一种基于气候影响对区域水能供需优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于气候影响对区域水能供需优化方法，先通过构建目标区域的需水量与能源之间耦合系统互馈动力学模型；然后构建工业需水量与气温之间的第一岭回归模型、生活需水量与气温之间的第二岭回归模型和农业需水量与气候因子之间的第三关系模型；然后基于所述互馈动力学模型、第一岭回归模型、第二岭回归模型和第三关系模型确定目标区域在预测年的总需水量和总能耗；最后基于所述总需水量和总能耗调控所述预测年的计划总需水量和计划总能耗，实现在资源日益短缺的背景下，使水与能源的协同发展，进而实现水资源与能源可持续发展。续发展。续发展。

【技术实现步骤摘要】
一种基于气候影响对区域水能供需优化方法


[0001]本专利技术属于区域水能供需
，具体涉及一种基于气候影响对区域水能供需优化方法。

技术介绍

[0002]水和能源之间相互依存、相互制约组成了一个动态的复杂巨系统，且存在多重的因果反馈关系，该系统内部的各子系统通过多种行为模式组合在一起。
[0003]另外，一方面，以能源作为动力，可以增大水资源的利用能力，而水资源为能源的开发利用提供重要的支撑，另一方面，水资源需求增加的同时总能耗也随之增大，使得水资源的需求不断增加。水资源的供应和能源的生产受资源承载力的制约，水资源与能源组成的耦合系统内部也存在相互的制约。高能耗的非常规水源导致城市的水系统能耗不断增加，形成了气候变化
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水资源短缺
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非常规水利用
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水资源利用能耗增加
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碳排放增加
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气候变化的恶性循环链条，因此，如何在资源日益短缺的背景下，使水与能源的协同发展，限制高耗水能源产业的过度发展是本领域技术人员有待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是在基于气候影响的前提下，使水与能源能够协同发展，进而实现水资源与能源可持续发展，提出了一种基于气候影响对区域水能供需优化方法。
[0005]本专利技术的技术方案为：一种基于气候影响对区域水能供需优化方法，包括以下步骤：
[0006]S1、构建目标区域的需水量与能源之间耦合系统互馈动力学模型；
[0007]S2、构建工业需水量与气温之间的第一岭回归模型、生活需水量与气温之间的第二岭回归模型和农业需水量与气候因子之间的第三关系模型；
[0008]S3、基于所述互馈动力学模型、第一岭回归模型、第二岭回归模型和第三关系模型确定目标区域在预测年的总需水量和总能耗；
[0009]S4、基于所述总需水量和总能耗调控所述预测年的计划总需水量和计划总能耗。
[0010]进一步地，通过多个水平变量、多个速率变量、多个辅助变量和多个常量及表函数建立所述互馈动力学模型。
[0011]进一步地，所述步骤S4具体中基于所述总需水量和总能耗调控所述预测年的计划总需水量和计划总能耗具体为通过人口规模调节、经济调节、节水调节、供水结构调节和供电结构调节中任意一项或多项调节方式进行调控。
[0012]进一步地，所述人口规模调节具体为基于目标总需水量和目标总能耗降低人口规模，以使目标区域在预测年的总需水量和总能耗分别为计划总需水量和计划总能耗。
[0013]进一步地，所述经济调节具体为将所述目标区域中工业生产总值的增长率调整为预设工业增长率，将所述目标区域中服务业生产总值的增长率调整为预设农业增长率。
[0014]进一步地，所述节水调节具体为将所述目标区域中的农田灌溉水利用系数提高至
指定系数，将所述目标区域中供水管网漏损率调整至指定漏损率。
[0015]进一步地，所述供水结构调节具体为将所述目标区域中外来水的供水比例提高至第一指定比例，将所述目标区域中再生水的供水比例提高至第二指定比例。
[0016]进一步地，所述供电结构调节具体为将所述目标区域中外来供电比例调整至第三指定比例。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具备以下有益效果：
