[发明专利]基于模糊综合评价法的梯级水库水文生态调度效果评估方法

权利要求书

1.一种基于模糊综合评价法的梯级水库水文生态调度效果评估方法，其特征在于，基于水库生态力学指标指数处理得到，所述水库生态力学指标数据包括水文指标数据和水温；

所述梯级水库水文生态调度效果评估方法包括以下步骤：

S1对水库历史水文指标数据进行主成分分析，确定水文评价指标权重；水文评价指标权重和水温评价指标权重得到生态水力学评价指标权重；

S2基于水库历史生态水力学指标数据，构建生态水力学评价指标隶属度函数；

S3依据当前水库生态水力学指标数据，确定生态水力学评价指标的隶属度，并构建相应的模糊关系综合评价矩阵；

S4将生态水力学评价指标权重和模糊关系综合评价矩阵进行模糊合成，确定总评价向量；再依据总评价向量，基于加权平均原则进行模糊评判得到模糊综合评价值，即可判定生境适宜性等级状态。

2.根据权利要求1所述的基于模糊综合评价法的梯级水库水文生态调度效果评估方法，其特征在于，所述生态水力学水文指标数据包括水库下游鱼类产卵江段涨水时间段的流速、水位日均涨水率平均值及涨水持续时间。

3.根据权利要求2所述的基于模糊综合评价法的梯级水库水文生态调度效果评估方法，其特征在于，基于河道纵向一维水动力学-水温模型，获取与产漂流性鱼类产卵繁殖相关的生态水力学指标数据；所述河道纵向一维水动力学-水温模型包括河道一维水动力学方程((1)～(2))和河道水流一维温度对流-扩散方程(3)：

河道一维水动力学方程为：

式中，Z表示水位，m；Q表示流量，m³/s；B表示河道的水面宽，m；A表示过水断面面积，m²；L_q表示单位河长的旁侧入流量，m²/s；g表示重力加速度，m/s²；S_f表示水力比降；

河道水流一维温度对流-扩散方程为：

式中，T_w表示温度，D_L表示纵向弥散系数，m²/s；ρ表示水的密度，kg/m³；C_p表示水的比热，cal/(kg*℃)；B表示河道的水面宽，m；S表示单位表面积净热交换通量，W/m²。

4.根据权利要求1至3任一项所述的基于模糊综合评价法的梯级水库水文生态调度效果评估方法，其特征在于，步骤S1包括以下分步骤：

S11采用标准化公式对水库历史水文指标数据进行标准化处理：

式中，分别为标准化前后的第t′个样本第i个水文指标值，i＝1,2,…,m′，n′表示样本总数量；

S12由标准化处理数据构建特征参数矩阵U′：

式中，m′表示生态水力学评价指标中水文指标个数；n′表示样本总数量；

S13对特征参数矩阵U′进行奇异值分解，即U′＝S∑D^T，其中S和D均为正交矩阵，Σ为对角矩阵，对角元素即为特征参数矩阵U′的奇异值，其表达式如下式(6)：

其中奇异值是从大到小排列的，即δ₁﹥δ₂﹥…﹥δ_k…﹥δ_m′≥0，将其作为主成分分析的特征值，依据特征值大于1确定主成分的个数M；S14选取矩阵D的前M列作为降维矩阵D′，通过下式(9)计算得到各水文指标对应的主成分荷载：

k＝1,2,……，m′，l＝1,2，…，M；

S15当M＝1时，对各水文指标的主成分荷载进行归一化处理得到各水文评价指标权重；当M≥2时，对各水文指标对应的M个主成分荷载绝对值进行加权平均得到各水文指标的主成分荷载加权平均结果，再对各水文指标的主成分荷载加权平均结果进行归一化处理得到各水文评价指标权重；各水文评价指标权重与水温评价指标权重一起构成生态水力学评价指标权重向量ω。