基于數(shù)據(jù)挖掘的水庫(kù)最優(yōu)分水比計(jì)算方法研究

劉鑫, 韓宇平

(華北水利水電大學(xué) 水利學(xué)院,河南 鄭州 450046)

我國(guó)水資源優(yōu)化配置方面的研究最初是以水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度為先導(dǎo)。20世紀(jì)80年代初,以華士乾教授為首的項(xiàng)目組對(duì)北京地區(qū)的水資源系統(tǒng)進(jìn)行了研究,該項(xiàng)研究成為水資源系統(tǒng)中水量合理分配的雛形[1]。流域水資源規(guī)劃涉及到中央、地方多個(gè)決策層次,部門(mén)、地區(qū)多個(gè)決策主體,屬于群決策問(wèn)題;涉及到近期、遠(yuǎn)期多個(gè)決策時(shí)段,是多時(shí)段決策問(wèn)題;具有社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境等方面的多個(gè)決策目標(biāo),是典型的多目標(biāo)決策問(wèn)題[2]。在水資源的合理配置中,要解決水資源供需矛盾與各類(lèi)用水競(jìng)爭(zhēng)等一系列復(fù)雜關(guān)系,就要找到最合理的配置方案,該方案可能不能讓每個(gè)用水單元的效益都達(dá)到最好,但對(duì)整個(gè)水資源分配體系來(lái)說(shuō),其總體效益是最好的。

目前，有關(guān)水資源配置方面的研究成果有很多。如鐘鳴等[3]將改進(jìn)的粒子群優(yōu)化算法運(yùn)用到水資源配置中。郭旭寧等[4]建立了基于0-1規(guī)劃方法的水庫(kù)群最優(yōu)化調(diào)度模型。吳云等[5]提出了一種改進(jìn)多目標(biāo)貓群算法求解模型。彭少明等[6]建立了泛流域多維尺度優(yōu)化模型,采用大系統(tǒng)協(xié)調(diào)技術(shù)和嵌套遺傳算法動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制對(duì)模型進(jìn)行求解。陳晨等[7]提出了基于綜合集成平臺(tái)的水資源動(dòng)態(tài)配置新模式。李麗琴等[8]以可持續(xù)發(fā)展為依據(jù)進(jìn)行水資源配置的評(píng)價(jià)。游進(jìn)軍等[9-11]采用基于規(guī)則的全模擬技術(shù)建立了水資源系統(tǒng)分析模型。

但是,關(guān)于水庫(kù)最優(yōu)分水比計(jì)算的研究還不夠深入。隨著用水單元的增多,分水比的計(jì)算時(shí)間呈幾何增長(zhǎng)。而在基于規(guī)則的水資源合理配置模型計(jì)算中,水庫(kù)分水比問(wèn)題直接影響到水資源合理配置方案的形成。在水資源量一定的前提下,要找到最合理的配置方案,計(jì)算水庫(kù)的最優(yōu)分水比是重要的途徑。在大數(shù)據(jù)時(shí)代,先進(jìn)的大數(shù)據(jù)技術(shù)具有自動(dòng)預(yù)測(cè)以及趨勢(shì)分析的重要功能。通過(guò)挖掘數(shù)據(jù)隱藏的規(guī)律,融合大數(shù)據(jù)技術(shù),能夠從根本上突破傳統(tǒng)的“定性—定量—再定性”的統(tǒng)計(jì)分析過(guò)程,打破復(fù)雜規(guī)則下海量數(shù)據(jù)無(wú)法計(jì)算的僵局,將分析過(guò)程簡(jiǎn)化為“定量—定性”,發(fā)現(xiàn)規(guī)律可以不受任何假設(shè)的限制,分析思路可以概括為“發(fā)現(xiàn)—總結(jié)”。這樣就能夠全方位解決高精度分水比的計(jì)算問(wèn)題,給水資源合理配置補(bǔ)短板提供了技術(shù)保障。

基于上述思想,本文在基于規(guī)則和一定空間復(fù)雜度的情況下,分析了不同步長(zhǎng)最優(yōu)分水比的計(jì)算時(shí)間,從海量數(shù)據(jù)中通過(guò)算法挖掘數(shù)據(jù)隱藏的規(guī)律,提出了分布式算法且進(jìn)行了有效分析,并最終計(jì)算出步長(zhǎng)為0.001的最優(yōu)分水比。

