一种基于多决策主体的水资源配置方法及系统与流程

1.本发明属于水资源配置技术领域，尤其涉及一种基于多决策主体的水资源配置方法及系统。


背景技术：

2.我国水资源时空分布不均，与人口、生产力以及土地等布局不相匹配，水资源合理配置和严格管理的需求更为强烈，必须通过水资源的时空合理调配与管理制度的严格保障，才能有效满足经济社会高质量发展和生态环境改善的需求。在新的治水思路和水资源精细化管理的要求下，水资源配置涉及范围不断扩展，参与决策的利益主体逐渐增加。同时，实际水资源配置方案需要通过具体的管理环节执行落实，参与水资源配置的区域管理者、用水户、工程调度单位均是配置过程的重要参与者，其偏好和决策不可忽视。因此，需要充分考虑各环节水资源配置决策者的偏好与行为规则，将宏观的水资源配置模型与多层级、多目标的管理要求进行结合，才能实现水资源的均衡配置。
3.在现有技术中，基于集总式建模水资源配置模型主要为了支撑规划和宏观决策层面的工作，多从区域决策者偏好和总体目标考虑，虽然开展了多目标水资源配置方面的研究，但是相关目标主要为宏观决策目标，对水资源分配过程的管理决策者偏好考虑不足，缺失相关利益主体意愿的表达。同时，对于水资源配置供水规则的描述，也是仅考虑水源工程本身特点，缺少对用水户和区域决策者偏好的考虑。其缺点：水资源配置方案仅满足区域决策者偏好，缺少对水资源配置过程管理决策者偏好的考虑，导致水资源配置方案在实际水资源管理工作中落地较难。
4.在现有技术中，基于多主体建模的水资源配置方法仅开展了初步研究，现有研究主要考虑用水户和区域决策主体之间的关系，采用分散优化模式解决了水资源分配问题，未统一考虑供水端工程管理决策主体对用水行为的影响。但实际的水资源配置过程应包括多个区域单元、多类用水户、多种水源的参与，需要同时在供水端和用水端反映水资源配置主体的决策偏好和行为规则。基于多主体建模的水资源配置方法研究大部分未考虑供水端的供水规则，仅有少量研究耦合供水系统，并且仅以多年平均可供水量作为边界条件进行静态计算，或者仅对水库工程进行水量平衡模拟计算，未对多种水源和水厂工程的供水规则进行概化。其缺点：
5.(1)对工程管理决策主体考虑不足，未对多个水源及水厂工程的供水规则进行概化，无法满足水资源精细化管理的需求。
6.(2)计算方法多以构造罚函数为主，缺少多决策主体之间博弈的考虑，无法保证生成的水资源配置方案能够获得各环节的水资源配置管理决策者的认可。


技术实现要素：

7.针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于多决策主体的水资源配置方法及系统，解决了水资源配置方案与实际管理脱节、难以落地的问题。
8.为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
9.本方案提供一种基于多决策主体的水资源配置方法，包括以下步骤：
10.s1、根据水资源配置系统的拓扑关系，确定参与水资源配置的决策主体，其中，所述决策主体包括区域决策主体、工程管理决策主体以及用水户决策主体；
11.s2、根据各决策主体的偏好和管理需求，概化供水端各水源和水厂工程的供水规则，并将所述供水规则的参数作为决策变量；
12.s3、根据水资源量、需水量和决策变量的初始值，得到水量分配结果；
13.s4、根据水量分配结果，从多主体决策的角度评价各水资源配置决策主体对水量分配方案的决策权利值，并计算得到水资源配置方案的稳定性评价值；
14.s5、以稳定性评价值为目标函数，以供水规则为决策变量，利用粒子群算法更新供水规则；
15.s6、判断是否满足结束循环条件，若是，则输出供水规则和水量分配结果，并作为最优水资源分配方案，否则，根据更新后的供水规则参数重新计算水量分配，并返回步骤s4。
