一种江河水量分配方案适应性的评价方法及系统

摘要

本发明公开了一种江河水量分配方案适应性的评价方法及系统。该方法包括确定持续支撑度，所述持续支撑度表示水量分配方案中水资源对经济社会持续发展的支撑能力；确定稳定维持度，所述稳定维持度表示水量分配方案中水资源维持生态环境稳定的能力；根据确定水量分配方案的适应性，其中，θ(t)为所述水量分配方案在t时段的适应度，σ(t)为t时段的持续支撑度，ρ(t)为t时段的稳定维持度，λ1为所述持续支撑度的加权系数，λ2为所述稳定维持度的加权系数。本发明提供的江河水量分配方案适应性的评价方法及系统，能够对江河水量分配方案的适应性进行评价，进而指导江河水量分配方案的优化。

说明书

技术领域

本发明涉及江河水量分配领域，特别是涉及一种江河水量分配方案适应性的评价方法及系统。

背景技术

随着社会的发展，江河水资源供需矛盾日益凸现，省际间、部门间用水矛盾尖锐。分水方案是在一定的环境背景下制定的，环境的不断变化，已有的分水方案对环境变化的适应性也会发生变化，然而，如何评判已有的分水方案对当下的环境是否适应，目前还没有相关的评价方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种江河水量分配方案适应性的评价方法及系统，能够对江河水量分配方案的适应性进行评价，进而指导江河水量分配方案的优化。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种江河水量分配方案适应性的评价方法，所述方法包括：

确定持续支撑度，所述持续支撑度表示水量分配方案中水资源对经济社会持续发展的支撑能力；

确定稳定维持度，所述稳定维持度表示水量分配方案中水资源维持生态环境稳定的能力；

根据确定水量分配方案的适应性，其中，θ(t)为所述水量分配方案在t时段的适应度，σ(t)为t时段的持续支撑度，ρ(t)为t时段的稳定维持度，λ₁为所述持续支撑度的加权系数，λ₂为所述稳定维持度的加权系数。

可选的，所述确定持续支撑度，具体包括：

根据确定所述持续支撑度，其中，N(t)表示t时段河流河道外分水量与需水量的贴近度，R(t)表示t时段河流河道外分水比例与需水比例的协调度，N(t,j)为t时段j分水区分水量与需水量贴近度，q(t,j)为t时段j分水区需水量，s(t,j)为t时段j分水区分水量，s(t)为t时段河流河道外全部分水区分水总量，x(t,j)为t时段j分水区需水量占所述河流全部分水区需水总量的比例，m为分水区总数，R(t,j)为t时段第j分水区分水比例与需水比例的协调度，x₀(t,j)为t时段j分水区分水量占所述河流河道外全部分水区分水总量的比例，分别为x(t,j)和x₀(t,j)的两级最小差和两级最大差，κ为第一分辨系数。

可选的，所述确定稳定维持度，具体包括：

根据确定所述稳定维持度，其中，ρ(t)为t时段的稳定维持度，N_e(t)为t时段河道内生态环境分水量与需水量的贴近度，R_e(t)为t时段河流河道内分水比例与需水比例的协调度，qe(t)为t时段河道内生态环境需水量，s_e(t)为t时段河道内生态环境分水量，x_e(t)为t时段河流河道内生态环境需水量占河流需水总量的比例，x₀(t)为t时段河流河道内生态环境分水量占河流分水总量的比例，κ'为第二分辨系数，min|x_e(t)-x₀(t)|、max|x_e(t)-x₀(t)|分别表示x_e(t)、x₀(t)的最小绝对差和最大绝对差。

可选的，所述持续支撑度的加权系数λ₁＝0.5，所述稳定维持度的加权系数λ₂＝0.5。

可选的，所述第一分辨系数κ＝0.5。

可选的，所述第二分辨系数κ'＝0.5。

本发明还提供了一种江河水量分配方案适应性的评价系统，所述方法包括：

持续支撑度确定单元，用于确定持续支撑度，所述持续支撑度表示水量分配方案中水资源对经济社会持续发展的支撑能力；

稳定维持度确定单元，用于确定稳定维持度，所述稳定维持度表示水量分配方案中水资源维持生态环境稳定的能力；

适应度确定单元，用于根据确定水量分配方案的适应性，其中，θ(t)为所述水量分配方案在t时段的适应度，σ(t)为t时段的持续支撑度，ρ(t)为t时段的稳定维持度，λ₁为所述持续支撑度的加权系数，λ₂为所述稳定维持度的加权系数。

可选的，所述持续支撑度确定单元，具体包括：

持续支撑度确定子单元，用于根据确定所述持续支撑度，其中，N(t)表示t时段河流河道外分水量与需水量的贴近度，R(t)表示t时段河流河道外分水比例与需水比例的协调度，N(t,j)为t时段j分水区分水量与需水量贴近度，q(t,j)为t时段j分水区需水量，s(t,j)为t时段j分水区分水量，s(t)为t时段河流河道外全部分水区分水总量，x(t,j)为t时段j分水区需水量占所述河流全部分水区需水总量的比例，m为分水区总数，R(t,j)为t时段第j分水区分水比例与需水比例的协调度，x₀(t,j)为t时段j分水区分水量占所述河流河道外全部分水区分水总量的比例，分别为x(t,j)和x₀(t,j)的两级最小差和两级最大差，κ为第一分辨系数。

