[发明专利]一种基于多元联合分布的水资源系统多重风险评估方法

说明书

本发明公开了一种基于多元联合分布的水资源系统多重风险评估方法，属于水资源风险分析领域。包括：以流域河道外累计供水缺额最小为供水目标，以流域梯级水库累计发电量最大为发电目标，以经水库调蓄后的下泄流量与自然径流的变异系数最小为生态目标，建立梯级水库多目标联合优化调度模型；根据优化调度结果辨识流域水资源供水子系统、发电子系统和环境子系统的风险指标；分别拟合上述风险指标的边缘分布函数；根据拟合得到的各风险指标的边缘分布函数，构建各子系统风险指标的多元联合分布函数；根据边缘分布函数以及多元联合分布函数，建立流域水资源系统多重条件风险评估模型，对流域水资源各系统进行多重条件风险分析评估。

技术领域

本发明属于水资源风险分析领域，更具体地，涉及一种基于多元联合分布的水资源系统多重风险评估方法。

背景技术

长江上游流域水资源系统是由供水子系统、发电子系统和环境子系统组成的复杂巨系统，以水库为枢纽的流域水资源系统难以同时满足供水子系统、发电子系统、环境子系统对水量的需求，进而导致流域水资源系统存在一定风险，如为满足水电站下泄流量，可能导致水库上游生产、生活、生态供水不足，因此，对于探究流域水资源供水、发电、环境复杂互馈关系，评估水资源系统多重风险，实现流域水资源合理利用具有重要意义。

目前针对流域水资源供水、发电、环境复杂互馈关系的研究方法主要有两种：第一种是结合GAMS优化模型和WEAP模拟模型分析方法，如“澜沧江_湄公河流域跨境水量_水能_生态互馈关系模拟.于洋等.2017”初步探明了澜沧江-湄公河流域不同情境下水量-水能-生态协同竞争关系；第二种是基于水库多目标调度模型分析方法，如“基于改进NSGA_的黄河下游水库多目标调度研究.王学斌.2017”探究了黄河下游供水效益、发电效益、生态效益间的竞争关系。

第一种方法表明水能与供水量协同发展，与生态有明显的竞争关系，但仅局限于定性分析水能与供水量、水能与生态之间的竞争协同关系，不能量化供水量与生态之间的相互作用机制；第二种方法侧重于改进NSGA-II算法以提高算法优化效率，通过分析非劣解集中缺水量、生态缺水量和发电量以解析黄河下游综合用水、生态用水和发电目标间的竞争关系，但其解析结果依赖于发电量、综合缺水量或生态缺水量代表方案的选择，受人为主观因素影响较大，选择不同的代表方案可能导致最终解析的黄河下游综合用水、生态用水和发电之间的竞争关系偏差，甚至与自然结果完全相反。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于多元联合分布的水资源系统多重风险评估方法，其目的在于，解决现有水资源系统互馈关系的研究方法受人为主观影响因素较大，且不能定量表征水资源系统内部的多重耦合互馈影响机制，造成流域水资源系统条件风险的评估准确度低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于多元联合分布的水资源系统多重风险评估方法，包括：

(1)以流域河道外累计供水缺额最小为供水目标，以流域梯级水库累计发电量最大为发电目标，以经水库调蓄后的下泄流量与自然径流的变异系数最小为生态目标，建立梯级水库多目标联合优化调度模型；

(2)采用所述优化调度模型对梯级水库进行调度，得到流域水资源供水、发电、环境多目标优化调度结果，并根据所述优化调度结果辨识流域水资源供水子系统、发电子系统和环境子系统的风险指标；

(3)分别拟合上述风险指标的边缘分布函数；

(4)根据拟合得到的各风险指标的边缘分布函数，构建供水子系统、发电子系统和环境子系统风险指标的多元联合分布函数；

(5)根据各风险指标的边缘分布函数以及所述多元联合分布函数，建立流域水资源系统多重条件风险评估模型；

(6)根据所述多重条件风险评估模型，对流域水资源供水子系统、发电子系统、环境子系统进行多重条件风险分析评估。

进一步地，所述供水目标表达式为：