水源区水资源负荷评估方法技术

本发明专利技术涉及一种基于博弈论

【技术实现步骤摘要】
水源区水资源负荷评估方法


[0001]本专利技术涉及一种水资源承载负荷评估方法，具体是基于博弈论
‑
模糊综合评价理论的水源区水资源负荷评估方法
。

技术介绍

[0002]水资源是人类赖以生存和发展的不可缺少的最重要的物质资源之一，是经济发展的基础支撑，关系到经济安全
、
生态安全和国家安全
。
因此，开展水源区水资源承载负荷评估研究，有助于进一步促进水源区水资源情势
、
生态环境保护与经济发展同频共振
。
[0003]目前，国外水资源承载力的研究多显现于可持续发展理论，且研究以可持续使用水量
、
水资源紧缺程度指标
、
以自然环境健康为前提的水资源开发极限
、
河流开发利用率极限为主要方向
。
国内水资源承载力研究起步较晚，关于调水工程建设后水源区水资源承载负荷的研究尚不多见，且现状指标体系多仅考虑自然禀赋的限制，未考虑水源区特殊形势与要求以及当前节水优先和最严格水资源管理红线等政策制度对承载负荷的影响，指标体系局限性日渐凸显
。
同时，现有评估方法多采用主成分分析法
、
层次分析法
(AHP)
等主观性较强，人工神经网络法
(BP)
及改进
BP
等黑箱模型，熵权法
、
协调发展度等客观性较强的方法，以上方法均存在指标权重失衡或机理不清晰的问题，且无法兼顾主客观系统因素，存在一定的局限性
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服上述
技术介绍
的不足，提供一种水源区水资源承载负荷评估方法，将多指标
、
多层次的模糊性定性评价转化为定量评价，在更大程度上利用数据信息得出科学结果，以解决传统评估方法存在的局限性
。
[0005]本专利技术的技术方案是：水源区水资源承载负荷评估方法，包括：
[0006]S1
：根据水源区位置，开展水源区水资源调查评价
、
调水工程
、
经济特征确定；
[0007]S2
：遵循科学性
、
全面性
、
独立性
、
典型性等原则，结合水源区取水特征，建立包含五个维度十一个指标的水源区水资源承载负荷评估指标体系，具体包含人均水资源量
u1、
生活和工业用水量指标利用率
u2、
人口密度
u3、
人均城市建设用地面积
u4、
非农万元
GDP
用水量
u5、
万元工业增加值用水量
u6、
水功能区水质
u7、
植被覆盖率
u8、
水源地水质
u9、
调水强度
(
调水量与水资源可利用量关系
)u
10
、
营养状态
u
11
；
[0008]S3
：根据评估指标体系中各相关指标的取值范围，明晰各指标对应状态标准，承载负荷共划分为五类状态；
[0009]S4
：采用层次分析法
(AHP
方法
)
计算水源区水资源承载负荷指标体系中的十一个指标的主观权重，对指标进行主观赋权
W1；
[0010]S5
：采用熵权法计算水源区水资源承载负荷指标体系中的十一个指标的客观权重，对指标进行客观赋权
W2；
[0011]S6
：采用博弈论将主观赋权
W1和客观赋权
W2进行优化，调整权重值与最佳权重值的
偏差最小化使其均衡，获得最优化下的各项指标组合权重
W
*
。
[0012]S7
：采用模糊综合分析法，采用隶属度函数变换得到水源区各指标对应评分集上的模糊综合评判矩阵
(R
l
×
m
)
，通过综合评判
B
＝
W
*
·
R
，评估大规模外调水情况下的水源区水资源承载负荷状态
。
其中，
m
为状态类型数量，
l
为指标体系数量
。
[0013]具体地，所述步骤
S1
包括：
[0014]S101:
水资源调查评价包括水资源量
、
水资源可利用量
、
水功能区水质
、
水源地水质与营养状态
、
植被覆盖率
、
生活和工业用水量
、
用水总量，调水工程包括调水量，经济特征包括常住人口
、
城镇建设用地面积
、
地区生产总值
(GDP)、
工业增加值
。
[0015]具体地，所述步骤
S3
包括：
[0016]S301
：以指标体系中的各指标取值范围为基础，将全部范围划分为五类状态，包括不超载
、
临界状态
、
轻度超载
、
超载
、
严重超载；
[0017]具体地，所述步骤
S4
的层次分析法包括：
[0018]S401
：以水资源承载负荷为目标层，以水资源
、
社会
、
经济
、
生态
、
水源区为五个维度的准则层，以十一个基础指标为具体指标层，建立指标体系的层次结构模型
。
其中，水资源维度对应人均水资源量
u1和生活和工业用水量指标利用率
u2，社会维度对应人口密度
u3和人均城市建设用地面积
u4，经济维度对应非农万元
GDP
用水量
u5和万元工业增加值用水量
u6，生态维度对应水功能区水质
u7和植被覆盖率
u8，水源区维度对应水源地水质
u9、
调水强度
(
调水量与水资源可利用量关系
)u
10
、
营养状态
u
11
；
[0019]S402
：根据比例标度理论构建准则层与指标层的判断矩阵；
