[發明專利]一種氣候變化條件下水庫適應性調度規則編制的方法

有效

• 申請號: 201610845698.6
• 申請日: 2016-09-20
• 公開（公告）號: CN107330538B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 張瑋;劉攀;馮茂源
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 肖珍

本發明公開了一種氣候變化條件下水庫適應性調度規則的編制方法，本發明同時考慮歷史多情景序列和未來多情景序列來提取水庫適應性調度規則，并以多情景平均效益和多情景平均穩健性作為優化目標：將歷史和未來資料劃分為多個情景，同時應用于適應性調度規則的編制中，實現歷史資料對適應性調度規則編制的參考性，使調度規則能夠更好地適應充滿不確定性的未來氣候條件；在目標函數中加入穩健性評價指標，最大化實現兼顧水庫歷史、未來多情景的適應性調度規則在不同氣候變化條件下的適用性，為水庫管理者編制調度決策提供了思路。本發明可廣泛應用于水庫適應性調度規則編制中，為編制科學有效的應對氣候變化的決策提供依據。

技術領域

本發明涉及水庫調度技術領域，特別涉及一種氣候變化條件下水庫適應性調度規則編制的方法。

背景技術

氣候變化會影響水文循環過程，改變水資源的時空分配和徑流特性，對經濟社會發展產生重要影響，并可能加劇洪澇、干旱災害以及水資源供需矛盾。水庫作為人類有效應對水資源分配的重要手段，具有防洪、發電、灌溉、供水、航運等功能與任務。水庫調度是水庫實現其興利除害功能、達到水資源時空分布重新分配的主要方式。在氣候變化條件下，原有的一致性條件不復存在，基于歷史徑流序列編制的調度規則在氣候變化條件下難以滿足水庫興利要求，故提出適應性調度規則，利于水庫管理者應對氣候變化。

現有的水庫適應性調度規則，主要是將未來水文氣象的情景預測資料(如：未來的氣溫、降水和徑流)作為適應性調度規則編制的依據，主要步驟為：(1)在特定的氣候排放情景(如：RCPs4.5、RCPs8.5)下，利用全球大氣環流模型(GCMs)和降尺度技術預測研究流域未來的氣溫、降水變化；(2)利用水文模型，基于降水、蒸發和徑流三者關系，預測未來徑流序列；(3)建立水庫調度優化模型，利用未來徑流序列提取適應性調度規則；(4)將基于歷史徑流序列的調度規則和適應性調度規則在未來時期進行模擬，比較效益等目標，對二者進行衡量和評價。

因此，現行方法存在的問題為：(1)在編制適應性調度規則時，僅以全球大氣環流模型(GCMs)與水文模型所預測的結果作為水庫調度優化模型的輸入，忽略了歷史資料的作用；(2)未來水文氣象模型的預測結果存在很大的不確定性；(3)現有調度規則缺乏對調度規則的穩健性評價。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明提供了一種氣候變化條件下水庫適應性調度規則編制的方法，該方法同時考慮歷史多情景序列和未來多情景序列來提取水庫適應性調度規則，并以多情景平均效益和多情景平均穩健性作為優化目標。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種氣候變化條件下水庫適應性調度規則編制的方法，包括步驟為：

步驟1：將歷史資料序列利用滑塊自助法進行分段，產生歷史多情景序列；

步驟2：利用GCMs、降尺度技術預測未來研究時間內的氣溫和降水，以此預測結果作為水文模型的輸入來預測徑流，各預測結果作為未來多情景序列；

步驟3：針對歷史多情景和未來多情景，以多情景平均效益最大化、多情景平均穩健性最大化為優化目標，構建水庫優化調度模型，設置合適的調度規則型式，利用模擬優化法對調度規則參數進行優化，得到兼顧水庫歷史、未來多情景的適應性調度規則；

步驟4：與常規調度、僅基于歷史的調度規則、僅基于未來的調度規則相比較，檢驗兼顧歷史、未來多情景的適應性調度規則的適用性。

作為優選，步驟3中所述的水庫調度優化目標如下：

a)多情景平均效益最大：

歷史情景平均效益：

未來情景平均效益：