[发明专利]一种区域地表水资源预测模拟及其优化配置方法

说明书

本发明公开了一种区域地表水资源预测模拟及其优化配置方法，包括以下步骤：步骤一、针对研究区的进行数据收集，构建流域水文模拟模型—SWAT模型；步骤二、收集未来气象数据，并将其输入到已率定验证好的SWAT模型中，对研究区气候变化背景下区域地表水资源量进行预测模拟；步骤三、将气候变化背景下区域地表水资源预测模拟模型整合到区间多目标优化模型中；步骤四、求解气候变化背景下区域地表水资源区间多目标优化配置模型；有益效果是，能够在预测未来区域地表水资源量的基础上，得到不同气候变化情景下满足发电、供水、弃水目标的水库水资源配置方案。

技术领域

本发明涉及区域地表水资源优化配置技术领域，特别是一种区域地表水资源预测模拟及其优化配置方法。

背景技术

区域地表水资源在促进社会经济发展和保护生态系统方面具有重要意义；水库作为一种有效的工程措施，在地表水资源的供应与调节过程中发挥着关键作用；然而，气候变化通过影响气象要素对地表水资源(如水库流域可用水资源量)产生了重大影响，并且近年来影响愈发显著，给水库流域可用水资源的预测带来了很大的压力，甚至造成了缺水风险；如何在气候变化下对水库流域可用水资源进行预测模拟以及优化配置成为水资源管理研究中的重要问题；

同时，水库流域区域地表水资源的管理过程极其复杂，具有多目标性与不确定性；例如，水库通常具有发电、供水、生态调节等多种服务功能，这就导致了水库在运行过程中需要满足多个目标；同时，由于信息收集的不完全和系统的复杂性，多个参数难以给出确定的值；进而显著影响优化配置方案的可靠性；此外，气候变化可能加剧这些不确定性和复杂性，从而可能导致一些社会经济问题，如区域供水不稳定和下游生态系统恶化等；

因此，有效处理气候变化下系统的不确定性和复杂性，已成为库区地表水资源研究的重点和难点；有必要提出一些先进的模型来支持水资源的预测模拟和优化配置，这对确保区域供水安全和社会经济的可持续发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种区域地表水资源预测模拟及其优化配置方法。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种区域地表水资源预测模拟及其优化配置方法，包括以下步骤：

步骤一、针对研究区的进行数据收集，构建流域水文模拟模型—SWAT模型；

步骤二、收集未来气象数据，并将其输入到已率定验证好的SWAT模型中，对研究区气候变化背景下区域地表水资源量进行预测模拟；

步骤三、将气候变化背景下区域地表水资源预测模拟模型整合到区间多目标优化模型中，形成气候变化背景下区域地表水资源区间多目标优化配置模型；

步骤四、求解气候变化背景下区域地表水资源区间多目标优化配置模型，得到考虑未来气候变化、系统不确定性和多目标性的区域地表水资源优化配置方案。

对本技术方案的进一步补充，步骤一中，研究区的数据包括：研究区的数字高程数据、水文数据、气象数据、土地利用数据、土壤类型数据，构建SWAT模型的步骤包括：子流域划分、水文响应单元划分、输入气象数据、参数敏感性分析、模型率定及验证。

对本技术方案的进一步补充，步骤二中，基于实测水文数据对构建的SWAT模型进行率定验证，并收集不同温室气体排放情景下的规划年逐日降雨量、逐日最低气温、逐日最高气温输入已率定验证好的SWAT模型中，预测模拟出气候变化背景下区域地表水资源量。

对本技术方案的进一步补充，步骤三中，将RCP气象情景、SWAT模型、区间线性规划、多目标规划耦合在一个框架内，构建气候变化背景下区域地表水资源区间多目标优化配置模型。

对本技术方案的进一步补充，所构建的区间多目标优化配置模型包括：目标函数、决策变量和约束条件，并以水库分配给发电的用水量、水库库内取水量、弃水量为决策变量，以水库水力发电量最大化、水库库内取水量产生的经济效益最大化、弃水量最小化为目标函数。