申请/专利权人：中国水利水电科学研究院

申请日：2024-01-11

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN117829543A

主分类号：G06Q10/0631

分类号：G06Q10/0631;G06Q50/06;G06N3/006

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.04.05#公开

摘要：本发明公开了一种干旱期流域水量动态分配方法，包括：将流域按照水资源分区嵌套行政区划分为若干分配单元，将水文预报周期由前到后依次等距划分成若干时段；设置包含若干存储分配单元水量分配方案粒子的粒子群，所述粒子包含位置张量和速度张量；基于水量分配的满意度计算水量分配的公平均衡度，基于各类用水的能值产出计算总能值产出效率，并结合干旱调控因子，构建粒子适应度函数；通过粒子适应度迭代计算寻优，确定当前时段的水量分配方案；配置当前时段的流域用水量，然后循环开始下一时段的水量分配方案寻优。本发明结合实时水文预报实现流域水量动态分配，充分协调干旱期流域用水分配公平、均衡和效率，为干旱期流域水资源调控提供参考。

主权项：1.一种干旱期流域水量动态分配方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S100：将流域按照水资源分区嵌套行政区划分为若干分配单元，将水文预报周期由前到后依次等距划分成若干时段；S200：设置包含若干存储分配单元水量分配方案粒子的粒子群，所述粒子包含位置张量和速度张量，所述位置张量的各分量均位于满足如下约束条件的可行域内： 0≤xm，t，n，j，istep≤dt，n，i 其中，T为当前水文预报周期划分的时段数；N为行政区个数；J为水资源分区个数，xm，t，n，j，istep为第step个迭代步中第m个粒子包含的第t个预报时段内第n个行政区内第i类用水分配量，即水量分配位置张量的分量，i＝1，2，3分别代表生活、生产和生态用水；Wj为第j个水资源分区的地表水、地下水、外调水量之和；dt，n，i表示第t时段、第n个行政区的第i类刚性、刚弹性和弹性需水量之和，即总需水；μn，i，j表示第j个水资源分区中第n个行政区第i类用水的回用率；γi，n，j表示第n个行政区第i类用水的在第j个水资源分区的耗水率，conj′-j表示第j′个水资源分区与第j个水资源分区的连接系数，第j′个水资源区出口断面的水资源排到第j个水资源分区，则为1，否为0；为第j个水资源分区的出口断面生态水量要求；S300：根据位置张量确定水量分配的满意度，基于水量分配的满意度计算水量分配的公平均衡度；所述水量分配的满意度根据以下公式确定： 其中，表示第step个迭代步中的第m个粒子包含的第t个预报时段内第n个行政区的第i类用水的缺水率，dt，n，i表示第t个预报时段内第n个行政区的第i类用水的刚性、刚弹性和弹性需水量的总和；Pn，i，1＝d弹性t，n，idt，n，i，表示第n个行政区的第i类弹性需水占总需水的比例，Sn，i，1表示与之对应的水量分配满意度；Pn，i，2＝1–d刚性t，n，idt，n，i，表示第n个行政区的第i类刚弹性和弹性需水占总需水的比例，Sn，i，2表示与之对应的水量分配满意度；所述水量分配的公平均衡度依据以下公式计算： 其中， 其中，SC′为SC的升序排列； 其中，SA′为SA的升序排列； 其中，ST′为ST的升序排列； S400：根据位置张量确定各类用水的能值产出，基于各类用水的能值产出计算水量分配的总能值产出效率；所述水量分配的总能值产出效率依据以下公式计算： 其中，Em，t，n，istep为第step个迭代步中第m个粒子包含的第t个预报时段内第n行政区内的第i类用水的能值产出，Tp为区域水文预报周期的时长；S500：基于水量分配的公平均衡度和总能值产出效率，结合干旱调控因子构建粒子适应度函数，所述粒子适应度函数依据以下公式构建：maxfmstep＝1-αfm，equitystep+αfm，efficiencystep其中，干旱调控因子α为： 其中，a0、a1和a2分别为位置、形状和尺度参数；S600：通过粒子适应度迭代计算寻优，确定当前时段的水量分配方案，具体包括：S601：令迭代步数step＝1，每个粒子的水量分配位置张量xm，t，n，j，istep及其对应的速度张量vm，t，n，j，istep赋予初值；S602：将水量分配位置张量代入适应度函数，计算粒子适应度，并筛选粒子群中的最高适应度Fgbstep；S603：令迭代步数为step+1，更新每个粒子的水量分配位置张量和速度张量，所述位置张量和速度张量分别依据以下公式计算：xm，t，n，j，istep+1＝xm，t，n，j，istep+vm，t，n，j，istep+1vm，t，n，j，istep+1＝vm，t，n，j，istep+c1×Rnd×[pbm，t，n，j，istep-xm，t，n，j，istep]+c2×Rnd×[gbt，n，j，istep-xm，t，n，j，istep]其中，pbm，t，n，j，istep为粒子m在前step次迭代中出现过的最高适应度对应的位置张量，c1和c2是加速系数，Rnd为满足在区间0，1内均匀分布的随机数；S604：将水量分配位置张量代入适应度函数，计算粒子适应度，并筛选粒子群中的最高适应度Fgbstep+1；S605：判断Fgbstep+1与Fgbstep的差值是否满足预设条件Fgbstep+1-Fgbstep≤1×10-5，若满足，则执行S606；否则执行S607；S606：将适应度最高的粒子包含的水量分配位置张量作为当前时段的水量分配方案；S607：令step＝step+1，然后返回S603；S700：依据当前时段的水量分配方案配置流域用水量，然后返回S600进行下一时段的水量分配方案寻优。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国水利水电科学研究院 一种干旱期流域水量动态分配方法

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