可选的，所述稳定维持度确定单元，具体包括：

稳定维持度确定子单元，用于根据确定所述稳定维持度，其中，ρ(t)为t时段的稳定维持度，N_e(t)为t时段河道内生态环境分水量与需水量的贴近度，R_e(t)为t时段河流河道内分水比例与需水比例的协调度，q_e(t)为t时段河道内生态环境需水量，s_e(t)为t时段河道内生态环境分水量，x_e(t)为t时段河流河道内生态环境需水量占河流需水总量的比例，x₀(t)为t时段河流河道内生态环境分水量占河流分水总量的比例，κ'为第二分辨系数，min|x_e(t)-x₀(t)|、max|x_e(t)-x₀(t)|分别表示x_e(t)、x₀(t)的最小绝对差和最大绝对差。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的江河水量分配方案适应性的评价方法及系统通过分析水资源对经济社会发展的支撑状况和水资源对生态环境稳定的维持状况，构建了水量分配方案适应性评价指标，实现了对水量分配方案环境变化适应性的评价，进而，指导水量分配方案优化以实现最大限度的合理利用水资源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例江河水量分配方案适应性的评价方法流程图；

图2为本发明实施例江河水量分配方案适应性的评价系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种江河水量分配方案适应性的评价方法及系统，能够对江河水量分配方案的适应性进行评价，进而指导江河水量分配方案的优化。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

适应，是描述系统与环境关系的概念。具体是指系统通过内部组分之间互动互应，同时不断地与外界环境之间进行物资、能量和信息交换，使系统维持在一种稳定有序的状态。一旦这种稳定有序的状态被破坏，系统就处于不适应环境的状态。适应与不适应是比较而言的。系统原本适应于环境，由于环境变化，或系统自身变化，或者两者都变化，可能导致系统与环境不再适应。起初系统只需做些调整即可恢复适应，变化到一定阈值，系统只有建立新的结构或者行为模式，才能重新适应环境，否则就被迫解体。

将分水方案作为一个系统，其内部要素为各分水区及相关的机制、体制和制度，环境要素包括径流、泥沙、水利工程、经济社会发展等，环境变化影响最终体现在可分配水量和需水量上(包括经济社会需水和河道内生态环境需水)。分水方案适应性是指在变化环境下，通过系统内部要素相互作用动态调整各个用水地区或部门分配水量，以满足区域经济社会的可持续发展和维持生态环境稳定的水资源需求，使流域水资源-经济社会-生态环境系统处于稳定有序状态的能力。因此，可从水资源对经济社会发展的支撑情况和水资源对生态环境稳定的维持情况两个方面，从分水量与需水量是否贴近、分水比例与需水比例是否协调两个层面来评价分水方案适应性。

对于一条河流，其用水对象包括河道内和河道外用水。其中，河道内用水指河道内水资源的利用，包括水运、渔业、旅游、冲沙及河道内生态环境的用水；河道外用水指通过提、蓄、引等方式利用的河水，包括工业、农业、生活及城市生态环境用水等。通常一条河流流及多个行政区，水量分配通常是以行政区为单位分配的，本方法中分水区，就是指同一河流所涉及的河道外行政区。如黄河流经青海、甘肃、四川、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东等省区，分水区指的就是以上各行政区。

图1为本发明实施例江河水量分配方案适应性的评价方法流程图，如图1所示，本发明提供的江河水量分配方案适应性的评价方法步骤具体如下：

步骤101：确定持续支撑度，所述持续支撑度表示水量分配方案中水资源对经济社会持续发展的支撑能力；

步骤102：确定稳定维持度，所述稳定维持度表示水量分配方案中水资源维持生态环境稳定的能力；

步骤103：根据确定水量分配方案的适应性，其中，θ(t)为所述水量分配方案在t时段的适应度，σ(t)为t时段的持续支撑度，ρ(t)为t时段的稳定维持度，λ₁为所述持续支撑度的加权系数，λ₂为所述稳定维持度的加权系数。

持续支撑度的加权系数λ₁、稳定维持度的加权系数λ₂可以按照分水方案中河道外、河道内分水量占河流分水总量的比例来确定，选取区间均为[0,1]，λ₁、λ₂可以均选取0.5。

持续支撑度σ(t)、稳定维持度ρ(t)是反映水资源对经济社会持续发展支撑能力和对生态环境稳定维持能力的指标，可分别用分水方案分水量与经济社会需水的差异程度、分水方案预留水量与生态环境需水量的差异程度来表征，具体包括分水量与需水量的贴近程度、分水比例与需水比例协调程度两个方面。σ(t)、ρ(t)均是[0,1]区间数，且均为正向测度，因此，θ(t)也是[0,1]区间数，也为正向测度，即数值越大，表示适应度越高。

