【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水资源管理，具体涉及一种基于熵效率模型的供用水系统稳定性量化方法。
技术介绍
1、供用水系统的稳定对于维持区域水资源持续不断供给、社会经济良性发展及生态环境改善具有重要的作用。在特大干旱情景下，大范围、长历时的降水减少使得水源不能正常发挥其供水功能，生活、生产、生态用水受到严重影响，供需水之间的矛盾愈加突出，供用水系统的稳定性受到威胁。供用水系统稳定性体现在系统对于干扰的响应程度，在特大干旱情景下，干扰不再是时间尺度上系统内部的波动，而是非正常的外界扰动，此时的响应也变得更为复杂，既包括系统本身的自适应，也包括为应对特大干旱所采取的调控措施。因此，寻求特大干旱情景下供用水系统稳定性的量化方法，对系统稳定性进行测度，探究制约供用水系统稳定性的主要因素，进而进行针对性调控是提高区域抗旱减灾能力、维持区域经济社会可持续发展的关键所在。
2、目前，系统稳定性的研究多集中在稳定性内涵及量化方法两方面。目前系统稳定性内涵的研究多集中在生态系统与经济系统，极少有关于供用水系统稳定性内涵的研究。系统稳定性指数量化方法大致可以分为三类，一类是运用统计学原理，采用数学方法计算某一指标的变异程度，据此对系统的稳定性进行量化。但是这种方法只利用了单一指标，评价结果缺乏准确性与全面性，且通常只适用于自然生态系统。另一类是构建评估指标体系，通过综合评价获得稳定性综合指数。虽然综合评价方法在稳定性评价中具有良好的系统性与科学性，但是构建的指标体系局限性较大，评价指标的分级标准较难确定，不能直接用于特大干旱情景下供用水系统稳定性指数的
3、根据熵理论的原理，特大干旱产生的扰动是供用水系统正熵的主要来源，使得系统向不稳定的方向发展，调控措施的实施伴随着负熵的产生，使得系统向稳定的方向发展。正负熵的变化能很好地反映供用水系统内特大干旱的发生发展及调控措施的实施效果，因此熵理论可从系统熵变的角度将特大干旱情景下系统稳定性的发展脉络化，进而分析稳定性的动态发展方向。由此可见，相较于传统综合评价方法，熵理论在特大干旱情景下供用水系统稳定性演化分析的研究中具有优势。
4、熵理论虽然为稳定性指数的量化提供了一种全新的视角，但是熵本身只能表示系统稳定性的演化方向，并不能量化稳定性水平，也就是说，从分析系统稳定性的发展状态到量化系统的稳定性指数之间还存在一定的距离。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术旨在将熵理论与数据包络分析相结合，构建熵效率模型进行特大干旱情景下供用水系统稳定性指数的量化。
2、为实现上述目的，按照本专利技术一个方面，提供一种基于熵效率模型的供用水系统稳定性量化方法，包括以下步骤：
3、s100：根据特大干旱情景下供用水系统稳定性的内涵，构建稳定性熵流指标体系；
4、s200：根据稳定性熵流指标体系计算供用水系统的正负熵流；
5、s300：结合dea模型，构建供用水系统稳定性量化熵效率模型；
6、s400：基于正负熵值求解熵效率模型，得到供用水系统的稳定性量化结果。
7、进一步的，s100所述特大干旱情景下供用水系统稳定性表现为系统对于特大干旱这种干扰的响应程度，所述响应体现在抵抗力和恢复力两个方面。
8、进一步的，s100所述稳定性熵流指标体系包括目标层、准则层、指标层，其中，
9、所述目标层为特大干旱情景下供用水系统稳定性；
10、所述准则层包括干扰和响应，所述响应准则层包括抵抗力和恢复力两个子准则层。
11、进一步的，所述干扰准则层对应的指标产生正熵流，所述响应准则层对应的指标产生负熵流。
12、进一步的，s200所述根据稳定性熵流指标体系计算供用水系统的正负熵流具体包括：
13、(1)设有n个年份p个干扰指标的初始矩阵an×p，依据以下公式计算系统正熵流：
14、
15、其中，xi为第i年供用水系统的正熵流，aij为初始矩阵中第i年第j个指标的实测值标准化后的值，wj为第j个指标的权重，sj为第j个指标的信息熵，aj是所有年份第j个指标标准化值之和；
