[发明专利]基于D‑S证据理论的水库适应性调度方法

说明书

技术领域

本发明属于水库调度技术领域，具体涉及一种基于D-S证据理论的水库适应性调度方法。

技术背景

气候变化已经改变了水资源的时空分配和径流特性，可能加剧洪涝、干旱灾害以及水资源供需矛盾，对社会经济发展产生重要影响。水库作为有效解决水资源分配的重要工程措施，具有防洪、发电、供水、航运等功能与任务。水库调度这一非工程措施是实现兴利除害功能、完成水资源时空分布重新分配的主要方式。在气候变化条件下，原有的一致性条件不复存在，基于历史径流序列的调度方法在气候变化条件下难以满足水库兴利要求，故提出适应性调度方法，以帮助水库管理者有效应对未知的气候变化。

现有的水库适应性调度方法主要是分为以下两种：(1)将多种气象水文预测序列作为未来可能的气候变化情景，并针对每一特定情景，以水库优化调度模型为依据来研制相应的适应性调度方法；(2)将多种气象水文预测序列作为未来可能的气候变化情景，并将这些情景等概率的耦合，以此作为水库优化调度模型的输入来实现适应性调度。适应性调度方法与水库实践中的常规调度方法和基于历史径流序列的调度方法在未来时期进行模拟，通过效益等指标评价三者的表现。

但是，在现有的技术中存在如下问题：(1)目前的适应性调度方法主要是针对单一的气候变化情景，适用性存在很大的局限性，尤其是在难以准确预测气候变化的背景下；(2)未来气候变化本身是一件不确定的事情，各个预测的气候变化情景出现地可能性不一定是等概率的，并且，非一致性变化程度越剧烈的气候情景越容易造成基于历史径流序列的调度方法失效，故缺乏以各情景径流变化为依据的权重考虑。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种适用于不确定的气候变化条件下的水库适应性调度方法，该方法能够考虑径流非一致性变化的权重、兼顾多个未来气候变化情景，从而实现水库调度有效应对气候变化。

本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：

本发明提供了一种基于D-S证据理论的水库适应性调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.利用全球大气环流模型(GCMs)、降尺度技术预测未来研究时间内的气温和降水，以此预测结果作为水文模型的输入来预测径流，将来自不同GCM_s输出的径流预测结果作为多个未来气候变化情景；

步骤2.以每一个潜在的气候变化情景作为D-S证据理论中的焦元θ，进而构成D-S证据理论中的识别框架Θ，其旨于识别在未来多种可能的气候变化条件下，各个气候情景发生的概率大小；

步骤3.将等概率、由相对于历史多年平均年径流的特征参数变化构成的概率、由相比于历史同期月径流变幅构成的概率作为三条证据，定义相应的基本概率分配函数m₁、m₂和m₃；

步骤4.利用基于Jousselme距离的修正D-S合成规则，实现三条证据合成，求得各个情景的合成概率m₁₂₃，由于各个情景的互斥性，问题简化为单焦元问题，原是概率满足由下限-信任函数(Bel)和上限-似真函数(Pl)的区间，变成为一个值，上下限均等于合成概率m₁₂₃；

步骤5.各个情景的权重α等于信任函数，情景权重为下一步耦合多个情景来提取适应性调度方案提供基础；

步骤6.以所有情景的多年平均效益的加权平均值最大化为优化目标，构建水库优化调度模型，设置调度函数型式为线性，利用模拟优化法(Simulation-basedOptimization Method,SBO)对调度函数的参数进行优化，得到基于D-S证据理论的适应性调度方案。

本发明提供的基于D-S证据理论的水库适应性调度方法，还可以具有以下特征：在所述步骤2中，识别框架的表达式为：

Θ＝{θ₁,...,θ_k,...,θ_s} (1)

式中：Θ为识别框架，表明未来气候变化有S个可能的情景构成。

本发明提供的基于D-S证据理论的水库适应性调度方法，还可以具有以下特征：在所述步骤3中，

1)等概率的基本概率分配函数表达式为：

m₁(A_k)＝1/S (2)

式中：m₁(A_k)是第k个气候情景的等概率形式的基本概率分配函数；A_k表示第k个气候变化情景；S为所有可能的未来气候情景；