1 研究區(qū)資料與水資源合理配置的規(guī)則

1.1 研究區(qū)資料

研究區(qū)位于湖北省中部,區(qū)域內(nèi)包括漳河水庫(kù)流域和灌區(qū)兩部分。其中漳河水庫(kù)流域是指漳河水庫(kù)壩址以上的匯水區(qū)域,面積為2 212 km2,平均高程400 m左右。漳河水庫(kù)灌區(qū)面積5 543.93 km2。漳河流域的水資源分布情況如圖1所示。

圖1 湖北省漳河流域水資源分布圖

本文主要研究的是漳河水庫(kù)最優(yōu)分水比的計(jì)算問(wèn)題,因此選取漳河水庫(kù)灌區(qū)的6個(gè)用水單元為代表,分別是東寶區(qū)、掇刀區(qū)、沙洋縣、鐘祥市、荊州區(qū)和當(dāng)陽(yáng)市,以過(guò)去43 a逐年逐月的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算漳河水庫(kù)43 a的總?cè)彼孔钚∏壹骖檿r(shí)間效益的最優(yōu)分水比。數(shù)據(jù)主要來(lái)源于荊門(mén)市統(tǒng)計(jì)年鑒和其他縣市的統(tǒng)計(jì)年鑒、水資源管理委員會(huì)辦公室調(diào)查統(tǒng)計(jì)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和土地利用資料以及各地的農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)年報(bào)等；水庫(kù)用水量采用水庫(kù)水量平衡計(jì)算的數(shù)據(jù)；降雨蒸發(fā)資料來(lái)源于研究區(qū)8個(gè)水文站和氣象站及18個(gè)雨量站,對(duì)于個(gè)別缺測(cè)的月份,通過(guò)建立缺測(cè)站與參證站同步系列相關(guān)曲線來(lái)插補(bǔ)缺測(cè)站的資料。表1為研究區(qū)大中型水庫(kù)的特征參數(shù)。

表1 大中型水庫(kù)的特征參數(shù)

1.2 水資源合理配置的規(guī)則

現(xiàn)實(shí)中大型水庫(kù)對(duì)各地區(qū)的供水已經(jīng)有一定的約定或者分水協(xié)議,供水調(diào)度必須遵守。否則,單純地從優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行供水優(yōu)化分配可能會(huì)導(dǎo)致地區(qū)之間的用水矛盾。因此,對(duì)于這樣的水庫(kù),當(dāng)進(jìn)行供水調(diào)度計(jì)算時(shí),水庫(kù)對(duì)下游單元的供水量應(yīng)按確定的分水比進(jìn)行分配,計(jì)算公式如下[12]:

(1)

式中:αi為水庫(kù)給第i下游單元供水的分水比；Qi為水庫(kù)對(duì)第i下游單元的供水量，萬(wàn)m3;Qtotal為水庫(kù)的可供水總量,萬(wàn)m3。

在湖北漳河水庫(kù)灌區(qū)供水體系中,漳河水庫(kù)是最重要的一個(gè)供水源。在供需平衡計(jì)算中,塘堰、小型水庫(kù)首先進(jìn)行供水,在上述水源供水不足的情況下再由中型水庫(kù)按照既定的供水比例供水,然后是河壩引水、泵站提水,最后由漳河水庫(kù)對(duì)各單元進(jìn)行供水。漳河水庫(kù)給各用水單元的分水比例會(huì)在很大程度上影響到所有供水區(qū)的水資源滿(mǎn)足程度和總?cè)彼壳闆r。

