一种基于可拓传导效应的区域水能承载能力计算方法技术

一种基于可拓传导效应的区域水能承载能力计算方法，所述计算方法包括以下步骤：1）考虑到不同设计要素之间的耦合关系及地区等条件差异，确定拟建水站设计变量和河段评判的指标要素及其计算方法；2）构建设计问题之间的问题模型，并进行相关分析，得到核问题模型及传导矛盾环；3）传导矛盾环的转化机制研究，给出主动变量，建立可拓变换操作过程模型计算不同设计要素之间的传导效应，并得到综合评判结果，通过该结果的归类比较，将生态指标、社会指标和技术指标综合考虑，最终获得最优方案。最后应用于浙江水资源的27个河段区域水能承载能力计算中实现区划。本发明专利技术充分考虑了拟建水站设计变量与区域水能承载能力设计要素之间的关联性和传导性，有效实现了这两者的不相容问题，计算过程简洁明了、客观及实用性强。

【技术实现步骤摘要】

将区域水能的生态因素与技术因素结合考虑，应用可拓传导效应原理计算河段承载能力，使水电站兴建前期的测评工作更加符合实际。
技术介绍
随着经济的迅猛发展和人类活动日趋频繁，对水资源的影响也日益加剧。水资源是重要的自然资源和经济资源，在保障社会经济可持续发展中具有不可替代的作用。当前我国水资源面临着水资源分布不均、数量匮乏、开发不合理、管理不善、水质污染严重和水环境破坏等主要问题。因此，如何合理开发、利用、保护和管理水资源是一个长期的重要任务。区域水能承载能力作为水资源可持续利用的ー个重要方面，亟待研究来实现水资源的优化配置。国内的研究成果主要集中在水资源承载カ概念、内涵的探讨、水资源承载カ 评价指标体系的探索以及水资源承载カ评价模型和方法的研究等方面。其中基于指标体系的水环境承载カ研究是目前国内研究较多的内容之一，评价指标体系的构建应充分围绕河流水体特征，选择相关的社会经济、水体污染、流域管理等指标。经过国内外学者20多年深入研究，承载カ的研究方法已经由过去单一指标、静态分析发展到系统多目标、动态综合分祈。目前研究水资源承载カ的方法很多，代表性研究方法主要有常规趋势法、综合评价法、系统动力学法及多目标分析法等。由于水资源承载能力的各个要素存在着关联性，光从独立的指标去计算其综合能力，无法判断经济、人文、环境的和谐性。水资源承载カ具有动态性、多目标性和极限性三个特点。动态性要求随着技术的进步对其利用效率和范围也随之提高，可见动态性是ー个阶段性过程；多目标性要求区域发展模式和水资源开发利用方式的多祥性上，实行因地制宜策略，确保区域水资源合理优化配置；极限性在承载能力范围的极限标准，反过来制约着动态性，也是ー个技术影响的阶段性过程。因此，在计算ー个区域水能承载能力时，需要考虑设计变量的可变性及设计要素之间的可传导性。研究水资源承载カ的目的是要为区域的经济发展战略提供理论和技术支撑，根据本区域水资源状况筹划未来经济社会发展布局，实现生态、环境、经济的良性循环目标。而水资源承载能力是ー个系统，每一地区、每ー自然环境下都具有各个的承载能力要素，可见它是一个复杂的系统，具有不确定性、可变型、较强的内在关联性。可拓传导效应考虑了拟建水站设计变量与区域水能承载能力的相容性，通过可拓基元理论定量化描述设计要素，分析了不相容问题的根源所在，研究设计变量的可变性和其他设计要素的传导性，客观地模拟事物关联性现，应用传导效应计算区域水能承载能力。因此，本专利技术提出，对区域水能承载能力计算和评价方法做了 ー种新的尝试
技术实现思路
本专利技术提出了一种新的河段承载能力计算方法，水电站的建立对区域水能承载能力的影响非常大，因此在区域水能承载能力计算过程中必须考虑水电站的相关指标对现有河流体系的影响，不仅是技术层面还有社会层面和生态层面，据此得到水能区划传导效应评价模型建立的一般流程。该方法的特点是考虑到不同指标因素之间的耦合关系，将河段的生态因素、社会因素与技术因素结合考虑，包括建立不同农村电站设计变量之间的权重优化模型，通过计算不同设计变量间的传导度，确定不满足约束条件的指标，并对其进行可拓变换，最后通过生成的综合传导效应确定不同河段的承载能力，并实现区划。本专利技术解决其技术问所采用的技术方案是，该方法包含以下步骤(I)初始设计要素确定按照水电站设计要求和经济发展规划，确定拟建水电站主要设计变量Xi及设计变量个数η ;结合河流段区域水能承载能力特点及各地方的水资源建设、使用和管理条例或方案作为參照标准，确定拟建水电站河段的区域水能的3个评价指标及其指标体系中的设计因素vi和设计因素个数m。(2)设计要素指标体系构建及多维物元建模在初始设计要素确定基础上，构建以拟建水电站和拟建河段作为ー级指标、水电站和3个评价指标为而级评价指标及η个设计变量和m个设计因素作为三级计算指标的ー个综合区域水能承载能力计算体系。并建立由多维物元模型M表示的指标体系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于可拓传导效应的区域水能承载能力计算方法，该方法包含以下步骤：（1）初始设计要素确定按照水电站设计要求和经济发展规划，确定拟建水电站主要设计变量xi及设计变量个数n；结合河流段区域水能承载能力特点及各地方的水资源建设、使用和管理条例或方案作为参照标准，确定拟建水电站河段的区域水能的3个评价指标及其指标体系中的设计因素vi和设计因素个数m。（2）设计要素指标体系构建及多维物元建模在初始设计要素确定基础上，构建以拟建水电站和拟建河段作为一级指标、水电站和3个评价指标为而级评价指标及n个设计变量和m个设计因素作为三级计算指标的一个综合区域水能承载能力计算体系。并建立由多维物元模型M表示的指标体系：M=O1c11t11⊕O2c21t21c22t22c23t23=M11M21M22M23={M111,...,M11n}{M211,...,M21m1}{M221,...,M22m2}{M231,...,M23m3}---(1)O1,O2分别表示为拟建水电站和拟建河段名称，为连接符号且表示可组合，cii为一级指标特征（下一级物元的名称），tii为关于cii的具体量化值或者是特征程度描述。Mi={M1，M2}为一级指标集，Mij={M11,M21,M22,M23}为二级指标集，为三级指标集，且m1+m2+m3=m。（3）设计要素冲突问题可拓形式化建模当拟建水电站的设计变量与现有河段区域水承载能力设计因素相冲突时，就需要对其中的设计要素进行变换，使得这两者能相容。因此，就需要对冲突问题进行一个量化的建模描述。设定问题解决目标G是拟建水电站、问题解决条件L是拟建地区区域水能承载能力，则冲突问题P的问题模型可表示为：（4）设计要素冲突问题解决目标和条件相关分析依据拟建水电站设计变量和现有河段区域水能承载能力设计因素的关联性，对设计要素进行相关分析，建立设计要素相关分析网。设计要素之间的相关符号用“～”表示，同一级的指标相关表示为：Mij~Mik，不同级的指标相关表示为：Mi~Mij。若一个设计要素基元存在与多个同级设计要素基元相关，则可表示为：与多个同级和异级设计要素相关表示为：其中m′,m″为相关的设计要素个数。通过相关链中设计要素的重合性，构建设计要素相关网。（5）设计要素冲突核问题模型及传导矛盾环构建以冲突问题模型为基础、问题解决目标和条件的相关网为推导方法，找出冲突的根源和最迫切需要解决的核心问题目标g和核心问题条件l。核问题模型p表示为：p=g*l=O1,x1,X1x2,X2......xn,Xn*O2,v1,Z1v2,Z2v3,Z3......vm,Zm---(3)其中Xi和Zj分别表示为对应设计要素xi和vj的参数值或特征程度描述。利用核问题模型削减相关网，再判断相关前项物元与相关后项物元的传导特性，并用符号“→”或“←”替代符号“~”，从而构建设计要素的传导矛盾环。（6）设计要素冲突问题消解当传导矛盾环中任一节点（设计要素）的变换都会引起其他节点的连锁变换。对拟建水电站设计变量中的任一设计变量做主动变换依据相关度的大小，生成其他的传导变换生成相应的传导效应。用符号表示对不满足要求的设计变量的域值进行调整，该符号前端是主动变换事元、后端为传导变换事元集。主动变换用事元形式描述为：其中表示所实施变换的名称，对设计要素所作的主动变换主要针对要素的特征参数值或者是特征程度描述，选取增加变换、减小变换、分解变换或是这几者的组合变换。即主动变换对象M11i的一阶一次传导效应为：其中c(M11i)、c(M11i′)表示设计变量M11i变换前后的参数值或者特征程度描述。则主动变换关于设计变量M11i特征的一阶n次传导效应为：其中传导变换所实施的变换名称中的一种变换或几种变换组合。为当一阶传导变换不能满足冲突问题消解时，就需要对其做多阶变换，包括传导步长设定等。构建主动变换生成的主动变量及其引起传导变换的传导效应比值的综合评判模型E为：E=Σj=1m|ΔXi|XiΣj=1mΣi=1n|c(Bji′)-c(Bji)|/c(Bji′)---(6)（7）基于传导效应的方案选择通过公式（6）计算得到各个河段的综合评判模型E的计算值，按照E值的大小对其进行分类：I型[0，0.1]、II型[0.1，0.5]、III型[0.5，1]、IV型[1，5]和V型[5，+∞]，且优先级I>II>III>IV>V。当只有一个河段的E值所属类型优于其他类型时，选择该河段作为拟建水电...