16.本发明的有益效果是：本发明充分考虑水资源配置过程的各决策主体的偏好和行为规则，结合水资源配置系统的拓扑关系和实际的水量分配管理工作，综合考虑水资源配置系统工程管理决策主体、用水户决策主体、区域决策主体的偏好，在供水端将水资源配置主体的不同偏好与水源特点结合转化为简单的数学表达公式，建立不同水源多层规则叠加的供水规则；在用水端从多主体决策的角度评价各水资源配置管理决策主体对水量分配方案可接受程度，并作为水资源配置系统整体优化的目标函数，引导优化供水端各水源及水厂工程的供水规则，从而实现将宏观的水资源配置模型与多层级、多目标的管理要求进行结合，既满足宏观决策偏好又能够指导微观层面的水量分配工作，为逼近实际的工程运行和水量分配模拟提供基础。
17.进一步地，所述步骤s2中概化供水端各水源和水厂工程的供水规则，包括：
18.概化水库工程供水规则：
19.wrsre
gijt
＝min(wsre
gijt
,dre
gijt
,ccare
gijt
)
20.wsre
gijt
＝θsre
gijt
·
wsrek
gjt
21.dre
gijt
＝μre
gijt
·
wde
ijt
[0022][0023]
其中，wrsre
gijt
表示g水库在t时段向i计算单元上j用水户的供水量(单位为m3)，wsre
gijt
表示g水库在t时段向i计算单元上j用水户的可供水量(单位为m3)，dre
gijt
表示g水库对应i计算单元上j用水户在时段t的需供水量(单位为m3)，ccare
gijt
表示g水库在t时段向i计算单元上j用水户的供水渠道过流能力(单位为m3)，min(
·
)表示最小化运算，θsre
gijt
表示g水库在t时段向i计算单元上j用水户的分水比例，μre
gijt
表示g水库对应i计算单元上j用水户在t时段的供水满足比例，wde
ijt
表示i计算单元上j用水户在时段t的需水量(单位为m3)，wsrek
gjt
表示g水库在t时段对应用水户j的可供水量(单位为m3)，wx
gt
表示g水库在t时段的蓄水量(单位为m3)，vl
gjt
表示g水库在t时段对应用水户j的调度线控制的库容(单位为
m3)；
[0024]
概化地下水源供水规则：
[0025][0026]
其中，wsgro
ijt
表示地下水在t时段向i计算单元上j用水户的供水量(单位为m3)，wsgro1
ijt
表示第一阶段地下水t时段向i计算单元上j用水户的刚性供水量(单位为m3)，γgro2
ijt
表示第二阶段地下水t时段向i计算单元上j用水户的供水系数，wsgroz表示地下水供水总量的控制指标(单位为m3)，γgro3
ijt
表示第三阶段地下水t时段向i计算单元上j用水户的供水系数，kgro表示地下水供水总量调整系数；
[0027]
概化外调水源供水规则：
[0028][0029]
其中，wsd
ijt
表示外调水在t时段向i计算单元上j用水户的供水量(单位为m3)，表示外调水第一阶段在t时段向i计算单元上j用水户的分水比例系数，wsd1
t
表示外调水在t时段的基本供水量(单位为m3)，ωd2
ijt
表示外调水第二阶段在t时段向i计算单元上j用水户的供水系数，wsdz表示外调水供水总量控制指标(单位为m3)；
[0030]
概化再生水供水规则：
[0031][0032]
其中，wsrec
hijt
表示h再生水厂t时段向i计算单元上j用水户的供水量(单位为m3)，表示h再生水厂t时段向i计算单元上j用水户的分水比例，wse
ijt-1
表示t-1时段i计算单元上j用水户产生的污水量(单位为m3)，表示h再生水厂t时段收集i计算单元上j用水户产生的污水量比例，表示h再生水厂的污水处理率，表示h再生水厂的污水损失率，表示h再生水厂的再生水回用率；
[0033]
概化水厂工程供水规则：
[0034]
wspl
oijt
＝min(wsplpun
oijt
,dpl
oijt
,ccapl
oijt
)
