[发明专利]一种基于条件价值风险的用水与排污冲突协调方法

权利要求书

1.一种基于条件价值风险的用水与排污冲突协调方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，收集和统计流域水资源历史资料，得到可利用水量样本的概率分布，利用风险价值方法，按照不同概率将样本数据划分为不同情景；

步骤2，确定风险系数α，求解模型上下界，进行第一阶段决策；

步骤3，确定最大允许排污量p，求解模型上下界，进行第二阶段决策。

2.如权利要求1所述基于条件价值风险的用水与排污冲突协调方法，其特征在于：所述步骤1具体步骤如下：

风险价值方法是一种风险控制方法，被定义为在特定置信水平下，由于存在随机因素而在一段时间内的最大潜在损失，在这里表示在一定的置信水平下预期的最大来水量，用公式可表示为：

P(q≤VaR)＝β 公式(1)

公式(1)中，

P：资产价值损失小于可能损失上限的概率，在这里表示来水量概率密度函数的累计概率；

q：价值损失额，在这里表示来水量；

VaR：给定置信水平β下的预期最大来水量；

β：为风险价值方法中给定的置信水平；

在已知的流域水资源历史资料的基础上，通过数据统计拟合的方法得到来水量概率分布；运用风险价值方法，分别取不同的置信水平β，将来水量样本划分为对应确定概率的不同情景，每种情景均对应一个来水量区间。

3.如权利要求2所述基于条件价值风险的用水与排污冲突协调方法，其特征在于：所述步骤2具体步骤如下：

定义CVaR为条件价值风险，是基于风险价值方法的一个概念，用来描述经济效益损失风险，表示大于或等于VaR值的预期平均损失，风险系数α也即是CVaR的置信水平；在置信水平(α∈[0,1))下，随机变量的CVaR表示为

公式(2)中，E表示数学期望，表示该随机变量；

由于可用水量是一个随机变量，各数据及参数也往往不是一个确定的值，故该水资源管理问题可以描述为一个区间两阶段随机规划模型；为了进一步加强风险管理，目标函数引入基于CVaR的水资源管理区间两阶段随机规划，如公式(3)所示.

公式中，±表示变量或参数为某个区间内的标量，x^±表示供水目标，c^±表示单位缺水经济损失，s(ξ)^±表示缺水量，b^±表示单位用水经济效益；表示目标函数-经济效益最大化；在公式(2)和公式(3)的基础上，通过引入辅助变量v₁(ξ)和v₂(ξ)，得出上层模型和下层模型的约束条件如下所示：

上述公式中参数解释如下：

i为角标，表示用户单位序号；j为角标，表示子区序号；t为子区的数量；m为用水部门的数量；n为情景数；为子区j用户i单位用水经济效益(元/m³)；为子区j用户i单位缺水经济损失(元/m³)；为子区j用户i最小需水目标(10⁸m³)；为子区j用户i最大需水目标(10⁸m³)；ξ为某一情景；p(ξ)为情景ξ的发生概率；q_j(ξ)^±为情景ξ下，子区j的天然来水量(10⁸m³)；为情景ξ下，子区j的水资源总量(10⁸m³)；为情景ξ下，子区j的流出水量(10⁸m³)；为子区j用户i的供水目标(10⁸m³)；为情景ξ下，子区j用户i的缺水量(10⁸m³)；

表示上层模型目标函数-经济效益最大化；表示供水目标减缺水量，即实际供水量，表示下层模型目标函数，b表示单位用水经济效益，x_ji表示子区j用户i的供水目标；

公式(5)和公式(10)为可利用水量约束，即在任何情况下，某一分区的取水量不得超过该区域当年水资源总量的40％；

公式(6)和公式(11)为需水约束，即满足各用户的最低需水量，同时分配给各部门的水量不应超过其最大需水量；

公式(7)和公式(12)为CVaR技术约束，目的是进行经济目标和相关风险之间的权衡；

公式(8)和公式(13)分别为缺水约束和非负约束，即各部门的缺水量应小于其在第一决策阶段被许诺的水量，同时各变量均非负；

公式(14)为区域用水关系的约束，即水量平衡约束，不同研究案例的水量平衡约束也是不同的。