【技术特征摘要】
1. 一种基于可拓传导效应的区域水能承载能力计算方法，该方法包含以下步骤 (1)初始设计要素确定 按照水电站设计要求和经济发展规划，确定拟建水电站主要设计变量Xi及设计变量个数η ;结合河流段区域水能承载能力特点及各地方的水资源建设、使用和管理条例或方案作为参照标准，确定拟建水电站河段的区域水能的3个评价指标及其指标体系中的设计因素Vi和设计因素个数m。(2)设计要素指标体系构建及多维物元建模 在初始设计要素确定基础上，构建以拟建水电站和拟建河段作为一级指标、水电站和3个评价指标为而级评价指标及η个设计变量和m个设计因素作为三级计算指标的一个综合区域水能承载能力计算体系。并建立由多维物元模型M表示的指标体系 —O1 C11 Z111「Muj 02 c21 /21 M21 Ai —ZZZZ=( I ) ^22 ^22^22^ * * * ^ ^22m·, I 昼C23^ O1,O2分别表示为拟建水电站和拟建河段名称，φ为连接符号且表示可组合，Cii为一级指标特征(下一级物元的名称)，tn为关于Cii的具体量化值或者是特征程度描述。MiHM1,M2I为一级指标集，Mij= {Mn，M21, M22, M23}为二级指标集，= ，…，三级指标集，且 m1+m2+m3=mo (3)设计要素冲突问题可拓形式化建模 当拟建水电站的设计变量与现有河段区域水承载能力设计因素相冲突时，就需要对其中的设计要素进行变换，使...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵燕伟，洪欢欢，陆亿红，王万良，王欢，姜高超，张仁贡，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：