其中步骤101具体包括：

根据确定所述持续支撑度，其中，N(t)表示t时段河流河道外分水量与需水量的贴近度，R(t)表示t时段河流河道外分水比例与需水比例的协调度，N(t,j)为t时段j分水区分水量与需水量贴近度，q(t,j)为t时段j分水区需水量，s(t,j)为t时段j分水区分水量，s(t)为t时段河流河道外全部分水区分水总量，x(t,j)为t时段j分水区需水量占所述河流全部分水区需水总量的比例，m为分水区总数，R(t,j)为t时段第j分水区分水比例与需水比例的协调度，x₀(t,j)为t时段j分水区分水量占所述河流河道外全部分水区分水总量的比例，分别为x(t,j)和x₀(t,j)的两级最小差和两级最大差，κ为第一分辨系数，第一分辨系数的选取区间为[0,1]，可以取值为0.5。

步骤102具体包括：

根据确定所述稳定维持度，其中，ρ(t)为t时段的稳定维持度，N_e(t)为t时段河道内生态环境分水量与需水量的贴近度，R_e(t)为t时段河流河道内分水比例与需水比例的协调度，q_e(t)为t时段河道内生态环境需水量，s_e(t)为t时段河道内生态环境分水量，x_e(t)为t时段河流河道内生态环境需水量占河流需水总量的比例，x₀(t)为t时段河流河道内生态环境分水量占河流分水总量的比例，min|x_e(t)-x₀(t)|、max|x_e(t)-x₀(t)|分别表示x_e(t)、x₀(t)的最小绝对差和最大绝对差，κ'为第二分辨系数，第二分辨系数的选取区间为[0,1]，可以取值0.5。

当环境发生变化时，已有的江河水量分配方案不再适应变化后的环境，进而，需要对已有的江河水量分配方案进行优化，通过本发明提供的评价指标θ(t)计算江河水量分配方案的适应度，指导分水方案的优化。

本发明提供的江河水量分配方案适应性的评价方法通过分析水资源对经济社会发展的支撑状况和水资源对生态环境稳定的维持状况，构建了水量分配方案适应性评价指标，实现了对水量分配方案环境变化适应性的评价，进而，指导水量分配方案优化以实现最大限度的合理利用水资源。此外，可结合各年统计数据，综合反映水量分配方案的适应性情况及存在的问题，为水量分配方案优化提供重要支撑。该评价方法简单有效，实用性强，填补了我国水量分配方案适应性评价方法的空白。

本发明还提供了一种江河水量分配方案适应性的评价系统，所述系统包括：

持续支撑度确定单元201，用于确定持续支撑度，所述持续支撑度表示水量分配方案中水资源对经济社会持续发展的支撑能力；

稳定维持度确定单元202，用于确定稳定维持度，所述稳定维持度表示水量分配方案中水资源维持生态环境稳定的能力；

适应度确定单元203，用于根据确定水量分配方案的适应性，其中，θ(t)为所述水量分配方案在t时段的适应度，σ(t)为t时段的持续支撑度，ρ(t)为t时段的稳定维持度，λ₁为所述持续支撑度的加权系数，λ₂为所述稳定维持度的加权系数。

其中，持续支撑度确定单元201，具体包括：

持续支撑度确定子单元，用于根据确定所述持续支撑度，其中，N(t)表示t时段河流河道外分水量与需水量的贴近度，R(t)表示t时段河流河道外分水比例与需水比例的协调度，N(t,j)为t时段j分水区分水量与需水量贴近度，q(t,j)为t时段j分水区需水量，s(t,j)为t时段j分水区分水量，s(t)为t时段河流河道外全部分水区分水总量，x(t,j)为t时段j分水区需水量占所述河流全部分水区需水总量的比例，m为分水区总数，R(t,j)为t时段第j分水区分水比例与需水比例的协调度，x₀(t,j)为t时段j分水区分水量占所述河流河道外全部分水区分水总量的比例，分别为x(t,j)和x₀(t,j)的两级最小差和两级最大差，κ为第一分辨系数。

稳定维持度确定单元202，具体包括：

稳定维持度确定子单元，用于根据确定所述稳定维持度，其中，ρ(t)为t时段的稳定维持度，N_e(t)为t时段河道内生态环境分水量与需水量的贴近度，R_e(t)为t时段河流河道内分水比例与需水比例的协调度，q_e(t)为t时段河道内生态环境需水量，s_e(t)为t时段河道内生态环境分水量，x_e(t)为t时段河流河道内生态环境需水量占河流需水总量的比例，x₀(t)为t时段河流河道内生态环境分水量占河流分水总量的比例，κ'为第二分辨系数，min|x_e(t)-x₀(t)|、max|x_e(t)-x₀(t)|分别表示x_e(t)、x₀(t)的最小绝对差和最大绝对差。

本发明提供的江河水量分配方案适应性的评价系统通过分析水资源对经济社会发展的支撑状况和水资源对生态环境稳定的维持状况，构建了水量分配方案适应性评价指标，实现了对水量分配方案环境变化适应性的评价，进而，指导水量分配方案优化以实现最大限度的合理利用水资源。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。