[发明专利]一种基于SD-MOP模型下的水资源优化方法

权利要求书

1.一种基于SD-MOP模型下的水资源优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，区域调查，通过查阅相关统计资料，掌握应城市的水资源概况及其开发利用现状，并初步了解应城市经济社会发展目标，从而明确水资源系统对社会经济支撑能力存在限度的根本原因；

步骤S2，对水资源承载力系统分析，通过将水资源承载力划分为6个子系统，分别为水资源子系统、工业用水子系统、农业用水子系统、生活用水子系统、生态用水子系统和水污染子系统，利用系统动力学原理，对各子系统之间及其内部要素的相互关系进行分析；

步骤S3，建立计算机仿真SD模型，SD模型需要完整地描述系统内各组成部分之间相互作用的非线性关系、复杂的因果反馈关系R_jk的基础上，把系统划分成若干个相互关联的子系统(P)，其描述关系式如下：

S＝(P，R_jk)

P＝{P_i|i∈I}

R_jk＝{r_jk|j∈J，k∈K且J+K＝I}

式中：

S——整个系统；

P——系统S中的子系统，它们可能属于同一层次或不同层次；

R_jk——关系矩阵，描述各子系统间的关系，一般是非线性的；

步骤S4，对模型进行调试与检验，需要保证模型的正确性和精确度，在完成模型构建后，需要对模型进行检验，系统动力学模型的检验方法可分为：直观检验、运行检验、历史检验、灵敏度分析4种；

步骤S5，模拟结果处理，在社会发展中，水资源对经济和环境的支持能力阈值要越大越好，对水资源承载力的研究，就是旨在寻找使水资源对经济、环境、生态等具有较大承载力的发展对策，从而保证区域的可持续发展能力，根据主要变量的模拟结果，采用层次分析法来确定不同变量的权重，从而计算出不同时间不同方案下的水资源承载力；

步骤S6，分析优选方案，通过决策变量的改变来确定不同的方案，模拟应城市的社会发展变化情况及供水、需水量的变化，得出不同方案下水资源系统主要变量的模拟值，通过对模拟值的分析处理，结合层次分析法赋予的指标权重，对应城市水资源承载力变化趋势进行了预测，并对比分析优选出最佳方案。

2.根据权利要求1所述的一种基于SD-MOP模型下的水资源优化方法，其特征在于：所述步骤S3中，对SD系统关系式进一步描述，一般将子系统划分为两类：良结构子系统和非良结构子系统，良结构子系统一般由一个或若干个基本单元一阶反馈回路组成，对它们的描述一般用流位变量、流率变量和辅助变量以及其他数学函数、逻辑函数、延迟函数以及常数等，根据系统动力学模型变量与方程的特点，定义变量并给出数学描述如下：

式中：

L——流位变量向量

R——流率变量向量

A——辅助变量向量

——纯速率向量

T——转移矩阵

W——关系矩阵

此微分方程是系统动力学的根本方程。

LET——流位变量

RAT——流率变量。

3.根据权利要求1所述的一种基于SD-MOP模型下的水资源优化方法，其特征在于：所述步骤S3中，SD模型包括流量变量方程：

能对输入和输出变量进行积累的变量称为流位变量，在系统动力学中计算流位变量的方程称为流位变量方程；

流位变量方程的形式为：

LEV(t)＝LEV(t-Δt)+Δt×[R₁(t-Δt)-R₂(t-Δt)](Δt＞0)

R₁(t)、R₂(t)分别为流入速率和流出速率，统称为流率；

在系统动力学模型建立中，只要确定了流位流率系、流位变量初始值，那么对应的流位变量数学方程就确定了，由上式可知，在流位变量方程中代表输入与输出的变量称为流率，它由流率方程求出。