一种水资源开发利用控制红线的动态管理方法与流程

本发明涉及水资源管理领域，具体涉及一种水资源开发利用控制红线的动态管理方法。
背景技术：
：水资源开发利用控制红线是最严格水资源管理制度的重要组成，目前的水资源开发利用控制红线反映了在多年平均条件下对用水总量的约束，针对的是多年平均来水频率情境，不同来水频率中水资源开发利用控制红线的适应性管理以及用水总量控制指标核算研究是当前水资源管理中的研究热点，也是实行最严格水资源管理制度的重要科技需求。在目前实践当中，对于不同来水频率，在水资源开发利用控制红线的执行和考核过程中，采取的主要措施是对代表多年平均水平的水资源开发利用控制红线进行调整，用调整后的用水总量指标对当前的取用水量进行考核。然而，从对用户取用水行为的约束性上来说，即使设定了不同来水频率下的用水总量控制指标，如果没有径流预报措施，则只能在年底对用水总量进行考核，对当年实际发生的取用水过程的约束性极为有限，导致水资源开发利用控制红线的适应性和约束性大大降低。有鉴于此，急需提高水资源开发利用控制红线在水资源管理过程中的适应性和约束性。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是如何有效的提高水资源开发利用控制红线在水资源管理过程中的适应性和约束性问题。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种水资源开发利用控制红线的动态管理方法，包括以下步骤：对历史径流数据进行聚类分析，并确定当前月份径流所属的聚类，在不同来水频率用水总量初始指标库中，选取当前月份径流所属聚类对应的来水频率下的用水总量初始指标，作为当前月份的初始用水指标；采用序贯决策方法，在当前月份结束后，根据当前月份的实际径流和历史径流数据，预报下一月份的径流，并确定下一月份的初始用水指标；将当前月份的初始用水指标与实际用水量作差得到的盈余量顺延至下一月份，与下一月份的初始用水指标相加，作为下一月份的最终预报用水总量控制指标。在上述技术方案中，采用模糊c均值聚类算法对历史径流数据进行聚类分析，各聚类组成聚类中心。在上述技术方案中，在所述聚类中心的基础上，采用逐月相关系数分析的方法，利用以下公式确定所述当前月份径流所属聚类对应的来水频率：r=Σi=1n(Xi-X‾)(Yi-Y‾)Σi=1n(Xi-X‾)2Σi=1n(Yi-Y‾)2]]>式中，X为实测历史径流过程，Y为每一个聚类对当前月份的径流过程，n为采用的历史径流的月份个数，n＝4；通过计算历史径流过程与各聚类的相关系数，根据相关系数最大的聚类确定所述当前月份径流所属的来水频率。在上述技术方案中，所预报年份的所述不同来水频率用水总量初始指标库的确定过程包括以下步骤：基于水资源配置模型，根据区域内水库的调蓄能力、需水水平、不同来水频率和所述当前月份径流所属聚类对应的来水频率，在典型来水频率用水总量控制指标库中选取对应来水频率下的用水总量控制指标，作为所述当前月份的用水总量初始指标。在上述技术方案中，在所述当前月份结束后，根据所述当前月份出入境断面的实测流量，利用面向用水总量控制的水循环模拟技术复核所述当前月份的实际用水量。在上述技术方案中，所述聚类包括丰水年、平水年、偏枯年和特枯年。在上述技术方案中，所述当前月份为预报年份的起始月份时，所述当前月份的初始用水指标为所述当前月份的最终预报用水总量控制指标。本发明在径流模糊聚类预报以及来水频率预报的基础上，结合不确定性动态系统优化决策方法，通过建立逐月来水频率预报模型，复核各月实际用水量对逐月的初始用水指标进行滚动修正，实现了预报加复核的双向约束下逐月用水总量控制指标的序贯决策，实现了逐月用水总量控制指标的弹性管理，能够在水资源管理过程中有效地提高水资源开发利用控制红线的适应性和约束性，具有很高的实用价值。附图说明图1为本发明实施例提供的一种水资源开发利用控制红线的动态管理方法流程图；图2为本发明实施例提供的具体实现方法流程图。具体实施方式针对水资源开发利用控制红线在不同来水频率的适应性管理问题，本发明将水资源开发利用控制红线管理的过程概化为序贯决策过程，体现出水资源管理系统的动态性、水资源管理系统下一时段的随机性以及决策的序贯型，具体地，本发明在径流模糊聚类预报以及来水频率预报的基础上，结合不确定性动态系统优化决策方法，通过建立逐月来水频率预报模型，复核各月实际用水量对逐月的初始用水指标进行滚动修正，实现了预报加复核的双向约束下逐月用水总量控制指标的序贯决策，实现了逐月用水总量控制指标的弹性管理，能够在水资源管理过程中有效地提高水资源开发利用控制红线的适应性和约束性，具有很高的实用价值。下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细的说明。本发明实施例提供了一种水资源开发利用控制红线的动态管理方法，如图1所示，具体包括以下步骤：S1、对历史径流数据进行聚类分析，并确定当前月份径流所属的聚类，在不同来水频率用水总量初始指标库中，选取当前月份径流所属聚类对应的来水频率下的用水总量初始指标，作为当前月份的初始用水指标。