[0035]
wsplpun
oijt
＝θpl
oijt
·
qplpun
ot
[0036]
dpl
oijt
＝μpl
oijt
·
wde
ijt
[0037]
其中，wspl
oijt
表示o水厂在t时段向i计算单元上j用水户的供水量(单位为m3)，wsplpun
oijt
表示o水厂在t时段向i计算单元上j用水户的可分水量(单位为m3)，dpl
oijt
表示o水厂对应i计算单元上j用水户在t时段的需供水量(单位为m3)，ccapl
oijt
表示o水厂在t时段向i计算单元上j用水户的供水渠道过流能力(单位为m3)，θpl
oijt
表示o水厂在t时段向i计算单元上j用水户的分水比例，qplpun
ot
表示o水厂在t时段的可供净水量(单位为m3)，μpl
oijt
表示o水厂对应i计算单元上j用水户在t时段的供水满足比例，wde
ijt
表示i计算单元上j用水户在t时段的需水量(单位为m3)。
[0038]
上述进一步方案的有益效果是：本发明通过在供水端概化供水端各水源和水厂工程的供水规则，考虑了多种水资源配置主体微观层面的偏好和管理要求，保证概化的供水
规则逼近实际的工程运行。
[0039]
再进一步地，所述步骤s4包括以下步骤：
[0040]
s401、根据水量分配结果，分别计算各水资源配置决策主体的偏好值；
[0041]
s402、根据偏好值，分别计算各水资源配置决策主体对水量分配方案的决策权利值；
[0042]
s403、根据决策权利值，计算各决策主体的权利平均分配程度，并将各决策主体的权利平均分配程度作为水资源配置方案的稳定性评价值。
[0043]
上述进一步方案的有益效果是：本发明以多个水资源配置决策主体的决策结果引导对供水规则的优化求解，能够保证水量分配方案获得水资源配置各环节管理决策者的认可，实现将宏观的水资源配置方法与多层级和多目标的管理要求耦合。
[0044]
再进一步地，所述各水资源配置决策主体的决策偏好值包括：
[0045]
区域决策主体在水资源配置中的决策偏好值：
[0046][0047][0048]
其中，eqi表示第i个计算单元水量分配空间均衡度，phi表示第i个计算单元的产业占比份额，pwi表示第i个计算单元的供水量占比份额，gdpi表示第i个计算单元的gdp(单位为元)，wi表示第i个计算单元的供水量(单位为m3)，∑gdpi表示整体区域的gdp(单位为元)，∑wi表示整体区域的总供水量(单位为m3)；
[0049]
工程管理决策主体在水资源配置中的决策偏好值：
[0050][0051][0052][0053]
其中，encv
l
表示工程l的可操作性指标，表示工程l供水过程的平均值(单位为m3)，σ
l
表示工程l供水过程的标准差(单位为m3)，ws
lt
表示工程l在t时段的供水量(单位为m3)，t表示总时段；
[0054]
用水户决策主体在水资源配置中的决策偏好值：
[0055][0056]
其中，sadj表示用水户j的需水满足度，wdej表示用水户j的需水量(单位为m3)，wsj表示用水户j的实际供水量(单位为m3)。
[0057]
上述进一步方案的有益效果是：本发明以各决策主体的宏观偏好作为指标值，可以保证计算结果符合各决策主体的宏观偏好。
[0058]
再进一步地，所述决策权利大小的表达式如下：
[0059][0060][0061][0062]
其中，ak表示水资源决策主体k对水量分配方案的决策权利值，wk表示水资源决策主体k的权重系数，表示水资源决策主体k的理想偏好值，fk表示水资源决策主体k在水量分配方案的实际偏好值，m表示水资源决策主体的总数。
[0063]
上述进一步方案的有益效果是：本发明能够根据水量分配结果动态量化各决策主体对方案的决策权利大小。
[0064]
本发明还提供了一种基于多决策主体的水资源配置系统，包括：
[0065]
