二型模糊分析法用于水文模擬與水資源配置.pdf

1、人口的持續(xù)增長以及工業(yè)化進(jìn)程的加快帶來了水資源需求的不斷上升，水資源供需矛盾突出，導(dǎo)致了一系列生態(tài)環(huán)境問題。如何將水資源系統(tǒng)特征及其內(nèi)在聯(lián)系抽象到數(shù)學(xué)模型中，定量表征水資源系統(tǒng)中存在的復(fù)雜不確定性信息，是實現(xiàn)水資源優(yōu)化配置的關(guān)鍵問題。因此，本文在辨識水資源系統(tǒng)復(fù)雜性的基礎(chǔ)上，引入二型模糊集表征系統(tǒng)中存在的雙重模糊信息，開發(fā)一系列二型模糊方法應(yīng)用于水資源管理。
　　具體包括:
　　(1)二型模糊抽樣模擬方法。該方法整合了SLU

2、RP模型與二型模糊抽樣方法，能夠有效處理模型中存在的模糊隸屬度不確定問題。選取開都河流為研究區(qū)域，建立分布式流域水文模型，不僅驗證了SLURP模型在開都河流域的適應(yīng)性，而且對參數(shù)敏感性進(jìn)行了定性分析。
　　(2)二型模糊方差分析方法。該方法在二型模糊抽樣模擬方法的基礎(chǔ)上引入方差分析技術(shù)，不僅能夠有效模擬開都河流域水文過程，而且能夠定量分析多參數(shù)不確定性及其交互效應(yīng)對模擬輸出的影響。方法應(yīng)用到開都河流域水文模擬，量化分析了SLURP

3、模型中淺層土壤截留常數(shù)，淺層土壤最大持水量，深層地下水截留常數(shù)和降水系數(shù)四個參數(shù)對徑流量峰值和均值的影響，識別了顯著性因子，有助于提高模型率定效率。
　　(3)二型模糊概率配點法。通過引入二型模糊隨機變量，耦合多項式混沌展開和概率配點法，該方法能夠有效處理模型參數(shù)獲取過程中存在的模糊和隨機信息，并在一定程度上提高了計算效率。方法應(yīng)用到開都河流域降雨融雪混合產(chǎn)流過程模擬中，量化分析了參數(shù)不確定性對不同季節(jié)徑流量的影響，探究了徑流量隨

4、融雪過程的變化情況。
　　(4)二型模糊區(qū)間優(yōu)化方法。該方法通過在二型模糊集中插入普通模糊集進(jìn)行降型，能夠有效處理灌區(qū)水資源配置過程中存在的二型模糊區(qū)間信息，避免了過于簡化帶來的信息丟失。以漳衛(wèi)南流域灌區(qū)為例，建立了基于二型模糊區(qū)間優(yōu)化的地表水地下水聯(lián)合配置模型，得到了不同地下水用水情景下水資源分配方案。結(jié)果有利于控制地下水水位，緩解地下水超采帶來的生態(tài)環(huán)境問題。
　　(5)二型模糊區(qū)間隨機優(yōu)化方法。該方法整合了EKM降型算

5、法、機會約束優(yōu)化方法和模糊可能性優(yōu)化方法，不僅能夠處理約束條件和目標(biāo)函數(shù)中存在的雙重模糊問題，而且能夠處理約束右手邊存在的二型模糊隨機變量。綜合考慮區(qū)域可用水資源量、用戶需水量以及可用耕地面積等因素，建立了基于二型模糊區(qū)間隨機優(yōu)化的漳衛(wèi)南流域灌區(qū)水資源配置模型，得到了不同允許違約水平下作物灌溉面積和水資源分配方案，權(quán)衡了系統(tǒng)風(fēng)險和經(jīng)濟收益之間的關(guān)系。
　　(6)二型模糊隨機因子分析方法。該方法在二型模糊優(yōu)化和隨機優(yōu)化方法的基礎(chǔ)上耦

6、合田口實驗設(shè)計，不僅能夠反映系統(tǒng)中可能存在的風(fēng)險損失，而且能夠量化不確定參數(shù)及其交互效應(yīng)對決策方案的影響。方法應(yīng)用到漳衛(wèi)南流域灌區(qū)水資源管理中，量化分析了輸水系數(shù)、輸水成本和可用水量對系統(tǒng)收益、總灌溉面積、地下水分配量和地表水分配量的影響，有助于農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整。
　　本文通過引入二型模糊參數(shù)、二型模糊區(qū)間數(shù)和二型模糊隨機變量，拓展了水文水資源管理中不確定性的表征形式，開發(fā)了一系列二型模糊方法，建立了開都河流域分布式水文模型