考虑多项偏差的流量时间序列生态友好度计算方法及系统与流程

本发明属于水资源优化管理的，具体涉及一种考虑多项偏差的流量时间序列生态友好度计算方法及系统。

背景技术：

1、生态友好型水库调度是旨在适应生态要求的水库调度方式，常以电站效益最佳和生态保护为目标，其中生态目标通常贯穿全年。传统的水库调度方法在设定生态目标函数时，通常仅考虑单一生态流量，如最小生态流量、调度后流量与天然流量的偏差等。然而，在应用中，单一的生态流量无法准精准刻画出库流量对下游河道的友好度，故需要综合考虑多项生态基准流量，以更全面地平衡生态需求。当出库流量突破生态约束流量的上限或下限时，对下游河道的生态而言均产生不利影响；同时，若出库流量与适宜生态流量之间的偏差较大，同样也会对生态目标造成威胁。因此，有必要提出一种更有效的方法，通过考虑多项流量偏差，确立更精准的水库生态调度目标，并根据水库出库流量量化对下游河道的生态友好度。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种考虑多项偏差的流量时间序列生态友好度计算方法，本发明考虑了多项流量偏差情况，更全面地反映了水库调度的生态需求。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、一种考虑多项偏差的流量时间序列生态友好度计算方法，包括如下步骤：

4、步骤1、收集调度时期各时段水库的出库流量数据和下游河道需水数据；

5、步骤2、以步骤1中收集的下游河道需水数据为基准，计算出库流量与其之间的偏差；

6、步骤3、基于层次分析法计算下游河道需水数据的权重；

7、步骤4、根据步骤2得到的偏差数据以及步骤3得到的对应权重构建生态调度目标函数。

8、进一步地，收集下游河道需水数据包括收集水库下游河道调度时期各时段内的生态流量约束的上限生态流量约束的下限适宜生态流量其中，t表示调度时段粒度。

9、进一步地，步骤2在计算偏差时，根据出库流量与步骤1中收集的三种生态流量数据之间的关系，分别计算出库流量与三者之间的偏差。

10、进一步地，步骤2中偏差的计算方法为：

11、当计算时段的出库流量大于生态约束流量上限时，超过上限的偏差流量为：出库流量超过生态约束上限的流量，即此时低于下限的偏差流量以及出库流量与适宜生态流量的偏差流量均为0；

12、当计算时段的出库流量小于生态约束流量下限时，低于下限的偏差流量为：出库流量低于生态约束下限的流量，即此时超过生态约束上限的偏差流量以及出库流量与适宜生态流量的偏差流量均为0；

13、步骤2.3，当计算时段的出库流量在生态约束流量的上下限之间，且不等于适宜生态流量时，出库流量与适宜生态流量的偏差流量为二者之间的差值即此时若出库流量qout与适宜生态流量qe相等，则出库流量与适宜生态流量之间的偏差流量为0，即

14、分类计算各方案下，偏差流量对应的时段t内的水量w，即wsup、wund、wnor：

15、

16、

17、

18、其中，wsup为所有超过生态约束上限的偏差水量；wund为所有低于生态约束下限的偏差水量；wnor为所有出库流量与适宜生态流量之间的偏差水量，yt为第t时段的时段长度，t表示调度总时间。

19、进一步地，步骤3具体实现方法如下：

20、步骤3.1，构建层次结构，其中，层次结构的上层为目标层n，下层为方案层n1；

21、步骤3.2，构造方案层n1的判断矩阵m，对方案层n1的各元素进行两两比较，根据其在一个准则下的重要性或优劣来确定相对权重；

22、步骤3.3，根据判断矩阵的比较结果，通过特征向量法计算每个方案的权重，

23、步骤3.4，对判断矩阵进行一致性检验，如果一致性比例cr<0.1，则认为判断矩阵满足一致性检验，即将步骤3.3中计算的权重作为最终的权重，否则返回步骤3.2重新构造判断矩阵进行计算。

