长江科学院-获奖成果详情长江水利委员会青年科学技术奖

获奖名称: 非一致性条件下区域水资源不确定优化配置关键技术

获奖等级: 一等奖

获奖类别: 长江水利委员会青年科学技术奖

授奖单位: 长江水利委员会

完成单位: 长江水利委员会长江科学院

获奖年度: 2022

获奖人员: 陈述、许斌、杨春花、肖雪、何飞飞、谢帅、余姚果

成果简介:本项目属于水利工程管理学科。受自然因素和人为因素的影响，水资源系统中存在着大量不确定性，加之水资源开发利用和人类活动结合日趋紧密，导致水资源优化配置逐步变为一类多目标、多维度、多阶段、多重不确定性以及非线性复杂耦合优化决策问题。围绕变化环境下水资源量如何准确预测、多重耦合不确定信息如何定量表征、区域经济、环境和生态各方面需求如何协调等方面的关键科学问题，在国家自然科学基金项目、科技部和水利部科技项目等支持下，经过近十年攻关，在变化环境下水资源预测分析、优化模型构建、方案评价比选等水资源配置全链条重点环节取得了创新性突破：（1）提出了非一致性条件下水资源演变与预测方法。针对不同时空尺度径流序列特点，以径流序列的变异形式及变异程度作为纽带，提出了不同时空尺度径流变异规律识别技术，辨识了长江流域径流发生变异的重点区域以及变异时间；构建了涵盖多种分布函数以及线性、非线性拟合函数的模式库，融合AIC值、似然比检验法和残差分析等评估方法，提出了多模式集合优选的非一致性频率计算方法，提高了非一致性径流水文频率计算的可靠性，为变化环境下水资源评价、规划和配置提供了依据。（2）建立了多重耦合不确定性下水资源优化配置模型。耦合析因分析法和敏感性分析法，提出了基于多水平析因设计的水资源配置不确定因子解析方法；辨识了降雨、径流等水文要素间的联合随机性以及供需水量与社会经济参数的随机不精确性、模糊随机性等多重不确定性；以多阶段随机规划模型为核心，耦合区间规划、模糊可信约束规划和条件风险概率模型，研发了多重耦合不确定性下水资源优化配置模型集，对减少不确定因素带来的区域水资源配置风险具有支撑作用。（3）创建了高维复杂多目标水资源配置方案优选技术。以标准人工蜂群算法为基本框架，融合差分进化策略、异维学习策略和粒子群搜索策略，提出了基于混合人工蜂群算法的求解方法，实现了高维复杂水资源配置模型的快速、精确求解；从生态的可持续性、经济效益与社会公平三个方面构建了评价指标体系，提出了基于循环修正的水资源配置方案综合优选方法，弥补了单一方法评价结果不一致的问题，提高了多目标水资源配置方案优选结果可靠性，为生产、生活、生态多目标水资源配置决策提供了依据。研究成果发表学术论文60余篇（其中SCI/EI论文30篇），出版专著3部，授权发明专利4项，登记软件著作权3项，完善了多重不确定性下水资源优化配置理论、模型与方法体系。在丽江市、常德市等水资源管理业务主管部门、湖北省漳河工程管理局以及相关科技企业实际工作中得到了应用，在水资源评价、水资源规划、水资源配置等工作中发挥了重要指导作用，对降低水资源配置风险，缓解区域水资源供需矛盾具有重要意义。