第一计算模块，用于根据水资源配置系统的拓扑关系，确定参与水资源配置的决策主体，其中，所述决策主体包括区域决策主体、工程管理决策主体以及用水户决策主体；
[0066]
第二计算模块，用于根据各决策主体的偏好和管理需求，概化供水端各水源和水厂工程的供水规则，并将所述供水规则的参数作为决策变量；
[0067]
第三计算模块，用于根据水资源量、需水量和决策变量的初始值，得到水量分配初始结果；
[0068]
第四计算模块，用于根据水量分配结果，从多主体决策的角度评价各水资源配置决策主体对水量分配方案的决策权利值，并计算得到水资源配置方案的稳定性评价值；
[0069]
第五计算模块，用于以稳定性评价值为目标函数，以供水规则为决策变量，利用粒子群算法更新供水规则；
[0070]
第六计算模块，用于判断是否满足结束循环条件，若是，则输出供水规则和水量分配结果，并作为最优水资源分配方案，否则，根据更新后的供水规则参数重新计算水量分配，并返回第四计算模块。
[0071]
本发明的有益效果是：本发明基于多个水资源配置决策主体偏好和管理需求概化供水端供水规则，基于多个水资源配置决策主体评价水量分配方案稳定性，利用粒子群算法以方案稳定性为目标函数，以供水端供水规则为决策变量，通过迭代计算确定最终的供水规则和水资源配置方案，确保最终方案能够获得水资源配置各环节管理决策者的认可，实现宏观的水资源配置模型与多层级、多目标的管理要求耦合，保证水资源配置方案能够在实际水资源配置管理中落地。
附图说明
[0072]
图1为本发明的方法流程图。
[0073]
图2为本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
[0074]
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发
明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
[0075]
实施例1
[0076]
如图1所示，本发明提供了一种基于多决策主体的水资源配置方法，其实现方法如下：
[0077]
s1、根据水资源配置系统的拓扑关系，确定参与水资源配置的决策主体，其中，所述决策主体包括区域决策主体、工程管理决策主体以及用水户决策主体；
[0078]
本实施例中，根据水资源配置系统的结构和拓扑关系，概化参与水资源配置的管理决策主体，包括区域决策主体、工程管理决策主体和用水户决策主体。其中，工程管理决策主体包括水源工程决策主体(地表水工程决策主体、地下水工程决策主体、外地水工程决策主体、再生水工程决策主体)和水厂工程管理决策主体；用水户决策主体包括城镇用水户决策主体、农村用水户决策主体和生态用水户决策主体。
[0079]
s2、根据各决策主体的偏好和管理需求，概化供水端各水源和水厂工程的供水规则，并将所述供水规则的参数作为决策变量；
[0080]
本实施例中，基于各水资源配置管理决策主体的偏好和管理需求，确定供水端各水源和水厂工程的供水规则的数学描述，并将相关参数作为水资源配置优化求解的决策变量。
[0081]
(1)水库工程供水规则
[0082]
1)区域决策主体：区域决策主体关注于水资源分配的空间均衡性，以分水规则控制水库向不同区域、用水户的可供水量：
[0083]
wsre
gijt
＝θsre
gijt
·
wsrek
gjt
[0084]
2)工程管理决策主体：实际生产中水库工程只能向渠系或者供水管网覆盖范围内的区域供水，因此工程管理决策主体需要明确水库的供水范围。供水范围约束规则可概化为：
[0085]
dre
gijt
＝μre
gijt
·
wde
ijt
[0086]
同时，工程管理决策主体需要明确启动供水或者限制供水的触发条件，以调度线控制水库蓄泄水量过程及次序：
[0087][0088]
