【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水资源管理技术，具体涉及一种协调市县两级水资源利用目标的水资源优化配置方法。
技术介绍
1、传统的水资源优化配置方法假定只存在一个权威的水资源管理者，他从区域整体水资源利用目标最大化的角度提出一个非劣解或一组帕累托解集，再根据自身决策偏好选择最终的水资源配置方案。而在实际的水资源管理中往往存在多级水资源管理者，上级水资源管理者的目标是协调子区域之间的供水矛盾，而次级水资源管理者更加注重自身可利用的水量。多目标决策过程中，次级水资源管理者参与度较低，其诉求未能充分表达，可能存在对水资源配置方案满意度较低的情况，从而影响方案的执行。因此，迫切需要提出一种综合考虑不同级别水资源利用目标的水资源优化配置方法，以便更好地协调个体目标与整体目标。
2、高效的优化算法是选取水资源配置博弈方案的重要工具。鲸鱼优化算法(whaleoptimization algorithm,woa)是mirjalili等于2016年提出的一种元启发式优化算法，具有搜索机制独特、参数少、易于理解的优势。多位学者将woa应用于需水预测、水资源优化配置、水-风-光多能互补调度等领域，结果表明woa在处理以上研究问题中均具有良好的性能。然而，与其他智能优化算法相似，woa存在收敛速度慢和易陷入局部最优的缺陷。因此，需要综合采用多种策略对woa进行改进，以提升收敛速度和寻优精度。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的在于针对市级与县级在水资源优化配置中存在的目标冲突问题，提供一种协调市县
2、技术方案：本专利技术的一种协调市县两级水资源利用目标的水资源优化配置方法，包括以下步骤：
3、收集市域范围内水利工程、河流渠系、行政区划基本资料，划分计算单元，分析各类水源与各计算单元内用水户之间的供需水拓扑关系，绘制水资源配置网络图；
4、确定市县两级在水资源优化配置中的目标，提出优化配置模型的目标函数和约束条件，构建市县两级水资源优化配置模型；
5、提出混合策略鲸鱼算法hswoa对市县两级水资源优化配置模型进行求解，形成初始博弈方案集；其中，混合策略鲸鱼算法hswoa基于鲸鱼优化算法woa进行改进，采用sobol序列代替随机搜索进行种群初始化，对收敛因子a进行非线性化调整，在鲸鱼个体位置更新的过程中加入一个自适应权重ω，在woa中引入侦查鲸机制，当适应度最高的鲸鱼个体在一定的迭代次数内保持不变时，触发侦查鲸搜索；
6、采用快速非支配排序方法筛选初始博弈方案集中的非支配解，形成最终博弈方案集；
7、引入后退讨价还价法，市级与县级按照自身水资源利用目标最优对博弈方案集中的方案进行排序，通过多轮谈判最终得到市县两级均能接受的水资源优化配置方案。
8、进一步的，市县两级水资源优化配置模型为：
9、min f(x)＝{f1(x),f2(x)}
10、
11、其中，f(x)是目标函数集；f1(x)表示供水满意度基尼系数；f2(x)表示缺水量；i为供水水源，i＝1,2,3,…,i；j为区域内用水户个数，j＝1,2,3,…,j；k为区域内水资源配置计算单元个数，k＝1,2,3,…,k；为第i个水源向第k个计算单元第j个用水户的分配水量；wik为第k个计算单元第i个水源的供水量；为第k个计算单元第i个水源的最大供水能力；为第k个计算单元第j个用水户的需水量。
12、进一步的，采用混合策略鲸鱼算法hswoa对市县两级水资源优化配置模型进行求解的方法为：
13、(1)将各水源向不同计算单元的各类用水户的供水量作为决策变量，确定决策变量搜索区间[ub,lb]，设定生成侦查鲸时的迭代次数阈值limit，确定种群规模n以及最大迭代次数tmax；
14、(2)令迭代次数t＝0，采用sobol序列初始化种群位置，并计算各种群的适应度，记录适应度最高的种群位置
15、(3)若最优鲸鱼位置持续limit次迭代仍保持不变，则触发侦查鲸，对侦查鲸进行柯西高斯变异；计算公式为：
16、
17、其中，为迭代次数达到limit时的解向量；为第t+1次搜索的解向量；cauchy(0,1)为服从柯西分布的随机数；gauss(0,1)为服从高斯分布的随机数；
18、(4)若最优鲸鱼位置在limit次迭代内发生变化，对收敛因子a进行非线性化：更新自适应权重ω：
19、(5)计算参数a和b，a＝2aε-a，b＝2ε，并更新种群位置：
20、其中，ε为随机数，ε∈[0,1]；为第t次搜索中从当前鲸鱼群体中随机选取的鲸鱼个体的解向量；为其他鲸鱼随机游走搜索猎物的距离；为第t次搜索的解向量；a和b为参数；