16、(2)设有n个年份q个响应指标的初始矩阵bn×q，依据以下公式计算系统负熵流：
17、
18、其中，yi为第i年供用水系统的负熵流，bik为初始矩阵中第i年第k个指标的实测值归一化后的值，wk为第k个指标的权重，sk为第k个指标的信息熵，bk是所有年份第k个指标归一化值之和。
19、进一步的，s300所述供用水系统稳定性量化熵效率模型为：
20、
21、其中，θ为第j0个决策单元的效率值，即第j0年的供用水系统稳定性指数，位于0～1之间；n为评价年数，每个评价年有m个输入变量和s个输出变量；为投入冗余量，为产出不足量；xij表示第j个评价年第i个正熵类别上的正熵值；yrj为第j个评价年第r个负熵类别上的负熵值；λj表示第j个评价年的权重系数。
22、进一步的，s400所述基于正负熵值求解熵效率模型，得到供用水系统的稳定性量化结果具体包括：
23、将正熵作为投入、抵抗力负熵作为产出代入模型，计算供用水系统面对特大干旱的抵抗力指数；
24、将正熵作为投入、恢复力负熵作为产出代入模型，计算供用水系统面对特大干旱的恢复力指数；
25、将正熵作为投入、抵抗力负熵与恢复力负熵同时作为产出代入模型，计算供用水系统的稳定性指数。
26、与现有技术相比，本专利技术能够取得下列有益效果：
27、本专利技术基于耗散结构理论与熵理论，结合dea模型，从调控的角度提出了特大干旱情景下构建熵效率模型量化供用水系统稳定性的方法，解析供用水系统在受到特大干旱干扰时稳定性的演化特性，为防旱减灾工作的开展提供实践指导，有助于科学应对特大干旱，从而降低特大干旱对供用水系统的损害，保证正常的生产生活秩序。
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1.一种基于熵效率模型的供用水系统稳定性量化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于熵效率模型的供用水系统稳定性量化方法，其特征在于，S100所述特大干旱情景下供用水系统稳定性表现为系统对于特大干旱这种干扰的响应程度，所述响应体现在抵抗力和恢复力两个方面。
3.根据权利要求1所述的基于熵效率模型的供用水系统稳定性量化方法，其特征在于，S100所述稳定性熵流指标体系包括目标层、准则层、指标层，其中，
4.根据权利要求3所述的基于熵效率模型的供用水系统稳定性量化方法，其特征在于，所述干扰准则层对应的指标产生正熵流，所述响应准则层对应的指标产生负熵流。
5.根据权利要求1所述的基于熵效率模型的供用水系统稳定性量化方法，其特征在于，S200所述根据稳定性熵流指标体系计算供用水系统的正负熵流具体包括：
6.根据权利要求1所述的基于熵效率模型的供用水系统稳定性量化方法，其特征在于，S300所述供用水系统稳定性量化熵效率模型为：
7.根据权利要求1所述的基于熵效率模型的供用水系统稳定性量化方法，其特征
...【技术特征摘要】
1.一种基于熵效率模型的供用水系统稳定性量化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于熵效率模型的供用水系统稳定性量化方法，其特征在于，s100所述特大干旱情景下供用水系统稳定性表现为系统对于特大干旱这种干扰的响应程度，所述响应体现在抵抗力和恢复力两个方面。
3.根据权利要求1所述的基于熵效率模型的供用水系统稳定性量化方法，其特征在于，s100所述稳定性熵流指标体系包括目标层、准则层、指标层，其中，
4.根据权利要求3所述的基于熵效率模型的供用水系统稳定性量化方法，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕翠美，李爽，王新蕊，胡玉光，王森森，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
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