一种基于鲁宾斯坦讨价还价模型的跨区域水资源分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种基于鲁宾斯坦讨价还价模型的跨区域水资源分配方法，包括：获取研究区域水资源分配的基本信息数据；构建一对多的鲁宾斯坦讨价还价水资源分配概念模型；引入虚拟等值竞争对手的概念，将一对多的鲁宾斯坦讨价还价水资源分配概念模型转化为一对一的鲁宾斯坦讨价还价水资源分配模型；计算综合考虑公平性、高效性原则的贴现因子；构建考虑最低供水量的报价策略；求解一对一的鲁宾斯坦讨价还价水资源分配模型。本发明专利技术方法能有效反映各利益主体的经济社会发展水平；同时能使决策者制定更合理的报价策略，保证各利益主体的基本用水需求；引入虚拟等值竞争对手的概念减少了双边谈判次数，效率与双边谈判次数的数学期望值相比提升了58.3％。值相比提升了58.3％。值相比提升了58.3％。

【技术实现步骤摘要】
一种基于鲁宾斯坦讨价还价模型的跨区域水资源分配方法


[0001]本专利技术属于水资源可持续发展与管理(水资源系统规划与可持续利用)的
，特别涉及一种基于鲁宾斯坦讨价还价模型的跨区域水资源分配方法。

技术介绍

[0002]跨界水资源占世界淡水流量的60％，153个国家的领土至少位于286个跨界河流和湖泊流域以及592个跨界含水层系统中的一个范围内。跨区域河流流域的水资源作为一种共享资源，可能是沿岸各利益主体冲突的来源之一。随着社会经济的发展，水资源成为影响生产的重要因素之一。跨区域河流沿岸各利益主体用水需求增加和气候变化导致的水资源短缺问题突出，且河流内各行政区社会经济和环境等其他因素的差异使世界范围内就跨区域河流的水资源共享问题并未达成一致意见。同时，跨区域河流由于行政区的划分变得条块割裂，与其本身的自然流域系统完整性发生冲突。因此，各利益主体为争夺有限的水资源带来的冲突问题变得严峻。如何在跨区域河流沿岸各利益主体之间进行水资源分配，解决水冲突问题是非常重要的。
[0003]现阶段，解决跨区域河流的水资源分配冲突问题的主要方法和模型包括模拟方法、优化方法、博弈论、复杂适应系统等。其中，常规的优化方法容易忽视参与者之间的策略互动和冲突行为特征，而博弈论作为一门对冲突和合作问题进行研究的学科，可以解释和识别水资源分配问题中各博弈参与者的行为特征，并在策略互动的情形下描述博弈系统的发展演化，基于博弈论方法的研究结果更贴近实际情况，因此博弈论被越来越多的学者应用于解决跨区域水资源分配冲突问题。基于博弈论的水资源分配比较常见的是鲁宾斯坦讨价还价模型，然而在构建鲁宾斯坦讨价还价模型中的模型参数时往往忽略了贴现因子定性与定量计算的差异以及报价策略制定时各决策者为理性人的设定。同时由于多人鲁宾斯坦讨价还价水资源分配博弈中存在多个水资源分配均衡解，而均衡解的非唯一性并不能通过调整讨价还价过程中的报价顺序或各决策者的反应时间来消除，因此难以在多人鲁宾斯坦讨价还价水资源分配模型中得到唯一的均衡解，导致求解复杂，从而不能合理的反映水资源分配结果。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种基于鲁宾斯坦讨价还价模型的跨区域水资源分配方法。本专利技术的目的在于，提出一种基于鲁宾斯坦讨价还价模型的跨区域水资源分配方法，为决策者提供合理可行的水资源分配结果；提出综合考虑公平性、高效性原则的贴现因子计算方法，用于均衡决策主体之间的经济社会发展水平；提出考虑最低供水量的报价策略构建方法，用于保障决策主体的基本供水需求；提出虚拟等值竞争对手的概念，用于简化模型运算过程，提高效率。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种基于鲁宾斯坦讨价还价模型的跨区域水资源分配方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1，获取研究区域水资源分配的基本信息数据，并按上下游的顺序对流域内的用水户进行编号。
[0008]基本信息数据包括博弈模型的参与者、各参与者的需水量X
i
和最低供水量w
i
、可分配水资源量Q；其中需水量X
i
根据研究区域的水资源公报和水资源综合规划资料确定；最低供水量w
i
应保证能满足该区域生产与生活的最低需求，即生活用水100％满足，工业用水按城镇人口可支配收入与人均GDP的比值计算，农业用水按照人均自消费粮食与人均粮食产量的比值计算；可分配水量Q为研究区域多年水资源可利用量。
[0009]步骤2，构建一对多的鲁宾斯坦讨价还价水资源分配概念模型。由于实际的水资源分配通常涉及多个用水户，在实际的多用水户水资源分配谈判过程中，一名用水户提出分配方案后，要与其余用水户分别进行一对一谈判。因此，水资源分配中一名用水户与多名用水户进行的一对一谈判模型组成了特殊的一对多模型。在参与谈判的用水户中以同等概率随机抽取一名用水户i提出分配方案，用水户i与其余用水户分别进行双边谈判，其余用水户可以选择接受或拒绝；选择接受的用水户退出谈判；选择拒绝的用水户与用水户i进行下一轮谈判，直到全部用水户选择接受。