水資源合理配置的規(guī)則如下:①供水順序?yàn)樘裂?、小型水?kù)、中型水庫(kù)、河壩引水、泵站提水及漳河水庫(kù)。②從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取城鎮(zhèn)生活、農(nóng)村生活、二三產(chǎn)業(yè)和農(nóng)業(yè)的需水量及退水系數(shù),讀取大中型水庫(kù)的入流系列及水庫(kù)特征參數(shù)、調(diào)度規(guī)則、調(diào)度線、各用水單元的當(dāng)?shù)貜搅飨盗?、各用水單元的降雨量及水面蒸發(fā)系列、各類(lèi)工程渠系水利用系數(shù)與漳河水庫(kù)的分水比；然后嵌套循環(huán),逐年逐月逐用水單元按照水資源合理配置的規(guī)則,計(jì)算城鎮(zhèn)生活、農(nóng)村生活、二三產(chǎn)業(yè)、農(nóng)業(yè)及河道內(nèi)生態(tài)的供水量與缺水量、水庫(kù)的時(shí)段庫(kù)容與蒸發(fā)量,及6個(gè)用水單元與各單元各需水類(lèi)別的年缺水量、總?cè)彼康?。水資源合理配置規(guī)則的流程圖如圖2所示。

圖2 水資源合理配置規(guī)則的流程圖

水庫(kù)的供水關(guān)系如圖3所示。

圖3 研究區(qū)大中型水庫(kù)的供水關(guān)系

2 問(wèn)題描述

研究區(qū)內(nèi)包含6個(gè)用水單元,為了求得漳河水庫(kù)對(duì)各用水單元的最優(yōu)分水比,首先設(shè)置初始步長(zhǎng),得到每個(gè)單元的有效取值集合,利用公式(1)計(jì)算得到滿(mǎn)足條件的分水比候選集合,最后根據(jù)規(guī)則計(jì)算候選集合中的每一組分水比,找出最優(yōu)的那組。

如果設(shè)定步長(zhǎng)為0.001,那么根據(jù)公式(1),可以得到每個(gè)單元分水比的取值集合為{0.001,0.002,…,0.995},集合內(nèi)共有995個(gè)值。計(jì)算候選集合時(shí),需要循環(huán)遍歷6個(gè)用水單元的取值集合,找到滿(mǎn)足公式(1)的分水比加入到候選集合中,遍歷結(jié)束就可以得到分水比候選集合。在沒(méi)有先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的地區(qū),計(jì)算候選集合需要進(jìn)行9956次運(yùn)算。在計(jì)算最優(yōu)分水比時(shí),一般考慮選取缺水量最大的年份或幾個(gè)典型年份進(jìn)行計(jì)算。由于不同年的數(shù)據(jù)差別較大,計(jì)算出某些年份缺水量為零的分水比組合較多,而這些分水比組合用于計(jì)算其他年份的缺水量時(shí)會(huì)出現(xiàn)翻倍的情況且波動(dòng)較大。此外,43 a的年均缺水量數(shù)值差別不明顯,不利于尋找規(guī)律。因此,本文求43 a總?cè)彼孔钚r(shí)的分水比。根據(jù)研究區(qū)的配水規(guī)則,使用配置了酷睿i7 CPU的計(jì)算機(jī)計(jì)算一組分水比下43 a供水的總?cè)彼亢臅r(shí)約1.6 s。因此,步長(zhǎng)設(shè)置為0.001時(shí),最優(yōu)分水比計(jì)算時(shí)間趨于無(wú)窮大。不同步長(zhǎng)的取值集合、取值個(gè)數(shù)、求解候選集合運(yùn)算次數(shù)和最優(yōu)分水比計(jì)算時(shí)間詳見(jiàn)表2。

表2 不同步長(zhǎng)的取值集合、取值個(gè)數(shù)、求解候選集合運(yùn)算次數(shù)和最優(yōu)分水比計(jì)算時(shí)間

通過(guò)分別計(jì)算發(fā)現(xiàn),步長(zhǎng)為0.03、0.06、0.07及0.09的候選集合取值個(gè)數(shù)較少,總?cè)彼康挠?jì)算結(jié)果都較大。另外,0.08是0.04的倍數(shù),0.04的取值集合已經(jīng)包含了0.08的取值集合。因此,這些步長(zhǎng)不予考慮。由表2中數(shù)據(jù)可見(jiàn),當(dāng)步長(zhǎng)逐漸縮短時(shí),求解候選集合的運(yùn)算次數(shù)呈幾何增長(zhǎng),從而導(dǎo)致計(jì)算時(shí)間大幅度增加,求解步長(zhǎng)0.01的候選集合已經(jīng)很難實(shí)現(xiàn),導(dǎo)致無(wú)法計(jì)算最優(yōu)分水比。本文利用數(shù)據(jù)挖掘的方法,從“定量的回應(yīng)”中搜索隱藏于其中有價(jià)值的信息,提出了分布式算法,并最終計(jì)算出步長(zhǎng)為0.001的分水比。

