[发明专利]一种适应气候变化的水资源随机规划方法

说明书

本发明公开了属于水资源管理技术领域的一种适应气候变化的水资源随机规划方法，包括步骤：A、耦合统计降尺度方法和水文模型，在未来气候变化数据的基础上，预测流域内的可用水资源量；B、以水资源利用效益最大化为目标，以可用水资源量、水资源需求量、生态用水保护、技术要求等为约束条件，构建水资源优化配置模型。C、采用区间交互式算法将所述优化模型拆解为上界线性子模型和下界线性子模型，进行模型的优化求解。本发明能综合考虑社会经济目标和生态保护，预测气候变化背景下的水资源演变趋势，为可持续性水资源调控提供更加科学可靠的数据输入，为水资源管理者提供更加强健的决策支持。

技术领域

本发明属于水资源管理技术领域，具体涉及一种适应气候变化的水资源随机规划方法。

背景技术

水资源合理调控对于开发利用水资源具有重要作用，而水资源优化配置是合理调控水源到不同用户用水的重要方法。传统的水资源优化配置方案主要注重发挥水资源的社会经济功能，力求经济效益最大化，忽视了河道内外以及下游的生态需水要求。此外，传统的水资源优化配置技术主要是建立在对历史数据的分析，采用统计学或经验法预测水资源量，更多的注重过去和当前的径流变化规律，很少考虑未来气候变化下长时间序列的径流变化对水资源配置的影响。气候变化对水资源的影响是毋庸置疑的。过去关于气候变化对水资源的影响主要集中在评估气候变化对水资源安全的影响，或是从经济学工程学等角度宏观的阐释应对气候变化的水资源适应对策，为研究水资源在气候变化条件的趋势奠定了基础；但是如何针对气候变化进行科学的水资源优化配置，实现水资源开发利用的可持续性发展，并没有给出具体有效的可行方案。此外，流域水资源系统一个动态的、不确定性的复杂系统；由于自然过程的随机性，导致水资源量充满随机不确定性；因为人类认识世界的主观性，导致数据的获取和模型的构建存在不精确性。而传统的水资源系统很少研究不确定性条件下的气候变化对水资源配置影响，也缺少能有效地反映系统动态、多元、时空等特征的模型，所有这些问题已成为严重制约水资源合理配置研究的重要瓶颈。

因此急需一种以气候变化为前提，在探究气候变化对长时间序列的水资源量影响的基础上，同时考虑到系统的动态性、随机性、多用户等特征，且开发基于区间两阶段的随机规划方法。

需要一种以经济发展与生态保护效益最大化为目标，综合考虑水资源供需平衡约束、需水量约束、生态保障用水约束和非负等约束，构建一种适应气候变化的水资源随机规划模型，探讨气候变化下的水资源优化配置方案，为水资源管理者提供决策支持依据。

发明内容

针对背景技术中提到的不足，本发明公开了一种适应气候变化的水资源随机规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A、耦合统计降尺度方法和水文模型，在流域水文气象站点观测数据以及全球气候模式提供的未来气候变化数据的基础上，预测流域内的可用水资源量；

步骤B、以水资源利用效益最大化为目标，以可用水资源量、水资源需求量、生态用水保护、技术要求等为约束条件，构建水资源优化配置模型。

步骤C、采用区间交互式算法将水资源优化配置模型拆解为上界线性子模型和下界线性子模型，进行水资源优化配置模型的进一步优化求解。

所述步骤A又包括：

步骤A1：选取逐步聚类统计降尺度方法，将全球气候模型模拟的历史气象变量，作为逐步聚类方法的预测变量；而观测的站点气象要素作为逐步聚类方法的预测因子；将预测变量和预测因子组成逐步聚类降尺度模型的关系矩阵；

步骤A2：通过统计检验，将关系矩阵进行一系列分割和合并，构建全球气候模型模拟数据与流域尺度的气象数据的统计关系树；

步骤A3：把大尺度、低分辨率的全球气候模型输出未来气候信息输入到形成的统计关系树中，将其转化为能够输入到水文模型的区域尺度的地面气候变化信息；

步骤A4：将生成的区域尺度的地面气候变化信息驱动水文模型，输出可用水资源量。