基于Copula分析的水資源系統(tǒng)風險評估與管理方法研究.pdf

1、水資源系統(tǒng)受社會、經(jīng)濟和環(huán)境等多種因素影響，呈現(xiàn)出不確定性和復雜性。現(xiàn)有水文模擬方法難以對水文變量間的不確定性及非線性關(guān)系進行準確量化，同時傳統(tǒng)的水資源優(yōu)化模型在處理多重不確定性和非線性互動性相關(guān)問題方面也存在較大局限。論文從“水文隨機模擬-不確定性水資源優(yōu)化-風險分析”的思路出發(fā)，改進Copula函數(shù)邊緣分布的生成方法，開發(fā)了最大熵-Copula方法并進一步模擬香溪河流域的徑流量。方法克服了傳統(tǒng)的Copula函數(shù)邊緣分布需要進行線型假

2、設的局限。在此基礎上，論文開發(fā)了一種能夠直接反映變量間互動相關(guān)關(guān)系的最大熵-Copula-貝葉斯網(wǎng)絡方法，應用于開都河流域的徑流量模擬。為有效解決不確定性條件下的水資源管理與風險分析問題，量化水資源優(yōu)化配置模型中隨機參數(shù)的互動相關(guān)特征，論文將Copula函數(shù)引入聯(lián)合機會約束規(guī)劃，有效表征和處理了約束中的隨機不確定性和非線性互動性，改進了傳統(tǒng)的聯(lián)合機會約束僅能反映隨機參數(shù)線性相關(guān)關(guān)系的局限性，拓展了Copula函數(shù)在水資源系統(tǒng)不確定性分析

3、中的應用范圍。水資源管理方案的制定受決策者主觀影響明顯，為有效解決含有模糊區(qū)間雙重不確定性和隨機不確定性的水資源系統(tǒng)風險分析問題，論文引入模糊（條件）風險價值理論，開發(fā)了基于模糊（條件）風險價值的不確定性水資源優(yōu)化配置模型，實現(xiàn)了系統(tǒng)滿意度、約束可信度和風險置信水平的平衡，拓展了不確定性條件下的水資源系統(tǒng)管理和風險分析方法。論文主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新成果如下:
　　(1)提出了最大熵-Copula方法并應用于香溪河流域的月徑流量模擬，

4、分析不同的邊緣分布對流域徑流量模擬結(jié)果的影響。結(jié)果表明，最大熵-Copula方法能夠較好的擬合月徑流量的概率分布，有效捕捉月徑流量間的相關(guān)關(guān)系。香溪河流域相鄰月徑流量間存在上尾相關(guān)性，體現(xiàn)了月徑流量在極大值情況下的互動關(guān)系。比較最大熵-Copula方法與基于P-Ⅲ型分布的Copula方法，不同的邊緣分布生成手段對徑流量模擬結(jié)果影響較大。最大熵-Copula方法能夠更好的體現(xiàn)月徑流量的統(tǒng)計特征，且無需進行線型假設，與基于P-Ⅲ型分布的Co

5、pula方法相比，得到的香溪河流域徑流量模擬值更為準確。
　　(2)提出了最大熵-Copula-貝葉斯網(wǎng)絡方法，應用于開都河流域的月徑流量模擬。將最大熵-Copula方法引入貝葉斯網(wǎng)絡，能夠直接生成水文變量的概率分布、聯(lián)合分布和條件分布?；谧畲箪?Copula方法的優(yōu)勢，將先驗信息有效的反映在水文隨機模擬過程中。與最大熵-Copula方法對比，流域徑流量模擬結(jié)果更加準確，徑流量偏差得到了有效控制。
　　(3)開發(fā)了基于Co

6、pula的不確定性水資源優(yōu)化配置模型。將Copula引入到兩階段聯(lián)合概率約束規(guī)劃模型中以反映概率約束間的互動效應，實現(xiàn)水資源系統(tǒng)經(jīng)濟效益最大化的同時有效的反映梯級水庫蓄水能力約束中隨機參數(shù)間的非線性互動關(guān)系。與傳統(tǒng)的兩階段聯(lián)合概率約束規(guī)劃相比，基于Copula的不確定性隨機規(guī)劃方法在解決含有聯(lián)合機會約束的不確定性水資源系統(tǒng)規(guī)劃問題時有更好的適用性。
　　(4)開發(fā)了基于模糊（條件）風險價值的不確定性水資源優(yōu)化配置模型。模型綜合考慮