价模型；根据水资源脆弱性评价模型以及人水和谐调控模型建立岩溶地区的水资源脆弱性调控量化模型；根据水资源脆弱性调控量化模型对岩溶地区的水资源脆弱性进行量化调控，得到水资源脆弱性最小化时的最优和谐行为。本发明专利技术可以对岩溶地区的水资源脆弱性进行量化分析，建立的岩溶地区水资源脆弱性调控量化模型，可以用于模拟岩溶地区水资源脆弱性，实现岩溶地区水资源脆弱性的量化调控。

【技术实现步骤摘要】
岩溶地区水资源脆弱性量化调控方法和系统
本专利技术涉及水资源调控
，尤其是涉及一种岩溶地区水资源脆弱性量化调控方法。
技术介绍
水资源脆弱性研究是当今世界水问题研究的热点之一，是水资源风险管理、提出缓解各种不利影响的适应性对策的重要科学依据和战略需求。岩溶地区水资源存在着易涝、易旱、受污染不易治理等特点，在人类活动干扰下，其水资源脆弱性更为明显。然而，目前针对岩溶地区水资源脆弱性的研究较少，并且通常对水资源脆弱性的调控进行定性化研究，缺少定量化研究，导致无法准确地对水资源脆弱性进行调控。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供岩溶地区水资源脆弱性量化调控方法和系统，以缓解目前通常对水资源脆弱性的调控进行定性化研究，缺少定量化研究，导致无法准确地对水资源脆弱性进行调控的技术问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种岩溶地区水资源脆弱性量化调控方法，所述方法包括：获取岩溶地区水资源脆弱性的关键影响因子；根据所述关键影响因子建立岩溶地区的水资源脆弱性评价模型；根据所述水资源脆弱性评价模型以及人水和谐调控模型建立岩溶地区的水资源脆弱性调控量化模型；根据所述水资源脆弱性调控量化模型对岩溶地区的水资源脆弱性进行量化调控，得到水资源脆弱性最小化时的最优和谐行为。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述获取岩溶地区水资源脆弱性的关键影响因子的步骤，包括：根据岩溶地区水资源脆弱性机理构建岩溶地区的人水系统ESD模型；其中，所述人水系统ESD模型包括一般系统动力学方程和嵌入式水循环模型，所述嵌入式水循环模型的参数采用系统辨识法进行识别；采用输入－输出多因素分析法对所述人水系统ESD模型进行敏感性分析，得到岩溶地区水资源脆弱性关键影响因子。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，根据所述关键影响因子建立岩溶地区的水资源脆弱性评价模型的步骤，包括：采用弹性系数法，建立以所述关键影响因子为参数的水资源敏感性的函数表达式和水资源适应性的函数表达式；根据所述水资源敏感性的函数表达式和所述水资源适应性的函数表达式构建岩溶地区的水资源脆弱性评价模型。结合第一方面的第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，采用弹性系数法，建立以所述关键影响因子为参数的水资源敏感性的函数表达式和水资源适应性的函数表达式的步骤，包括：根据下式建立水资源敏感性的函数表达式：其中，m为敏感性因子的个数；eS为水资源敏感性弹性系数；为流域出口径流量或者水资源可利用量的多年平均值；为当适应性影响因子Cj保持不变时，敏感性影响因子Si比多年平均值增加ΔSi时，流域出口径流量或者水资源可利用量的变化量；为敏感性影响因子多年平均值；ΔSi为敏感因子Si比多年平均值的增加值；αi为敏感性影响因子的权重系数；为其他影响因子不变，敏感性影响因子Si比多年平均值增加ΔSi时的流域出口径流量或者水资源可利用量的变化率；根据下式建立水资源适应性的函数表达式：其中，n为适应性因子的个数；eC为水资源适应性弹性系数；为当敏感性影响因子Si保持不变时，适应性影响因子Cj比多年平均值增加ΔCj时，流域出口径流量或者水资源可利用量的变化量；为适应性影响因子多年平均值；ΔCj为适应性敏感因子Cj比多年平均值的增加值；αj为适应性影响因子的权重系数；为其他影响因子不变，适应性影响因子Cj比多年平均值增加ΔCj时的流域出口径流量或者水资源可利用量的变化率。