[0020]具体地，所述步骤
S402
中构建判断矩阵的表达式示例如下：
[0021][0022]其中，
r
i,j
表示第
i
个因素相较于第
j
个因素的重要程度标度；
s
为建立判断矩阵时的因素数量
(
为准则层判断矩阵，
s
＝5；为水资源<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
水源区水资源负荷评估方法，包括以下步骤：
S1
：根据水源区位置，开展水源区水资源调查评价
、
调水工程
、
经济特征确定；
S2
：结合水源区取水特征，建立包含五个维度十一个指标的水源区水资源承载负荷评估指标体系；
S3
：根据评估指标体系中各相关指标的取值范围，明细各指标对应状态标准，承载负荷共划分为五类状态；
S4
：采用层次分析法
(AHP
方法
)
计算水源区水资源承载负荷指标体系中的十一个指标的主观权重，对指标进行主观赋权
W1；
S5
：采用熵权法计算水源区水资源承载负荷指标体系中的十一个指标的客观权重，对指标进行客观赋权
W2；
S6
：采用博弈论将主观赋权
W1和客观赋权
W2进行优化，调整权重值与最佳权重值的偏差最小化使其均衡，获得最优化下的各项指标权重
W
*
；
S7
：采用模糊综合分析法，采用隶属度函数变换得到水源区各指标对应评分集上的模糊综合评判矩阵
R
l
×
m
，通过综合评判
B
＝
W
*
·
R
，评估大规模外调水情况下的水源区水资源承载负荷状态；其中，
m
为状态类型数量，
l
为指标体系数量
。2.
根据权利要求1所述的水源区水资源负荷评估方法，其特征在于：步骤1中所述的水资源调查评价包括水资源量
、
水资源可利用量
、
水功能区水质
、
水源地水质与营养状态
、
植被覆盖率
、
生活和工业用水量
、
用水总量，调水工程包括调水量，经济特征包括常住人口
、
城镇建设用地面积
、
地区生产总值
、
工业增加值
。3.
根据权利要求1所述的水源区水资源负荷评估方法，其特征在于：步骤2中所述的五个维度分别为水资源
、
社会
、
经济
、
生态
、
水源区；水资源维度所涵盖的对应指标为两个，即人均水资源量
、
生活和工业用水量指标利用率；社会维度所涵盖的对应指标为两个，即人口密度
、
人均城市建设用地面积；经济维度所涵盖的对应指标为两个，即非农万元
GDP
用水量
、
万元工业增加值用水量；生态维度所涵盖的对应指标为两个，即水功能区水质
、
植被覆盖率；水源区维度所涵盖的对应指标为三个，即水源地水质
、
调水强度
、
营养状态
。4.
根据权利要求1所述的水源区水资源负荷评估方法，其特征在于：步骤3中所述的各指标对应的状态共划分为五类，包括不超载
、
临界状态
、
轻度超载
、
超载
、
严重超载
。5.
根据权利要求1所述的水源区水资源负荷评估方法，其特征在于：步骤4中所述层次分析法，是以水资源承载负荷为目标层，以水资源
、
社会
、
经济
、
生态
、
水源区为五个维度的准则层，以十一个基础指标为具体指标层，并建立准则层与指标层的如下判断矩阵：其中：
r
i,j
表示第
i
个因素相较于第
j
个因素的重要程度标度；
s
为建立判断矩阵时的因素数量
(
为准则层判断矩阵，
s
＝5；为水资源
、
社会
、
经济
、
生态
、
水源区对应的指标层判断矩
阵，
s
分别为
2、2、2、2、3)
；
r
i,j
满足如下关系：
r
i,j
&gt;0
；
r
i,j
＝1；
r
i,j
＝
1/r
j,i
；重要程度标度如下所示：标度含义1表示两个因素相比，具有同样重要性3表示两个因素相比，一个因素比另一个因素稍微重要5表示两个因素相比，一个因素比另一个因素明显重要7表示两个因素相比，一个因素比另一个因素强烈重要9表示两个因素相比，一个因素比另一个因素极端重要2，4，6，8上述两相邻判断的中值倒数因
i
与
j
比较的判断
r
i,j
，则因素
j
与
i
的判断
r
j,i
＝
1/r
i,j
对判断矩阵进行一致性检验采用如下公式计算：
CI
＝
(
λ
max
‑
s)/(s
‑
1)CR
＝
CI/RI
其中：
CI
为矩阵的一致性指标；
RI
为随机指数；
CR
为一致性比例；
λ
max
为判断矩阵的最大特征值；根据
Saaty
检验标准，
RI
取值如下表所示；若
CR&lt;0.1
，认为判断矩阵一致性可接受；若
CR≥0.1
，应修改判断矩阵直到一致性可接受；计算准则层各因素的重要度
(IZ)
与各准则层对应指标层内各因素的重要度
(IZB)
均通过如下几何平均法公式：其中：表示判断矩阵
A<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李进兴，李其峰，戚核帅，温进化，王贺龙，陈彩明，杨辉斌，黄健，
申请(专利权)人：浙江省水利河口研究院浙江省海洋规划设计研究院，
类型：发明
国别省市：