综合考虑调度规则、分水规则和供水范围约束规则确定水库向不同单元的供水量和供水过程，将地表水库工程的供水规则概化为：
[0089]
wrsre
gijt
＝min(wsre
gijt
,dre
gijt
,ccare
gijt
)
[0090]
其中，wrsre
gijt
表示g水库在t时段向i计算单元上j用水户的供水量(单位为m3)，wsre
gijt
表示g水库在t时段向i计算单元上j用水户的可供水量(单位为m3)，dre
gijt
表示g水库对应i计算单元上j用水户在时段t的需供水量(单位为m3)，ccare
gijt
表示g水库在t时段向i计算单元上j用水户的供水渠道过流能力(单位为m3)，min(
·
)表示最小化运算，θsre
gijt
表示g水库在t时段向i计算单元上j用水户的分水比例，μre
gijt
表示g水库对应i计算单元上j
用水户在t时段的供水满足比例，wde
ijt
表示i计算单元上j用水户在时段t的需水量(单位为m3)，wsrek
gjt
表示g水库在t时段对应用水户j的可供水量(单位为m3)，wx
gt
表示g水库在t时段的蓄水量(单位为m3)，vl
gjt
表示g水库在t时段对应用水户j的调度线控制的库容(单位为m3)。
[0091]
(2)地下水源供水规则：
[0092]
1)用水户决策主体：地下水源具有水质较好、水价较低和供水量稳定，用水户决策主体偏好于优先使用地下水，因此以刚性供水规则作为地下水最小供水量约束。
[0093]
2)工程管理决策主体：地下水工程决策主体偏好于有明确的地下水供水系数控制地下水的供水过程，协调地下水与地表水源之间的互补关系。
[0094]
3)区域决策主体：区域决策主体偏好于保证区域整体供水安全，可通过设置地下水供水总量调整系数调整最大允许开采量。
[0095]
综合考虑不同水资源配置主体的决策偏好和行为规则，将地下水的供水规则概化为：
[0096][0097]
其中，wsgro
ijt
表示地下水t时段向i计算单元上j用水户的供水量(单位为m3)，wsgro1
ijt
表示第一阶段地下水t时段向i计算单元上j用水户的刚性供水量(单位为m3)，γgro2
ijt
表示第二阶段地下水t时段向i计算单元上j用水户的供水系数(无量纲)，wsgroz表示地下水供水总量的控制指标(单位为m3)，γgro3
ijt
表示第三阶段地下水t时段向i计算单元上j用水户的供水系数(无量纲)，kgro表示地下水供水总量调整系数(无量纲)。
[0098]
(3)外调水源供水规则
[0099]
1)区域决策主体：从调水工程建设成本角度分析，要求外调水工程必须保证基本供水量，从而能够回收工程建设投资，因此外调水工程必须保证一个最小的刚性供水量。
[0100]
2)工程管理决策主体：外调水工程存在向多个区域供水的情况，工程管理决策主体偏好于有明确的分水规则控制水量分配，因此以外调水分水比例系数控制向不同计算单元的供水量。
[0101]
3)用水户决策主体：从经济角度分析，用水户决策主体偏好于少用外调水，寻求供水成本最低的水量配置方案，因此以外调水供水系数控制外调水供水过程。
[0102]
综合考虑不同水资源配置主体的决策偏好和行为规则，将外调水供水规则概化为：
[0103][0104]
其中，wsd
ijt
表示外调水在t时段向i计算单元上j用水户的供水量(单位为m3)，表示外调水第一阶段在t时段向i计算单元上j用水户的分水比例系数，wsd1
t
表示外调水在t时段的基本供水量(单位为m3)，ωd2
ijt
表示外调水第二阶段在t时段向i计算单元上j用水户的供水系数，wsdz表示外调水供水总量控制指标(单位为m3)。
[0105]
(4)再生水供水规则
[0106]
1)工程管理决策主体：再生水可以进行跨区域供水，再生水厂工程决策主体需要
以分水比例系数控制向不同单元、不同用水户的供水量，可概化为：
[0107][0108]
