[发明专利]一种基于鲸鱼算法的大坝水资源分配方法

说明书

本发明主要运用了数学建模的方法，可应用于解决水资源分配及其公平问题，具体的说是一种基于鲸鱼算法的大坝水资源分配方法。计算需水侧的分配水量，再换算成比例，与供水侧的总供水量之积即为最优水资源分配方式；采用了鲸鱼优化算法，计算得到具体分配方案，本方法主要采用线性规划的思想，将各种现实因素模型化，用数学不等式表示现实中限制因素，在限制条件范围内求解出目标方程的最优解即为要寻求的最优分配方案。

技术领域

本发明主要运用了数学建模的方法，可应用于解决水资源分配及其公平问题，具体的说是一种基于鲸鱼算法的大坝水资源分配方法。

背景技术

现提出的基于粒子群算法等的水资源分配方案大多仅单单从需求侧考虑水资源的分配，往往忽略了供给侧能够提供的水量。而实际上，只有供给侧的水量足够充足才能确保需求侧的需水量，当供水侧水资源不充足时，申请人很难保证只从需求侧出发就能够制定出良好的水资源分配方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于鲸鱼算法的大坝水资源分配方法，解决了现有技术中存在的问题。比如难保证只从需求侧出发就能够制定出良好的水资源分配方案。而本发明针对大坝水资源不足够的情况给出了一种有效的供水方法策略。

一种基于鲸鱼算法的大坝水资源分配方法，计算需水侧的分配水量，再换算成比例，与供水侧的总供水量之积即为最优水资源分配方式；采用了鲸鱼优化算法，具体步骤如下：

优化配置的目的是保证经济、社会和环境综合效益的最佳。目标函数如下：

F(x)＝Max{f₁(x)，f₂(x)，f₃(x)}

其中，F(x)代表综合效益。f₁(x)代表经济效益。f₂(x)代表社会效益。f₃(x)代表环境效益。

经济目标是使区域水电供应带来的经济效益最大化。目标函数如下：

式中，表示大坝c向需水单位k的j水资源用途供水的效益系数。是决策系数，代表大坝c向需水单位k提供水资源用途j供应的水量。表示大坝c向k需水单位供水的顺序系数。表示大坝c向需水单位k的行业j水资源用途供水的公平系数。ω^k表示权重系数。

社会目标是尽量减少供水和需求的差异。目标函数如下：

式中，表示需水单位k的j水资源用途的需水量。WNM代表额外的需水量。

环境目标是尽量减少污染排放。目标函数如下：

式中，表示需水单位k的j水资源用途的污染系数。

水电过程满足以下方程：

其中，表示大坝c向需水单位k的j水资源用途供应的电力。r_c表示转化率，：

r_c＝9.81H_cη，j≠4

则限制条件：

·供水限制：

其中，W(c,k)表示大坝c分配给需水单位k的水量；

·蓄水能力限制：

其中，W_c表示大坝c最多可以供应的水量；

·用水限制：