[發明專利]一種基于鯨魚算法的大壩水資源分配方法

在審

• 申請號: 202210384893.9
• 申請日: 2022-04-13
• 公開（公告）號: CN114707738A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 王旭;薛彥輝;錢濤;張遠;張遠航;房子博
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;G06N3/00
• 代理公司: 寧波海曙甬睿專利代理事務所(普通合伙) 33330
• 代理人: 殷秀花

本發明主要運用了數學建模的方法，可應用于解決水資源分配及其公平問題，具體的說是一種基于鯨魚算法的大壩水資源分配方法。計算需水側的分配水量，再換算成比例，與供水側的總供水量之積即為最優水資源分配方式；采用了鯨魚優化算法，計算得到具體分配方案，本方法主要采用線性規劃的思想，將各種現實因素模型化，用數學不等式表示現實中限制因素，在限制條件范圍內求解出目標方程的最優解即為要尋求的最優分配方案。

技術領域

本發明主要運用了數學建模的方法，可應用于解決水資源分配及其公平問題，具體的說是一種基于鯨魚算法的大壩水資源分配方法。

背景技術

現提出的基于粒子群算法等的水資源分配方案大多僅單單從需求側考慮水資源的分配，往往忽略了供給側能夠提供的水量。而實際上，只有供給側的水量足夠充足才能確保需求側的需水量，當供水側水資源不充足時，申請人很難保證只從需求側出發就能夠制定出良好的水資源分配方案。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于鯨魚算法的大壩水資源分配方法，解決了現有技術中存在的問題。比如難保證只從需求側出發就能夠制定出良好的水資源分配方案。而本發明針對大壩水資源不足夠的情況給出了一種有效的供水方法策略。

一種基于鯨魚算法的大壩水資源分配方法，計算需水側的分配水量，再換算成比例，與供水側的總供水量之積即為最優水資源分配方式；采用了鯨魚優化算法，具體步驟如下：

優化配置的目的是保證經濟、社會和環境綜合效益的最佳。目標函數如下：

F(x)＝Max{f₁(x)，f₂(x)，f₃(x)}

其中，F(x)代表綜合效益。f₁(x)代表經濟效益。f₂(x)代表社會效益。f₃(x)代表環境效益。

經濟目標是使區域水電供應帶來的經濟效益最大化。目標函數如下：

式中，表示大壩c向需水單位k的j水資源用途供水的效益系數。是決策系數，代表大壩c向需水單位k提供水資源用途j供應的水量。表示大壩c向k需水單位供水的順序系數。表示大壩c向需水單位k的行業j水資源用途供水的公平系數。ω^k表示權重系數。

社會目標是盡量減少供水和需求的差異。目標函數如下：

式中，表示需水單位k的j水資源用途的需水量。WNM代表額外的需水量。

環境目標是盡量減少污染排放。目標函數如下：

式中，表示需水單位k的j水資源用途的污染系數。

水電過程滿足以下方程：

其中，表示大壩c向需水單位k的j水資源用途供應的電力。r_c表示轉化率，：

r_c＝9.81H_cη，j≠4

則限制條件：

·供水限制：

其中，W(c,k)表示大壩c分配給需水單位k的水量；

·蓄水能力限制：

其中，W_c表示大壩c最多可以供應的水量；

·用水限制：