2)用水户决策主体：使用再生水的用水户主体较为固定，生产的再生水量无法全额使用，因此以回用率控制再生水的可供水量，可用下式所示：
[0109][0110]
综合考虑不同水资源配置主体的决策偏好和行为规则，再生水的供水规则概化为：
[0111][0112]
其中，wsrec
hijt
表示h再生水厂t时段向i计算单元上j用水户的供水量(单位为m3)，表示h再生水厂t时段向i计算单元上j用水户的分水比例(无量纲)，wse
ijt-1
表示t-1时段i计算单元上j用水户产生的污水量(单位为m3)，表示h再生水厂t时段收集i计算单元上j用水户产生的污水量比例(无量纲)，表示h再生水厂的污水处理率(无量纲)，表示h再生水厂的污水损失率(无量纲)，表示h再生水厂的再生水回用率(无量纲)。
[0113]
(5)水厂工程供水规则
[0114]
1)区域决策主体：区域决策主体倾向于通过水厂实现水资源调度，因此以分水比例系数控制向不同区域供水量：
[0115]
wsplpun
oijt
＝θpl
oijt
·
qplpun
ot
[0116]
2)工程管理决策主体：水厂的供水范围受管道范围约束规则，因此以供水满足比例控制向不同区域的最大可供水量：
[0117]
dpl
oijt
＝μpl
oijt
·
wde
ijt
[0118]
综合考虑分水规则和供水范围约束规则进行联合调度：
[0119]
wspl
oijt
＝min(wsplpun
oijt
,dpl
oijt
,ccapl
oijt
)、
[0120]
其中，wspl
oijt
表示o水厂在t时段向i计算单元上j用水户的供水量(单位为m3)，wsplpun
oijt
表示o水厂在t时段向i计算单元上j用水户的可分水量(单位为m3)，dpl
oijt
表示o水厂对应i计算单元上j用水户在t时段的需供水量(单位为m3)，ccapl
oijt
表示o水厂在t时段向i计算单元上j用水户的供水渠道过流能力(单位为m3)，θpl
oijt
表示o水厂在t时段向i计算单元上j用水户的分水比例(无量纲)，qplpun
ot
表示o水厂在t时段的可供净水量(单位为m3)，μpl
oijt
表示o水厂对应i计算单元上j用水户在t时段的供水满足比例(无量纲)，wde
ijt
表示i计算单元上j用水户在t时段的需水量(单位为m3)。
[0121]
s3、根据水资源量、需水量和决策变量的初始值，得到水量分配初始结果；
[0122]
本实施例中，输入地表水资源量、地下水资源量、外调水资源量、各用水户需水量和确定的各决策变量的初始值，运行水资源配置模型，获得各环节、各用水户、各单元的供水量和缺水量初始结果。
[0123]
s4、根据水量分配结果，从多主体决策的角度评价各水资源配置决策主体对水量分配方案的决策权利值，并计算得到水资源配置方案的稳定性评价值，其实现方法如下：
[0124]
s401、根据水量分配结果，分别计算各水资源配置决策主体的偏好值；
[0125]
s402、根据偏好值，分别计算各水资源配置决策主体对水量分配方案的决策权利值；
[0126]
s403、根据决策权利值，计算各决策主体的权利平均分配程度，并将各决策主体的权利平均分配程度作为水资源配置方案的稳定性评价值。
[0127]
本实施例中，根据得到的水量分配初始结果，从多主体决策的角度评价各水资源配置主体对水量分配方案可接受程度，并作为优化求解的目标函数值。
[0128]
(1)结合水资源配置主体在实际管理中负责的工作内容，确定区域决策主体、工程管理决策主体和用水户决策主体的宏观偏好，并水量分配初始结果计算实际偏好值。
[0129]
1)区域决策主体在水资源配置中的决策偏好是保证水量分配的空间均衡性，采用产业与供水量匹配的均衡程度作为水量分配空间均衡分析指标：
[0130][0131][0132]