结合第一方面的第三种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，根据所述水资源敏感性的函数表达式和所述水资源适应性的函数表达式构建岩溶地区的水资源脆弱性评价模型的步骤，包括：根据下式构建岩溶地区的水资源脆弱性评价模型：其中，V为水资源脆弱度，eS为水资源敏感性弹性系数；eC为水资源适应性弹性系数。结合第一方面的第四种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，根据所述水资源脆弱性评价模型以及人水和谐调控模型建立岩溶地区的水资源脆弱性调控量化模型的步骤，包括：根据下式得到所述人水和谐调控模型：HD＝1-V其中，HD为和谐度，是表达和谐程度的指标；V为水资源脆弱度；根据下式构建岩溶地区的水资源脆弱性调控量化模型：其中，Z为目标函数；G(X)为约束条件总和，包括用水总量控制约束、用水效率控制约束、水功能区限制纳污控制约束；X为决策变量，即和谐参与者取水、用水、排污或土地开发利用的和谐行为；X0为和谐行为的阈值，表示用水总量控制指标、用水效率控制指标、排污总量控制指标或植被覆盖率控制指标。第二方面，本专利技术实施例还提供一种岩溶地区水资源脆弱性量化调控系统，所述系统包括：获取模块，用于获取岩溶地区水资源脆弱性的关键影响因子；第一构建模块，用于根据所述关键影响因子建立岩溶地区的水资源脆弱性评价模型；第二构建模块，用于所述水资源脆弱性评价模型以及人水和谐调控模型建立岩溶地区的水资源脆弱性调控量化模型；量化调控模块，用于根据所述水资源脆弱性调控量化模型对岩溶地区的水资源脆弱性进行量化调控，得到水资源脆弱性最小化时的最优和谐行为。结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述获取模块包括：ESD模型构建单元，用于根据岩溶地区水资源脆弱性机理构建岩溶地区的人水系统ESD模型；其中，所述人水系统ESD模型包括一般系统动力学方程和嵌入式水循环模型，所述嵌入式水循环模型的参数采用系统辨识法进行识别；敏感性分析单元，用于采用输入－输出多因素分析法对所述人水系统ESD模型进行敏感性分析，得到岩溶地区水资源脆弱性关键影响因子。结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第一构建模块包括：函数构建单元，用于采用弹性系数法，建立以所述关键影响因子为参数的水资源敏感性的函数表达式和水资源适应性的函数表达式；评价模型构建单元，用于根据所述水资源敏感性的函数表达式和所述水资源适应性的函数表达式构建立岩溶地区的水资源脆弱性评价模型。结合第二方面的第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述函数构建单元还用于：根据下式建立水资源敏感性的函数表达式：其中，m为敏感性因子的个数；eS为水资源敏感性弹性系数；为流域出口径流量或者水资源可利用量的多年平均值；为当适应性影响因子Cj保持不变时，敏感性影响因子Si比多年平均值增加ΔSi时，流域出口径流量或者水资源可利用量的变化量；为敏感性影响因子多年平均值；ΔSi为敏感因子Si比多年平均值的增加值；αi为敏感性影响因子的权重系数；为其他影响因子不变，敏感性影响因子Si比多年平均值增加ΔSi时的流域出口径流量或者水资源可利用量的变化率；根据下式建立水资源适应性的函数表达式：其中，n为适应性因子的个数；eC为水资源适应性弹性系数；为当敏感性影响因子Si保持不变时，适应性影响因子Cj比多年平均值增加ΔCj时，流域出口径流量或者水资源可利用量的变化量；为适应性影响因子多年平均值；ΔCj为适应性敏感因子Cj比多年平均值的增加值；αj为适应性影响因子的权重系数；为其他影响因子不变，适应性影响因子Cj比多年平本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种岩溶地区水资源脆弱性量化调控方法，其特征在于，所述方法包括：获取岩溶地区水资源脆弱性的关键影响因子；根据所述关键影响因子建立岩溶地区的水资源脆弱性评价模型；根据所述水资源脆弱性评价模型以及人水和谐调控模型建立岩溶地区的水资源脆弱性调控量化模型；根据所述水资源脆弱性调控量化模型对岩溶地区的水资源脆弱性进行量化调控，得到水资源脆弱性最小化时的最优和谐行为。