[0010]步骤3，引入虚拟等值竞争对手的概念，将一对多的鲁宾斯坦讨价还价水资源分配模型转化为一对一的鲁宾斯坦讨价还价水资源分配模型，进行跨区域水资源分配。虚拟等值竞争对手将n人博弈中用水户i的其余竞争对手等价为一个虚拟等值竞争对手。其中一对一的鲁宾斯坦讨价还价水资源分配模型定义如下：
[0011][0012]μ
B
＝Q
‑
μ
A
[0013]约束条件：
[0014]保证用水户最低供水需求的约束条件：
[0015]水资源分配中贴现因子恒定的条件：δ
A
+δ
B
＝1。
[0016]其中，μ
A
、μ
B
为用水户A、B的分配水量；δ
A
、δ
B
为用水户A、B的贴现因子；V
A
、V
B
为用水户A、B的报价策略，是与自身的需水量和谈判对手的最低供水量有关的函数；X
A
、X
B
为用水户A、B的需水量；w
A
、w
B
为用水户A、B的最低供水量。
[0017]其中，一对一的鲁宾斯坦讨价还价水资源分配模型的谈判流程为：用水户i提出分配方案，用水户i的虚拟等值竞争对手可以选择接受或拒绝；选择接受则谈判结束；选择拒绝则由虚拟等值竞争对手提出新的分配方案，直到达成双方均能接受的分配方案。
[0018]步骤4，提出综合考虑公平性、高效性原则的贴现因子计算方法。贴现因子的求解定义如下：
[0019]δ
i
＝ηδ
1i
+(1
‑
η)δ
2i
[0020]其中，
[0021]其中，δ
i
为综合考虑公平性、高效性原则的贴现因子；η为公平性原则所占的权重；
δ
1i
为地区i考虑公平性原则的贴现因子；(1
‑
η)为高效性原则所占的权重；δ
2i
为地区i基于高效性原则的贴现因子；m为保证用水户公平享有水资源所占的权重；W
i
为地区i特定时期的用水量；q
i
为地区i的淡水资源量；(1
‑
m)为保证用水户公平使用水资源所占的权重；X
i
为地区i的需水量；w
i
为地区i的最低供水量；β
i
为地区i的用水水平修正系数；D
i
为地区i的综合用水效用。
[0022]步骤5，提出考虑最低供水量的报价策略构建方法。报价策略的构建方法如下：
[0023]V
A
＝min(X
A
,Q
‑
w
B
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于鲁宾斯坦讨价还价模型的跨区域水资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，获取研究区域水资源分配的基本信息数据，所述基本信息数据包括博弈模型的参与者、各参与者的需水量X
i
和最低供水量w
i
、可分配水资源量Q，并按上下游的顺序对流域内的用水户进行编号；步骤2，构建一对多的鲁宾斯坦讨价还价水资源分配概念模型；步骤3，引入虚拟等值竞争对手，将一对多的鲁宾斯坦讨价还价水资源分配概念模型转化为一对一的鲁宾斯坦讨价还价水资源分配模型；步骤4，计算综合考虑公平性、高效性原则的贴现因子；步骤5，构建考虑最低供水量的报价策略；步骤6，求解一对一的鲁宾斯坦讨价还价水资源分配模型。2.根据权利要求1所述的一种基于鲁宾斯坦讨价还价模型的跨区域水资源分配方法，其特征在于：所述步骤1中需水量X
i
根据研究区域的水资源公报和水资源综合规划资料确定；最低供水量w
i
应保证能满足该区域生产与生活的最低需求，即生活用水100％满足，工业用水按城镇人口可支配收入与人均GDP的比值计算，农业用水按照人均自消费粮食与人均粮食产量的比值计算；可分配水资源量Q为研究区域多年水资源可利用量。3.根据权利要求1所述的一种基于鲁宾斯坦讨价还价模型的跨区域水资源分配方法，其特征在于：所述步骤2中的一对多的鲁宾斯坦讨价还价水资源分配概念模型的谈判流程为：以同等概率在n名用水户中随机抽取1名用水户i提出分配方案，其余用水户可以选择接受或拒绝；选择接受的用水户退出谈判；选择拒绝的用水户与用水户i进行下一轮谈判，直到全部用水户选择接受。4.根据权利要求1所述的一种基于鲁宾斯坦讨价还价模型的跨区域水资源分配方法，其特征在于：所述步骤3中的虚拟等值竞争对手将n人博弈中用水户i的其余竞争对手等价为一个虚拟等值竞争对手；一对一的鲁宾斯坦讨价还价水资源分配模型的谈判流程为：用水户i提出分配方案，用水户i的虚拟等值竞争对手可以选择接受或拒绝；选择接受则谈判结束；选择拒绝则由虚拟等值竞争对手提出新的分配方案，直到达成双方均能接受的分配方案。5.根据权利要求1所述的一种基于鲁宾斯坦讨价还价模型的跨区域水资源分配方法，其特征在于：所述步骤4中综合考虑公平性、高效性原则的贴现...

【专利技术属性】
技术研发人员：付吉斯，鲁天伟，顾平，闫峰，徐富刚，何中政，熊斌，蒋文，方婧，杨丹，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：