其中，eqi表示第i个计算单元水量分配空间均衡度(无量纲)，phi表示第i个计算单元的产业占比份额，pwi表示第i个计算单元的供水量占比份额(无量纲)，gdpi表示第i个计算单元的gdp(单位为元)，wi表示第i个计算单元的供水量(单位为m3)，∑gdpi表示整体区域的gdp(单位为元)，∑wi表示整体区域的总供水量(单位为m3)。在供需平衡计算过程中，供需平衡时gdp为初始预测值，当存在缺水时gdp需要根据供水量进行动态调整，体现了水量分配与区域供水效益之间的关系。
[0133]
2)工程管理决策者的宏观决策偏好为工程运行的可操作性，一般偏好于在实际工作中尽量减少改变供水过程或者工程设施的状态，认为供水量及供水过程突变性越低在实际管理中越容易操作。工程运行可操作性以工程供水过程变差系数为指标，计算公式如下所示：
[0134][0135][0136][0137]
其中，encv
l
表示工程l的可操作性指标(无量纲)，表示工程l供水过程的平均值(单位为m3)，σ
l
表示工程l供水过程的标准差(单位为m3)，ws
lt
表示工程l在t时段的供水量(单位为m3)，t表示总时段。
[0138]
若供水工程有农业和河道生态供水任务，用水户本身需水过程就存在突变性，因此，选择水资源配置系统中间环节的水厂工程管理决策主体作为评价方案可操作的代表主体。
[0139]
3)用水户决策主体作为终端用户，其追求目标为水资源供给的充分保障和供水效
益的发挥，因此用水户主体的宏观决策偏好可用需水满足度表示：
[0140][0141]
其中，sadj表示用水户j的需水满足度(无量纲)，wdej表示用水户j的需水量(单位为m3)，wsj表示用水户j的实际供水量(单位为m3)。
[0142]
(2)基于上述确定各主体的实际偏好值，计算各水资源配置主体在方案决策时的权利大小：
[0143][0144][0145][0146]
其中，ak表示水资源决策主体k对水量分配方案的决策权利值，wk表示水资源决策主体k的权重系数，表示水资源决策主体k的理想偏好值，fk表示水资源决策主体k在水量分配方案的实际偏好值，m表示水资源决策主体的总数。认为某个决策者的实际宏观偏好值离理想偏好值越大，其对方案不满意程度越大，在决策时的权利也越大。
[0147]
(3)基于上述计算各决策主体的决策权大小，计算各决策主体权利平均分配程度，作为各决策主体对方案的稳定性评价值。各决策者之间分配权利最平均的方案稳定性最高，因此采用变差系数sta来衡量各水资源配置主体决策权利大小的差异程度，计算公式如下：
[0148][0149]
其中，sta为所有决策者决策权利值的变差系数，代表方案的稳定性评价值。sta值越低，代表各决策者在方案中的决策权越接近，方案的稳定性(可行性)越高，相关决策者达成协议的机会越大；σ表示ak值的方差，表示ak值的平均值，ak表示水资源决策主体k对水量分配方案的决策权利值。
[0150]
s5、以稳定性评价值为目标函数，以供水规则为决策变量，利用粒子群算法更新供水规则；
[0151]
本实施例中，基于粒子群优化算法求解，以步骤s2确定的各水源和水厂工程的供水规则为决策变量，以步骤s4确定的各水资源主体对方案的稳定性评价值为目标函数，通过筛选个体极值和全局极值、更新决策变量进化速度和方向、进化决策变量等过程，实现对供水端供水规则的进化。
[0152]
s6、判断是否满足结束循环条件，若是，则输出供水规则和水量分配结果，并作为最优水资源分配方案，否则，根据更新后的供水规则参数重新计算水量分配，并返回步骤s4。
[0153]
本实施例中，判断是否满足结束循环判断条件，若不满足结束循环判断条件，基于更新后供水规则参数重新计算水量配置结果，并重复步骤s4和步骤s5；若满足结束循环条
件，则输出最终的供水端供水规则和水量分配结果作为最优方案，从而保证水量分配方案能够获得所有水量分配管理决策者的认可，能够在实际的水量分配工作中落实。