[0018]本专利技术先通过构建目标区域的需水量与能源之间耦合系统互馈动力学模型；然后构建工业需水量与气温之间的第一岭回归模型，构建生活需水量与气温之间的第二岭回归模型；然后基于所述互馈动力学模型、第一岭回归模型和第二岭回归模型确定目标区域在预测年的总需水量和总能耗；最后基于所述总需水量和总能耗调控所述预测年的计划总需水量和计划总能耗，实现在资源日益短缺的背景下，使水与能源的协同发展，进而实现水资源与能源可持续发展。
附图说明
[0019]图1所示为本专利技术实施例提供的一种基于气候影响对区域水能供需优化方法的流程示意图。
具体实施方式
[0020]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0021]本申请提出了一种基于气候影响对区域水能供需优化方法，如图1所示为本申请实施例提出的一种基于气候影响对区域水能供需优化方法的流程示意图，该方法包括以下步骤：
[0022]步骤S1、构建目标区域的需水量与能源之间耦合系统互馈动力学模型。
[0023]在本申请实施例中，通过多个水平变量、多个速率变量、多个辅助变量和多个常量及表函数建立所述互馈动力学模型。
[0024]基于代表性、可获取性等原则，选取了122个变量建立水与能源耦合系统系统动力学模型，其中6个水平变量，42个速率变量，54个辅助变量以及19个常量和表函数，模型的核心参数详见下表1。
[0025]表1
[0026][0027][0028][0029]其中，社会子系统与其他子系统存在十分密切的关系。人口作为社会子系统的核心要素与其他子系统间存在着直接或间接的联系。随着人口的不断增长，对于水资源和能源的消耗增加，随之产生的生产生活污废水会排入环境中，同时化石能源的燃烧产生的温室气体排放到空气中又会导致气温的上升进而影响环境子系统。社会子系统与经济子系统间的联系主要指：一是人们的日常需求是推动经济活动的主要驱动力，需求的变化会影响产业的布局和发展方式；二是城市化进程带来的劳动力的转移与流动与产业结构之间是相辅相成的关系。同时，人口的机械增长速度也会受经济因素的影响，比如经济发达地区的机械增长速度快，经济落后地区机械增长速度低，甚至是负增长。
[0030]本申请对社会子系统变量及其变量之间的因果反馈关系进行了梳理与分析，将总人口作为核心要素构建社会子系统，模拟时段内的人口变化情况由人口变化率和总人口的初始值相结合来决定。机械增长人口是受收入水平、就业机会、居住环境、城市化进程等多重因素驱动，为简化分析，本文中认为机械增长率与收入水平、城市化率相关，城市化的发展进程引起城镇人口和农村人口的比例发生变化，进而改变城镇生活和农村生活用水、能源消费结构和方式的改变。本文中引入人口变化率，来表征出生率、死亡率、机械增长率的综合影响。系统以总人口为水平变量，即存量，人口变化量、农村人口、城镇人口为速率变量，出生率、死亡率、机械增长率、人口变化率、城镇化率为辅助变量。
[0031]经济子系统主要考虑农业、工业和服务业等发展因素。本申请中农业包括了种植业、林牧渔业。经济子系统的设定主要是研究经济总量和结构对水资源和能源的影响关系，系统中除了核心变量GDP外，还包括农业、工业和服务业的产值及其增长速率、科技投入占
比等其他经济要素。从模型的研究角度和目的出发，经济子系统通过科技投入比重所确定的地区规模以上工业企业研究与试验R&本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于气候影响对区域水能供需预测方法，其特征在于，所述方法包括：S1、构建目标区域的需水量与能源之间耦合系统互馈动力学模型；S2、构建工业需水量与气温之间的第一岭回归模型、生活需水量与气温之间的第二岭回归模型和农业需水量与气候因子之间的第三关系模型；S3、基于所述互馈动力学模型、第一岭回归模型、第二岭回归模型和第三关系模型确定目标区域在预测年的总需水量和总能耗；S4、基于所述总需水量和总能耗调控所述预测年的计划总需水量和计划总能耗。2.如权利要求1所述的基于气候影响对区域水能供需优化方法，其特征在于，通过多个水平变量、多个速率变量、多个辅助变量和多个常量及表函数建立所述互馈动力学模型。3.如权利要求1所述的基于气候影响对区域水能供需优化方法，其特征在于，所述步骤S4具体中基于所述总需水量和总能耗调控所述预测年的计划总需水量和计划总能耗具体为通过人口规模调节、经济调节、节水调节、供水结构调节和供电结构调节中任意一项或多项调节方式进行调控。4.如权利要求3所述的基于气候影响对区域水能供...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯保灯，刘军，袁鹰，杨永森，王建华，肖伟华，赵勇，王燕，陈晓清，
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：