【技术特征摘要】
1.一种岩溶地区水资源脆弱性量化调控方法，其特征在于，所述方法包括：获取岩溶地区水资源脆弱性的关键影响因子；根据所述关键影响因子建立岩溶地区的水资源脆弱性评价模型；根据所述水资源脆弱性评价模型以及人水和谐调控模型建立岩溶地区的水资源脆弱性调控量化模型；根据所述水资源脆弱性调控量化模型对岩溶地区的水资源脆弱性进行量化调控，得到水资源脆弱性最小化时的最优和谐行为。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取岩溶地区水资源脆弱性的关键影响因子的步骤，包括：根据岩溶地区水资源脆弱性机理构建岩溶地区的人水系统ESD模型；其中，所述人水系统ESD模型包括一般系统动力学方程和嵌入式水循环模型，所述嵌入式水循环模型的参数采用系统辨识法进行识别；采用输入－输出多因素分析法对所述人水系统ESD模型进行敏感性分析，得到岩溶地区水资源脆弱性关键影响因子。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述关键影响因子建立岩溶地区的水资源脆弱性评价模型的步骤，包括：采用弹性系数法，建立以所述关键影响因子为参数的水资源敏感性的函数表达式和水资源适应性的函数表达式；根据所述水资源敏感性的函数表达式和所述水资源适应性的函数表达式构建岩溶地区的水资源脆弱性评价模型。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，采用弹性系数法，建立以所述关键影响因子为参数的水资源敏感性的函数表达式和水资源适应性的函数表达式的步骤，包括：根据下式建立水资源敏感性的函数表达式：其中，m为敏感性因子的个数；es为水资源敏感性弹性系数；为流域出口径流量或者水资源可利用量的多年平均值；为当适应性影响因子Cj保持不变时，敏感性影响因子Si比多年平均值增加ΔSi时，流域出口径流量或者水资源可利用量的变化量；为敏感性影响因子多年平均值；ΔSi为敏感因子Si比多年平均值的增加值；αi为敏感性影响因子的权重系数；为其他影响因子不变，敏感性影响因子Si比多年平均值增加ΔSi时的流域出口径流量或者水资源可利用量的变化率；根据下式建立水资源适应性的函数表达式：其中，n为适应性因子的个数；eC为水资源适应性弹性系数；为当敏感性影响因子Si保持不变时，适应性影响因子Cj比多年平均值增加ΔCj时，流域出口径流量或者水资源可利用量的变化量；为适应性影响因子多年平均值；ΔCj为适应性敏感因子Cj比多年平均值的增加值；αj为适应性影响因子的权重系数；为其他影响因子不变，适应性影响因子Cj比多年平均值增加ΔCj时的流域出口径流量或者水资源可利用量的变化率。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述水资源敏感性的函数表达式和所述水资源适应性的函数表达式构建岩溶地区的水资源脆弱性评价模型的步骤，包括：根据下式构建岩溶地区的水资源脆弱性评价模型：其中，V为水资源脆弱度，eS为水资源敏感性弹性系数；eC为水资源适应性弹性系数。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述水资源脆弱性评价模型以及人水和谐调控模型建立岩溶地区的水资源脆弱性调控量化模型的步骤，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：马兴华，左其亭，解河海，万东辉，董延军，查大伟，李兴拼，安娟，
申请(专利权)人：珠江水利委员会珠江水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44