[0154]
本发明充分考虑水资源配置过程的各决策主体的偏好和行为规则，结合水资源配置系统的拓扑关系和实际的水量分配管理工作，综合考虑水资源配置系统工程管理决策主体、用水户决策主体和区域决策主体的偏好，在供水端将水资源配置主体的不同偏好与水源特点结合转化为简单的数学表达公式，建立不同水源多层规则叠加的供水规则；在用水端从多主体决策的角度评价各水资源配置管理决策主体对水量分配方案可接受程度，并作为水资源配置系统整体优化的目标函数，引导优化供水端各水源及水厂工程的供水规则，从而实现将宏观的水资源配置模型与多层级、多目标的管理要求进行结合，既满足宏观决策偏好又能够指导微观层面的水量分配工作，为逼近实际的工程运行和水量分配模拟提供基础。
[0155]
实施例2
[0156]
如图2所示，本发明提供了一种基于多决策主体的水资源配置系统，包括：
[0157]
第一计算模块，用于根据水资源配置系统的拓扑关系，确定参与水资源配置的决策主体，其中，所述决策主体包括区域决策主体、工程管理决策主体以及用水户决策主体；
[0158]
第二计算模块，用于根据各决策主体的偏好和管理需求，概化供水端各水源和水厂工程的供水规则，并将所述供水规则的参数作为决策变量；
[0159]
第三计算模块，用于根据水资源量、需水量和决策变量的初始值，得到水量分配初始结果；
[0160]
第四计算模块，用于根据水量分配结果，从多主体决策的角度评价各水资源配置决策主体对水量分配方案的决策权利值，并计算得到水资源配置方案的稳定性评价值；
[0161]
第五计算模块，用于以稳定性评价值为目标函数，以供水规则为决策变量，利用粒子群算法更新供水规则；
[0162]
第六计算模块，用于判断是否满足结束循环条件，若是，则输出供水规则和水量分配结果，并作为最优水资源分配方案，否则，根据更新后的供水规则参数重新计算水量分配，并返回第四计算模块。
[0163]
如图2所示实施例提供的基于多决策主体的水资源配置系统可以执行上述方法实施例基于多决策主体的水资源配置方法所示的技术方案，其实现原理与有益效果类似，此处不再赘述。
[0164]
本发明实施例中，本技术可以根据基于多决策主体的水资源配置方法进行功能单元的划分，例如可以将各个功能划分为各个功能单元，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理单元中。上述集成单元即可以采用硬件的形式来实现，也可以采用软件功能单元的形式来实现。需要说明的是，本发明中对单元的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
[0165]
本发明实施例中，基于多决策主体的水资源配置系统为了实现基于多决策主体的水资源配置方法的原理与有益效果，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本发明所公开的实施例描述的各示意单元及算法步骤，本发明能够以硬件和/或硬件和计算机软件结合的形式来实现，某个功能以硬件还是计算机软件驱动的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件，可以对
每个特定的应用来使用不同的方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0166]
本实施例中，本发明基于多个水资源配置决策主体偏好概化供水端供水规则，基于多个水资源配置决策主体评价水量分配方案稳定性，利于粒子群算法以方案稳定性为目标，以供水端供水规则为决策变量，通过迭代计算确定最终的供水规则和水资源配置方案，确保最终方案能够获得水资源配置各环节管理决策者的认可。
[0167]
本领域的技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。