24、进一步地，目标层n为调整流量权重层。

25、进一步地，方案层n1包括三种方案，分别为：

26、第一种方案、将出库流量qout控制在约束流量上限以下；

27、第二种方案、将出库流量qout控制在约束流量下限以上；

28、第三种方案、将出库流量qout调整至适宜生态流量qe，即

29、进一步地，步骤3.3实现方式如下：

30、步骤3.3.1，计算判断矩阵m1每一列的平均值，记为其中，n为列数，n＝1,2,3,…，得到新的归一化矩阵mnor；

31、步骤3.3.2，对mnor按行求和，行和记为其中，m为行数，m＝1,2,3,…；

32、步骤3.3.3，各行和除以mnor中所有元素总和sumele，所得结果即为权重α1、α2、α3。

33、进一步地，步骤3中，生态调度目标函数的得到最终表达式为：

34、wmst＝α1*wsup+α2*wund+α3*wnor；

35、α1、α2、α3分别为步骤3中计算的权重。

36、本发明的另一个目的是提供一种用于实现上述的考虑多项偏差的流量时间序列生态友好度计算方法的系统，包括：

37、数据采集模块，用于收集调度时段内水库的出库流量数据和下游河道需水数据；

38、偏差计算模块，用于根据数据采集模块中收集的下游河道需水数据为基准，计算出库流量与其之间的偏差；

39、权重确定模块，用于基于层次分析法计算下游河道需水数据的权重；

40、生态调度目标函数构建模块，用于根据偏差计算模块得到的偏差数据以及权重确定模块得到的对应权重构建调度时段内生态调度目标函数。

41、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

42、1.多因素综合考虑：与传统方法只考虑单一的生态流量，本发明在设置生态调度目标时，考虑了多项流量偏差情况，能够更全面和精确地反映水库调度的生态需求；

43、2.精确的权衡与决策：通过流量权重赋值，使得调度决策更准确地平衡了生态需求，提高了水库生态系统的健康状况；

44、3.自适应性调整：由于权重系数可以根据情况进行调整，本发明具有一定的灵活性，适用于不同类型的水库和管理目标。

技术特征：

1.一种考虑多项偏差的流量时间序列生态友好度计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的考虑多项偏差的流量时间序列生态友好度计算方法，其特征在于，收集下游河道需水数据包括收集水库下游河道调度时期各时段内的生态流量约束的上限生态流量约束的下限适宜生态流量其中，t表示调度时段粒度。

3.根据权利要求2所述的考虑多项偏差的流量时间序列生态友好度计算方法，其特征在于，步骤2在计算偏差时，根据出库流量与步骤1中收集的三种生态流量数据之间的关系，分别计算出库流量与三者之间的偏差。

4.根据权利要求3所述的考虑多项偏差的流量时间序列生态友好度计算方法，其特征在于，步骤2中偏差的计算方法为：

5.根据权利要求4所述的考虑多项偏差的流量时间序列生态友好度计算方法，其特征在于，步骤3具体实现方法如下：

6.根据权利要求5所述的考虑多项偏差的流量时间序列生态友好度计算方法，其特征在于，目标层n为调整流量权重层。

7.根据权利要求5所述的考虑多项偏差的流量时间序列生态友好度计算方法，其特征在于，方案层n1包括三种方案，分别为：

8.根据权利要求5所述的考虑多项偏差的流量时间序列生态友好度计算方法，其特征在于，步骤3.3实现方式如下：

9.根据权利要求4所述的考虑多项偏差的流量时间序列生态友好度计算方法，其特征在于，步骤3中，生态调度目标函数的得到最终表达式为：

10.一种用于实现权利要求1-9任意一项所述的考虑多项偏差的流量时间序列生态友好度计算方法的系统，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开了一种考虑多项偏差的流量时间序列生态友好度计算方法及系统，包括：步骤1、收集调度时期各时段内水库的出库流量数据和下游河道需水数据；步骤2、以步骤1中收集的下游河道需水数据为基准，计算出库流量与其之间的偏差流量，并转化为水量；步骤3、基于层次分析法计算步骤2中偏差水量的权重；步骤4、根据步骤2得到的偏差数据以及步骤3得到的对应权重构建生态调度目标函数；还提供了实现上述方法的系统。本发明在设置生态调度目标时，考虑了多项流量偏差情况，能够更全面和精确地反映水库调度的生态需求。技术研发人员：万正喜,陈福球,王康乐受保护的技术使用者：国网新源集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9