[發明專利]一種水資源-糧食-能源-生態協同調控方法有效
| 申請號： | 202210295874.9 | 申請日： | 2022-03-24 |
| 公開（公告）號： | CN114663254B | 公開（公告）日： | 2022-10-18 |
| 發明（設計）人： | 趙勇;常奐宇;桑學鋒;李海紅;程銳;何凡;杜濤;翟家齊;秦長海;王麗珍;朱永楠;何國華;王慶明;姜珊;汪勇;劉蓉 | 申請（專利權）人： | 中國水利水電科學研究院 |
| 主分類號： | G06Q50/06 | 分類號： | G06Q50/06;G06Q50/26;G06Q10/06;G06Q10/04 |
| 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 |
| 地址： | 100048 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 水資源 糧食 能源 生態 協同 調控 方法 | ||
1.一種水資源-糧食-能源-生態協同調控方法，其特征在于，包括水糧能生協同調控模型的構建和針對某地區實際情況進行協同調控方案的優化求解；
S1，水糧能生協同調控模型的構建：
利用水資源通用調控與模擬(GWAS)軟件系統，構建所述水糧能生協同調控模型，包括水循環模塊、水資源調配模塊、糧食生產模塊、能源模塊和層次化需水預測模塊五部分；
所述水循環模塊和水資源調配模塊基于GWAS軟件系統實現，其中，水循環模塊提供該地區水資源量，并通過生態需水計算評估該地區地下水位、河湖生態健康狀況；水資源調配模塊利用水循環模塊提供的該地區水資源量，對水資源進行優化調配，達到缺水率最小、供水公平性最優，并按照分質供水原則，基于分水比實現不同水源向不同用水戶供水過程；
所述糧食生產模塊提供該地區農業需水量和糧食安全狀況；
所述能源模塊計算社會水循環“取供用耗排”全過程的耗能，包括取水耗能、供水耗能、用水耗能和排水及再生水回用耗能；
所述層次化需水預測模塊采用概率密度統計方法和基于物理機制的用水行為層次區間，對生活和工業采用層次化需水預測；
S2，協同調控方案的優化求解：
包括單方案尋優和多情景比選兩步；
(1)單方案尋優
步驟1，以缺水率最低、公平性最優和能源消耗最低為多目標，以糧食自給率、生態保障要求為目標約束條件，通過NSGA-II驅動所述水糧能生協同調控模型，得到滿足不同目標最優Pareto前沿的水資源優化配置非劣解集；
步驟2，將Pareto前沿中所有解均輸入到水糧能生協同調控模型，計算得到水糧能生四個子系統不同指標結果，不同系統評價指標下表所示；采用Max-min標準化法對每個系統的指標進行規范化處理，利用熵權法確定各指標權重，并通過綜合評價函數確定各系統的綜合評價結果；
水糧能生系統評價指標
步驟3：基于耦合度公式和水糧能生系統的整體綜合評價結果，計算水糧能生系統的耦合協調度T，通過對比Pareto前沿中不同解的耦合協調度值，確定耦合協調性最高的解為最優的水資源調控方案；
(2)多情景比選
針對水糧能生系統協同發展目標，通過設計協同性、可靠性和公平性3個性能指標，構建可以總體量化水糧能生系統可持續性新的指標——綜合協同指數；
協同性指標T的計算公式為：
式中：T為耦合協調度，C為耦合度，D為水糧能生系統的整體綜合評價結果；
可靠性指標R的計算公式為：
式中：R1、R2、R3、R4分別為水資源、糧食、能源和生態子系統的可靠性，Wuse為用水量，Wr為本地可供水量，Euse為能源使用量，Ep為本地能源生產量，Fpro為本地糧食產量，Fsafe為糧食需求量，Hsupply為生態用水量，Hneed為生態需水量；
公平性指標E的計算公式為：
式中：E為均衡率，xpk為第k個單元的缺水率，為區域平均缺水率，K為區域單元數量；
綜合協同指數的計算公式為：
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