21、(6)随着迭代次数t的增加，|a|逐步减小至1，hswoa进入包围猎物阶段；此时鲸鱼群中适应度最优的鲸鱼个体位置为猎物位置或最逼近猎物的位置，其余鲸鱼向适应度最优鲸鱼个体位置聚集；
22、(7)鲸鱼群在攻击猎物时，同时存在包围猎物和螺旋气泡网狩猎两种行为，设置随机概率对最优鲸鱼位置进行更新；在每次迭代过程中，设置随机概率p∈[0,1]，当概率p≥0.5时，鲸鱼群进行螺旋气泡网狩猎；当概率p＜0.5时，鲸鱼群会根据最优鲸鱼个体的位置对猎物进行包围；随着迭代次数的增加，|a|逐步减小，当|a|＝0时，hswoa找到最优解。
23、进一步的，包围猎物阶段鲸鱼个体位置更新方法具体计算公式为：
24、
25、
26、其中，为第t次迭代后适应度最高的鲸鱼个体解向量；为其余鲸鱼距离最优鲸鱼个体的距离。
27、进一步的，鲸鱼捕猎机制具体计算公式为：
28、
29、
30、
31、其中，c为控制螺旋线形状的系数，c＝1；ω为随机数，ω∈[-1,1]。
32、进一步的，最终博弈方案集生成方法为：
33、根据hswoa计算每次迭代过程中供水满意度基尼系数和缺水量的最优适应度和将和进行合并，形成初始博弈方案集g＝{g1,g2,…,gw}；
34、从初始博弈方案集g中的第一个方案g1开始，将g1与g2进行对比，若g1中所有的目标函数值均不劣于g2且至少存在一个目标函数值优于g2，则称g1支配g2，并使g2的被支配次数加1；遍历g中的全部方案，选出被支配次数为0的方案，形成最终博弈方案集s＝{s1,s2,…,sq}。
35、进一步的，采用后退讨价还价法获取水资源优化配置方案，具体为：
36、市级与县级按照自身水资源利用目标最优，对最终博弈方案集s中的方案进行排序；
37、市级与县级按照排序结果进行谈判，在第一轮谈判中，若市级与县级提供的方案一致，则该方案即为最终方案，若提供的方案不一致，则进入下一轮谈判；
38、经过多轮谈判后，市级与县级提出的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种协调市县两级水资源利用目标的水资源优化配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种协调市县两级水资源利用目标的水资源优化配置方法，其特征在于，市县两级水资源优化配置模型为：
3.根据权利要求1所述的一种协调市县两级水资源利用目标的水资源优化配置方法，其特征在于，采用混合策略鲸鱼算法HSWOA对市县两级水资源优化配置模型进行求解的方法为：
4.根据权利要求3所述的一种协调市县两级水资源利用目标的水资源优化配置方法，其特征在于，包围猎物阶段鲸鱼个体位置更新方法具体计算公式为：
5.根据权利要求3所述的一种协调市县两级水资源利用目标的水资源优化配置方法，其特征在于，鲸鱼捕猎机制具体计算公式为：
6.根据权利要求1所述的一种协调市县两级水资源利用目标的水资源优化配置方法，其特征在于，最终博弈方案集生成方法为：
7.根据权利要求1所述的一种协调市县两级水资源利用目标的水资源优化配置方法，其特征在于，采用后退讨价还价法获取水资源优化配置方案，具体为：
8.一种协调市县两级水资源利
9.一种电子设备，其特征在于，所述设备包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行如权利要求1-7任一项所述的一种协调市县两级水资源利用目标的水资源优化配置方法。
...【技术特征摘要】
1.一种协调市县两级水资源利用目标的水资源优化配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种协调市县两级水资源利用目标的水资源优化配置方法，其特征在于，市县两级水资源优化配置模型为：
3.根据权利要求1所述的一种协调市县两级水资源利用目标的水资源优化配置方法，其特征在于，采用混合策略鲸鱼算法hswoa对市县两级水资源优化配置模型进行求解的方法为：
4.根据权利要求3所述的一种协调市县两级水资源利用目标的水资源优化配置方法，其特征在于，包围猎物阶段鲸鱼个体位置更新方法具体计算公式为：
5.根据权利要求3所述的一种协调市县两级水资源利用目标的水资源优化配置方法，其特征在于，鲸鱼捕猎机...
【专利技术属性】
技术研发人员：张世伟，吴书悦，孙超君，郭丹丹，方国华，鞠茂森，张大胜，王博欣，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
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