一種水電站正常蓄水位優選方法
2023-12-09 04:36:56 2
專利名稱：一種水電站正常蓄水位優選方法
技術領域：
本發明涉及GIS技術和多屬性決策方法在水電工程建設的信息化技術領域，尤其涉及一種水電站正常蓄水位優選方法。也適用於其它非水電站工程的水位選擇。
背景技術：
當前，我國水電事業正處於迅猛發展時期，水電工程建設已成為我國能源開發戰略的重點。優先發展水電工程，合理調整國家能源結構。發展水電工程就必須不斷提高工程建設技術水平，不斷加強水電工程的技術方法研究，提高水電工程建設效率和降低建設成本。水電工程建設，首先要解決的重要問題就是工程規模。正常蓄水位水位是水利水電工程最重要的正常蓄參數，它包括正常蓄水位、死水位和汛期限制水位，它們不僅直接決定了水電工程的規模、水電站的庫容和電站的裝機容量，而且也影響到庫區環境、工程投資、 調節流量和工程的社會經濟效益等。因此，水電站正常蓄水位的確定是一項複雜而重大的決策過程，而水位方案的制定需要長期的數據收集與調查。如何高效合理的實現水電站正常蓄水位方案的制定與優選，是一項亟待解決的重大難題。現有的水位選擇方法主要是在水位方案及指標數據已經存在基礎之上進行的，決策者並不知道方案是如何形成的，方案指標數據是否合理。現有的方法沒有充分的考慮方案指標權重對水位選擇的重要性，沒有在水位選擇過程中採用科學的方法使用離散數學加權重法計算指標權重。對指標權重的確定缺少靈活性，通常都是直接由專家提出具體權重值或者採用數學上的實數權重計算方法機械的進行計算，沒有考慮跨行業知識的影響及決策專家權威性和知識結構的影響。隨著我國水電事業的迅猛發展，水電工程建設規模的不斷擴大，對水電站正常蓄水位的選擇提出了更高的要求。顯然，傳統的將指標數據獲取與水位選擇完全分開的做法已經不能適應水電工程建設的需求。GIS (Geographic Information System)，是在計算機軟硬體支持下，對地理空間數據進行採集、輸入、存儲、操作、分析和建模，以提供對資源、環境及各種區域性研究、規劃、管理及決策所需的人機系統(劉南等，2002)。GIS技術應用於水電行業，極大的提高了水電工程建設的效率。但是，水電行業中GIS技術的應用比較分散，並沒有形成系統化的應用。在水電工程建設中測繪方面應用較多，而在正常蓄水位選擇方面應用較少，從而使得淹沒數據獲取仍然採用傳統的人工調查和測繪人員實地測算或地圖測算的方式，需要耗費大量的時間、人力和物力。
發明內容
本發明的目的是為克服現有技術存在的問題，提供一種水電站正常蓄水位優選方法。水電站正常蓄水位優選方法包括如下步驟1)建立全面的指標體系，並對指標體系中的指標進行分類，指標體系包括裝機容量、保證出力、年發電量、年利用小時數、總投資、工期、淹沒耕地、遷移人口和生態環境影響；2)提出正常蓄水位的水位值如825米，通過數學積分運算通過數學積分運算計算 825米水位值下指標數據，計算出了指標體系中的指標數據後就建立好了備選方案，重複步驟2)建立備選方案集；3)使用離散數學加權重法計算指標權重；4)將備選方案集中的方案按照橫向為備選方案，縱向為指標的方法構造數據矩陣，對數據矩陣進行無量綱化和規範化處理；5)從處理後的備選方案數據矩陣中選出參考方案，參考方案由指標數據中值最大的數據組成；6)計算備選方案集中的方案與參考方案的關聯度；7)按關聯度的大小對備選方案進行排序，關聯度最大的方案即為備選方案中集的最優方案。所述的步驟1)包括根據指標處理的目的對指標體系中的指標進行分類，獲取指標數據時要將指標體系中的指標分為能準確定量計算的指標、能定量分析的指標和只能定性分析的指標三種，進行方案決策時要將指標體系中的指標分為效益型指標、成本型指標和其它指標，效益型指標是指標值越大越好的指標，成本型指標是指標值越小越好的指標。所述的步驟2、包括準確定量計算的指標中的淹沒耕地、遷移人口計算複雜而困難，根據淹沒指標的地理空間位置關係，以等高線為分析對象採用地理信息系統空間分析技術如ARCGIS軟體的空間疊加分析、緩衝區分析方法進行二維空間尺度下的淹沒分析計笪弁。所述的步驟3)包括(1)區間數互反判斷矩陣，該矩陣的元素為區間數Au= [a，b]，同時基於主對角線對稱的元素Aji與Aij滿足倒數關係Aji = IAij = [1/b，1/a]；(2)水電工程建設牽涉眾多領域，邀請各重要領域專家各一名，每位專家對當前水電工程的指標進行兩兩比較，用區間數給出比較的兩指標的相對重要程度的範圍，通過指標的兩兩比較構造出區間數互反判斷矩陣，區間數判斷矩陣的特點可知，專家只需給出矩陣的上三角值即可，下三角值可通過上三角值換算得到；(3)滿意一致性是這樣一種情況，當A > B，B > C的情況下存在A > C，對每位專家給出的區間數互反判斷矩陣進行滿意一致性檢驗，檢查專家給出的比較值是否合理，避免出現A> B，B >C的情況下出現C>A的不合理情況，滿意一致性檢驗採用公式(1)進行。(I-Slj)a- < y^/ < a； (l+ Slj), yi,jeN(1)δ υ為判斷『的決策容許偏差值，令5 =，則有δ = 0. IRI，RI為平均隨機一致性指標，Wi^wj分別為指標i、j的權重值；(4)結合各專家在專家組中權威性的大小，採用公式(2)和公式(3)對所有專家判斷矩陣進行加權綜合，並採用公式(1)對綜合後的矩陣進行滿意一致性檢驗；
