[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

说明书

本发明公开了一种基于条件价值风险的用水与排污冲突协调方法，是一种基于条件价值风险(CVaR)的区间两阶段协调模型。该方法首先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(VaR)，按照不同概率将样本数据划分为不同情景；然后确定风险系数α，求解模型上下界，进行第一阶段决策；最后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。本发明将条件价值风险(CVaR)与区间两阶段随机规划模型(ITSP)相结合，解决水资源配置中经济效益与相关风险的权衡问题，以及经济效益与生态环境效益的协调问题。为水资源利用冲突管理、水资源的高效与持续利用提供科学支撑。

技术领域

本发明属于水利工程技术领域，涉及一种用水与排污冲突协调方法，特别涉及一种基于条件价值风险(CVaR)的用水效益与污染排放区间两阶段协调模型。

背景技术

水资源是经济可持续发展的重要资源基础，是经济增长的重要投入因素。长期以来，水资源系统中存在着各种不确定因素，包括可用水量以及各种参数的不确定性，使得管理者必须在经济目标和相关风险之间进行权衡。随着公众对可持续发展理念的广泛关注，生态环境问题也成为管理者考虑的重要因素。资料显示，我国在城市化进程中由于城市污水排放和集中处理设施缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染，再加上工业发展超标排放工业废水，对生态环境产生了极大的不利影响。通过查阅国内外相关研究现状发现，目前流域水资源综合利用的研究多集中于经济效益与污染排放之间的冲突博弈或经济效益与相关风险的协调权衡，而如何将两者进行系统全面考虑正在成为研究热点问题；在对水资源风险控制的研究中，大都采用单一区域的假设情景，模型的适用性不高。近年来，水资源短缺风险和生态环境需求的提高，加剧了水资源配置的竞争和冲突，因此，如何在兼顾经济效益和生态效益的前提下，考虑水资源系统的各种不确定性，进行更加有效的风险控制，对合理开发利用水资源、社会经济的可持续发展具有重要意义。

发明内容

在水资源管理中，负责向区域内多个用户供水的管理者经常面临以下决策问题：用户需要为来年的生产生活制定计划，因此他们需要知道自己来年的可用水量，这就需要水资源管理者根据经验数据预测综合需水量和供水能力，并给出最优的第一阶段解决方案。由于水资源系统的不确定性，第一阶段决策具有一定的风险性，如果实际供水量达不到计划供水目标，供水部门将不得不临时增加调水或减少生产规模，这将导致一定的经济损失。当可利用水量已知后，管理者进行第二阶段决策，并将缺水量作为决策变量，以弥补第一阶段决策不合理所造成的损失。同时，流域管理者需要兼顾该流域的生态环境效益。

本发明的目的是提出一种基于条件价值风险的用水与排污冲突协调方法，特别涉及一种基于条件价值风险(CVaR)的区间两阶段协调模型。该模型将条件价值风险(CVaR)与区间两阶段随机规划模型(ITSP)相结合，解决水资源配置中经济效益与相关风险的权衡问题，以及经济效益与生态环境效益的协调问题。为水资源利用冲突管理、水资源的高效与持续利用提供科学支撑。

为实现上述目的，本发明通过分析水资源系统中的不确定性因素和流域生态环境需求，根据两阶段问题实际背景，构建基于CVaR的经济效益与污染排放区间两阶段协调模型，本发明采用的技术方案包括以下步骤：

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(VaR)，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。

优选地，所述步骤1具体步骤如下：

风险价值方法(VaR)是一种风险控制方法，通常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)