S2、采用序贯决策方法，在当前月份结束后，根据当前月份的实际径流和历史径流数据，预报下一月份的径流，并确定下一月份的初始用水指标。S3、将当前月份的初始用水指标与实际用水量作差得到的盈余量顺延至下一月份，与下一月份的初始用水指标相加，作为下一月份的最终预报用水总量控制指标。在上述步骤S1中，采用模糊c均值聚类算法对历史径流数据进行聚类分析，将历史逐月径流数据划分为四类，分别为丰水年、平水年、偏枯年及特枯年四个聚类的聚类中心，用于判断未来月份的径流所属的来水频率，由于径流聚类预报需要从上个年度的最后四个月开始，所以模糊c均值聚类算法是从上一年度的9月至当年的12月，算法收敛后，得到如表1所示的聚类中心。表1.聚类中心。在聚类中心的基础上，采用逐月相关系数分析的方法，利用以下公式来确定当前月份径流所属聚类对应的来水频率：r=Σi=1n(Xi-X‾)(Yi-Y‾)Σi=1n(Xi-X‾)2Σi=1n(Yi-Y‾)2]]>式中，X为实测历史径流过程，Y为每一个聚类对当前月份的径流过程，n为采用的历史径流的月份个数，本方案采用历史径流的月份个数为4，所以式中n＝4；通过计算历史径流过程与四个聚类的相关系数，根据相关系数最大的聚类来确定当前月份径流所属的来水频率。所预报年份的不同来水频率用水总量初始指标库的确定过程包括以下步骤：基于水资源配置模型，根据区域内水库的调蓄能力、需水水平、不同来水频率和当前月份径流所属聚类对应的来水频率，在典型来水频率用水总量控制指标库中选取对应来水频率下的用水总量控制指标，作为当前月份的用水总量初始指标。当年不同来水频率用水总量初始指标库如表2所示，该表用于在当年用水条件下，确定不同来水频率的逐月用水总量初始指标。考虑水资源开发利用控制红线是一种约束性控制指标，所以在丰水年份，水资源充足的情况下，不再单独设定丰水年的水资源开发利用控制红线，而采用平水年的水资源开发利用控制红线作为约束。表2.不同来水频率用水总量初始指标库。月份平水年75％95％1月2.202.382.072月2.202.382.073月2.642.852.484月3.083.332.905月3.523.803.316月3.964.283.727月3.964.283.728月3.964.283.729月3.523.803.3110月3.083.332.9011月2.642.852.4812月2.202.382.07在上述步骤S3中，在当前月份结束后，根据当前月份出入境断面的实测流量，利用面向用水总量控制的水循环模拟技术复核当前月份的实际用水量，核算当前月份的初始用水指标与实际用水量作差得到的盈余量，将盈余量顺延至下一月份，并与下一月份的初始用水指标相加得到下一月份的最终预报用水总量控制指标，如表3所示，为逐月来水频率预报、初始用水指标、实际用水量和预报用水总量控制指标的滚动修正结果。表3.逐月来水频率预报、初始用水指标、实际用水量和预报用水总量控制指标的滚动修正结果。从表3可以看出，预报用水总量控制指标随着根据来水频率预报确定的初始用水指标和实际用水量的产生而发生变化，7月之前实际用水量小于初始用水指标，所以最终的预报用水总量控制指标不断与盈余量相加而增加，并且在后期用水量较大并超过初始用水指标的时段，由于对预报用水总量控制指标不断的修正，也保障了当年用水量处于用水总量控制指标的范围内。现对本方案的实现方法进行举例说明，如图2所示，具体包括以下步骤：S101、以上一年度9、10、11和12月份的径流数据为初始数据。S102、预报当年1月份的径流，采用模糊c均值聚类算法对9、10、11和12月份的径流数据进行聚类分析，得到聚类中心。S103、在聚类中心的基础上，采用逐月相关系数分析的方法，确定当年1月份径流所属聚类对应的来水频率。S104、在不同来水频率用水总量初始指标库中选择对应来水频率下当年1月份的用水总量初始指标。S105、将对应来水频率下当年1月份的用水总量初始指标作为1月份的初始用水指标。S106、在当年1月份结束后，根据1月份的实际径流，结合上一年度10、11、12月份径流数据，滚动预报2月份的径流，并确定2月份初始用水指标。S107、同时根据1月份初始用水指标(即1月份的最终预报用水总量控制指标)与1月份实际用水量之间的差值得到1月份的盈余量。S108、将1月份的盈余量顺延至2月份，并与2月份初始用水指标相加，作为2月份的最终预报用水总量控制指标。之后依次类推，当每个月份结束后，确定下一个月份的预报用水总量控制指标。本方案利用基于径流聚类预报与出入境断面复核双向约束的时程滚动修正的序贯决策方法，根据历史径流观测资料以及实际用水量的监测数据，滚动确定年内逐月的预报用水总量控制指标，径流聚类预报可以在一定可信度上对当月的来水频率做出预知，是实现不同来水频率下用水总量控制的基础，基于耗水控制的水资源配置技术则可以对典型来水频率用水总量控制指标库进行指标分解，形成不同来水频率用水总量初始指标库，将其与径流聚类预报相结合，提升了水资源开发利用控制红线的适应性，使其不止局限于年末的指标考核，而是在每个月实时用水行为的约束中发挥了作用。本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3