申请/专利权人：中国农业大学

申请日：2021-04-14

公开（公告）日：2024-03-12

公开（公告）号：CN113343553B

主分类号：G06F30/27

分类号：G06F30/27;G06N3/0442;G06N3/045;G06Q10/0631;G06Q50/02;G06Q50/06;G06F111/04;G06F111/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.12#授权;2021.09.21#实质审查的生效;2021.09.03#公开

摘要：本发明公开了属于水资源优化配置技术领域的一种供需双边预测的旱涝保收水资源配置方法。包括下述步骤：收集来水量与需水量历史序列信息，构建供需水Bi‑LSTM预测模型；预测未来预设情景下的区域来水量与需水量，并结合水库的运行状态与用水量平衡预判库区在未来时间段内的旱涝状态；构建旱涝保收的多部门多目标混合整数动态优化模型；最终获得面向未来的旱涝条件下水资源优化配置方案。本发明不仅能够极大程度地避免库区旱涝灾害的发生，还能够获得面向未来的旱涝保收的水资源高效配置方案，为可持续水资源调控提供了更加可靠的解决方案，为区域粮食安全提供更加强健的保障。

主权项：1.一种供需双边预测的旱涝保收水资源配置方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：收集来水量与需水量的历史序列信息；步骤S2：根据步骤S1的历史序列信息，使用供需水Bi-LSTM预测模型分别预测未来预设情景下的区域来水量与需水量；步骤S3：在预测未来区域来水量与需水量的基础上，结合水库的运行状态与用水量来平衡预知库区在未来时间段内的旱涝状态；步骤S4：选取区域整体净经济效益最大化、区域粮食总产量最大化以及综合缺水指数最小化为优化目标，选取水库水量平衡能力、水库库容限制能力、分洪区蓄洪能力、分洪区扩容能力、粮食安全以及各用水部门需水量作为约束条件，构建旱涝保收的多部门多目标混合整数动态优化模型；所述步骤S4包括以下子步骤：步骤S41：选取区域整体净经济效益最大化为目标，考虑区域各部门用水、分洪区分流成本、以及蓄洪区扩容成本，构建目标函数： 式中，f1为净经济效益；i为行政区，取值1,2,…,I；j为用水部门，取值1,2,…,J；t为时段，取值1,2,…,T；n为分洪区，取值1,2,…,N；Cij表示第i分区第j类用水部门的净效益系数；Xijt表示第i分区第j类用水部门在第t时段的配置水量；Dn表示第n分洪区的分洪成本；Wtn表示第n分洪区第t时段的分流量；δtn为0-1变量，1代表分洪区需要扩容，0代表分洪区不扩容；Bn表示第n分洪区的扩容成本；Etn表示第n分洪区第t时段的扩容能力；步骤S42：选取区域粮食总产量最大化为目标，引入不同作物二次水分生产函数，构建目标函数： 式中，f2为粮食总产量；k为作物种类，取值1,2,…,K；Aik为第i分区第k类作物的种植面积；CWtik为第i分区第k类作物在第t时段的配置水量；α,β与ο为由试验数据拟合得到的作物二次水分生产函数的系数；步骤S43：选取综合缺水指数最小化为目标，考虑各部门配置权重，构建目标函数： 式中，f3为综合缺水指数，为第i分区第j用水部门的配水权重；为第i分区第j用水部门在第t时段的最大需水量；步骤S44：选取水库水量平衡能力、水库库容限制能力、分洪区蓄洪能力、分洪区扩容能力、粮食安全以及各用水部门需水量作为约束条件，具体表达式如下：1水库水量平衡约束： 式中，SRt、SRt-1分别为第t时段、第t-1时段水库的储水量；WRt第t时段水库的来水量；当t＝0时，水库储水量为已知参数，当t≥1时，水库来水量、出水量与存水量遵循动态平衡原则；2水库库容限制约束：DRt≤SRt≤MRt式中，DRt为t时段水库死库容；MRt为t时段水库最大存水能力；3分洪区蓄洪能力约束：Wtn≤WCtn式中，WCtn为t时段n分洪区的最大蓄洪能力；4分洪区扩容能力约束：Etn≤ECtn式中，ECtn为t时段n分洪区的最大扩容能力；5粮食安全约束： 式中，POP为区域总人口数；ND为人均最低粮食标准；6各用水部门需水量约束： 式中，为第i分区第j用水部门在第t时段的最小需水量；为第t时段中第i分区第k种类作物的最小需水量；为第t时段中第i分区第k种类作物的最大需水量；以上约束条件中的Xijt、CWtik与Wtn均为非负值，即Xijt≥0,CWtik≥0,Wtn≥0；步骤S5：利用层次分析法和加权最小偏差法对步骤S4中的多部门多目标混合整数动态优化模型进行求解，得到面向未来的旱涝条件下水资源优化配置结果。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国农业大学 一种供需双边预测的旱涝保收水资源配置方法

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