[發明專利]一種基于PSR的流域水安全度量方法

在審

• 申請號: 202010330648.0
• 申請日: 2020-04-24
• 公開（公告）號: CN111415103A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 褚俊英;王浩;牛存穩;賈仰文;周祖昊;桑學鋒;劉佳嘉
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司 11001
• 代理人: 李瑾;李連生

本發明公開了一種基于PSR的流域水安全度量方法。本發明的方法是一種基于PSR、具有可操作性的流域水安全狀況動態量化技術，通過壓力、狀態、響應多準則集成，綜合量化水安全度，從而為科學認知流域水安全狀況，識別水安全的問題提供量化支撐，也為未來一定時期的流域水安全保障規劃、建設與管理提供技術支撐。

技術領域

本發明涉及環境科學技術領域，涉及流域水安全的評價，是一種基于壓力、狀態響應(Pressure-State-Response，簡稱PSR)且面向流域水資源、水環境、水生態、水災害、水管理、水設施等全要素的度量方法，可為流域綜合規劃、管理與基礎設施建設提供技術支撐。

背景技術

流域水安全是指流域水的自然循環過程不受破壞或嚴重威脅，其水質、水量、水域、水流、水能等能夠滿足流域國民經濟和社會可持續發展需要，同時流域各方利益不因資源短缺、環境污染、生態破壞、水旱災害造成嚴重損失。流域水安全是水資源、水環境、水生態和水災害的綜合效應，任何要素的變化將可能引發其他因素的連鎖反應，均會導致流域區域出現水資源短缺、水環境污染、水生態損害或水災害頻發等問題，具有相當系統復雜性與不確定性。

如何進行流域水安全進行評價，當前尚未形成統一的認識和方法，例如，國際上多注重流域水資源在可持續發展方面意義，采用數量較少、相對簡單的水資源緊缺指標(如人均水資源量和水資源開發利用程度)與水貧窮指數(包括資源、途徑、利用、能力和環境五部分)等來衡量水安全狀況。國內的研究則涉及面廣，多注重安全層面(如生命安全、經濟安全、糧食安全、生態安全、環境安全、社會安全)或從功能層面(如基本需水滿足、糧食供應保障、生態系統保護、水資源共享、災害的控制以及管理水資源)等方面采用指標進行評價。由于水安全的內涵日益豐富，系統具有復雜性和模糊性，近些年來神經網絡、模糊評價法、物元模型法、投影尋蹤法、聚類分析法等綜合評價方法得到應用。這些方法往往計算復雜，可操作性有待于提高，在實踐中尚未得到很好的應用。

發明內容

為克服現有的技術問題，本發明基于壓力、狀態響應(Pressure-State-Response，簡稱PSR)的邏輯框架，提出了一種基于PSR、具有可操作性的流域水安全狀況量化技術，以期為科學認知流域水安全狀況，識別水安全的問題提供量化支撐。本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

壓力-狀態-響應(Pressure-State-Response,PSR)是用于研究水和環境問題的系統理論。本發明創新將其引入到流域水安全評價的總體框架設計中，為流域水安全評價對象、評價指標的選取提供了基本的理論支撐。

一種基于PSR的流域水安全度量方法，包括以下步驟：

步驟A，基于PSR的流域水安全評價指標初選：流域水安全評價體系由目標層、準則層、分類層、指標層4個層次組成；其中，目標層的評價目標為“水安全”；準則層由“狀態”、“響應”和“壓力”三個項目組成，其中準則層中“狀態”項目對應分類層中的“水資源”、“水環境”、“水生態”、“水災害”4個分類指標，準則層中的“響應”項目對應分類層中的“水設施與水管理”分類指標，準則層中的“壓力”項目對應分類層中“經濟與社會”分類指標；分類層中的各個分類指標分別對應指標層中的2個或2個以上具體的評價指標；確定初選的各個評價指標，并且采集評價指標需要的數據；

步驟B，基于特定流域特征的評價指標優選：集合特定流域水問題特征以及數據可得性特征對初選的評價指標進行刪減、增設或采用統計學方法對初選的評價指標進行調整，所述統計學方法包括相關性分析、主成分分析；

步驟C，各評價指標進行歸一化處理：針對優選后各評價指標間的物理量量綱和單位不同,采用極差變換法將指標特征值進行一致無量綱化處理；

步驟D，流域水安全多指標綜合集成：通過壓力、狀態、響應多準則集成，綜合量化水安全度，具體公式如下：