權利要求
1.一種水電站正常蓄水位優選方法，其特徵在於包括如下步驟1)建立全面的指標體系，並對指標體系中的指標進行分類，指標體系包括裝機容量、保證出力、年發電量、年利用小時數、總投資、工期、淹沒耕地、遷移人口和生態環境影響；2)提出正常蓄水位的水位值如825米，通過數學積分運算通過數學積分運算計算825 米水位值下指標數據，計算出了指標體系中的指標數據後就建立好了備選方案，重複步驟2)建立備選方案集；3)使用離散數學加權重法計算指標權重；4)將備選方案集中的方案按照橫向為備選方案，縱向為指標的方法構造數據矩陣，對數據矩陣進行無量綱化和規範化處理；5)從處理後的備選方案數據矩陣中選出參考方案，參考方案由指標數據中值最大的數據組成；6)計算備選方案集中的方案與參考方案的關聯度；7)按關聯度的大小對備選方案進行排序，關聯度最大的方案即為備選方案中集的最優方案。
2.根據權利要求1所述的一種水電站正常蓄水位優選方法，其特徵在於所述的步驟1) 包括根據指標處理的目的對指標體系中的指標進行分類，獲取指標數據時要將指標體系中的指標分為能準確定量計算的指標、能定量分析的指標和只能定性分析的指標三種，進行方案決策時要將指標體系中的指標分為效益型指標、成本型指標和其它指標，效益型指標是指標值越大越好的指標，成本型指標是指標值越小越好的指標。
3.根據權利要求1所述的一種水電站正常蓄水位優選方法，其特徵在於所述的步驟2) 包括準確定量計算的指標中的淹沒耕地、遷移人口計算複雜而困難，根據淹沒指標的地理空間位置關係，以等高線為分析對象採用地理信息系統空間分析技術如ARCGIS軟體的空間疊加分析、緩衝區分析方法進行二維空間尺度下的淹沒分析計算。
4.根據權利要求1所述的一種水電站正常蓄水位優選方法，其正常蓄在於所述的步驟3)包括(1)區間數互反判斷矩陣，該矩陣的元素為區間數Au=[a，b]，同時基於主對角線對稱的元素Aji與Aij滿足倒數關係Aji = IAij = [1/b，1/a]；(2)水電工程建設牽涉眾多領域，邀請各重要領域專家各一名，每位專家對當前水電工程的指標進行兩兩比較，用區間數給出比較的兩指標的相對重要程度的範圍，通過指標的兩兩比較構造出區間數互反判斷矩陣，區間數判斷矩陣的特點可知，專家只需給出矩陣的上三角值即可，下三角值可通過上三角值換算得到；(3)滿意一致性是這樣一種情況，當A> B，B > C的情況下存在A > C，對每位專家給出的區間數互反判斷矩陣進行滿意一致性檢驗，檢查專家給出的比較值是否合理，避免出現A > B，B > C的情況下出現C > A的不合理情況，滿意一致性檢驗採用公式(1)進行。+ V/,7eTV(1) δ ,j為判斷『的決策容許偏差值，令「， ，則有δ = 0. IRI，RI為平均隨機一致性指標，Wi^wj分別為指標i、j的權重值；(4)結合各專家在專家組中權威性的大小，採用公式(2)和公式(3)^對所有專家判斷矩 陣進行加權綜合，並採用公式(1)對綜合後的矩陣進行滿意一致性檢驗；
5.根據權利要求1所述的一種水電站正常蓄水位優選方法，其正常蓄在於所述的步驟 4〉包括 (1)將備選方案集中的方案按照橫向為備選方案，縱向為指標的方法構造數據矩陣； (2)對數據矩陣進行無量綱化處理，無量綱化採用公式⑴的均值化無量綱方法；
6.根據權利要求1所述的一種水電站正常蓄水位優選方法，其正常蓄在於所述的步驟6)包括(1)運用規範化後的數據計算備選方案指標與參考方案指標的關聯度，求解後的結果矩陣稱為關聯繫數矩陣，採用公式(10)求解關聯繫數矩陣
全文摘要
本發明公開了一種水電站正常蓄水位優選方法。包括如下步驟1)建立全面的指標體系，並對指標體系中的指標進行分類；2)提出正常蓄水位值，使用數學積分運算計算該水位值下指標的數據建立備選方案，重複步驟2)備選方案集；3)使用離散數學加權重法計算指標權重；4)組合備選方案集中的方案和數據構造備選方案數據矩陣，對備選方案數據矩陣進行無量綱化和規範化處理；5)從處理後的備選方案數據矩陣中選出參考方案，參考方案由指標數據中值最大的數據組成；6)計算備選方案集中的方案與參考方案的關聯度；7)按關聯度的大小對備選方案進行排序，關聯度最大的方案即為備選方案中的最優方案。本發明在水利水電工程建設領域具有重要的實際應用價值，應用前景較廣。
文檔編號G06Q50/06GK102542511SQ20111031844
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月19日 優先權日2011年10月19日
發明者劉仁義, 張豐, 徐聰, 文志平, 杜震洪 申請人:浙江大學