3 分布式算法的提出與計(jì)算分析

3.1 分布式算法

由公式(1)可知,各分水比之和等于1,意味著一個(gè)單元分水比的增大通常以減小另一個(gè)單元的分水比為代價(jià)。對(duì)于任何一個(gè)研究區(qū),總有一個(gè)分水比的大小關(guān)系存在。對(duì)于本文的研究區(qū),通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),6個(gè)用水單元中沙洋縣和荊州區(qū)的分水比越大,或東寶區(qū)和掇刀區(qū)分水比越小,則總?cè)彼吭叫?。由?本文采用一種固定的算法求分水比的候選集合,然后再計(jì)算最優(yōu)分水比。當(dāng)運(yùn)算到一定程度時(shí),不同步長(zhǎng)計(jì)算結(jié)果的變化曲線在水平方向的趨勢(shì)呈現(xiàn)周期性變化,豎直方向有一定程度的拉伸。計(jì)算流程如下:

輸入漳河水庫(kù)6個(gè)用水單元(東寶區(qū)、掇刀區(qū)、鐘祥市、當(dāng)陽(yáng)市、沙洋縣、荊州區(qū))的分水比初始集合，分別為S1、S2、S3、S4、S5、S6。將集合中的元素按從小到大排序,則有S1=S2=S3=S4=S5=S6={s1,s2,…,sn},s1

設(shè)置6層遞歸關(guān)系,S1作為最外層,S6作為最內(nèi)層。計(jì)算候選集合的時(shí)候,S1優(yōu)先取值,且取值滿(mǎn)足從集合內(nèi)最小值開(kāi)始遞增,S2優(yōu)先級(jí)次之,取值也是從集合內(nèi)最小值開(kāi)始遞增,但是取值速率要大于S1。內(nèi)層的S6優(yōu)先級(jí)最低,取值滿(mǎn)足從集合內(nèi)最大值開(kāi)始遞減(因?yàn)榍?個(gè)集合都是從最小值開(kāi)始取)。S5雖然是從集合內(nèi)最小值開(kāi)始取值,但是由于S5處于次內(nèi)層,所以取值遞增的速率快,這樣就滿(mǎn)足了上述先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。

步驟1:鑒于各分水比集合均采用隊(duì)列結(jié)構(gòu)存儲(chǔ),判斷S1是否為空,如果為空,即得到最終候選集合C;否則,從S1中抽取集合的第1個(gè)值,即最小值,跳轉(zhuǎn)至步驟2。

步驟2:判斷S2是否為空,如果不空,從S2中抽取集合的第1個(gè)值,即最小值,跳轉(zhuǎn)至步驟3;否則,跳轉(zhuǎn)至步驟1。

步驟3:判斷S3是否為空,如果不空,從S3中抽取集合的第1個(gè)值,即最小值,跳轉(zhuǎn)至步驟4;否則,跳轉(zhuǎn)至步驟2。

步驟4:判斷S4是否為空,如果不空,從S4中抽取集合的第1個(gè)值,即最小值,跳轉(zhuǎn)至步驟5;否則,跳轉(zhuǎn)至步驟3。

步驟5:判斷S5是否為空,如果不空,從S5中抽取集合的第1個(gè)值,即最小值,跳轉(zhuǎn)至步驟6;否則,跳轉(zhuǎn)至步驟4。

步驟6:判斷S6是否為空,如果不空,從S6中抽取集合的第1個(gè)值,即最小值,跳轉(zhuǎn)至步驟7;否則,跳轉(zhuǎn)至步驟5。

步驟7:對(duì)于取滿(mǎn)6個(gè)值的一組數(shù)Ci=(c1,c2,c3,c4,c5,c6),如果c1+c2+c3+c4+c5+c6=1,則將Ci添加到最終候選集合C中;否則丟棄。跳轉(zhuǎn)至步驟6。

選取步長(zhǎng)0.04,采用上述算法計(jì)算分水比候選集合,然后再計(jì)算最優(yōu)分水比。從中取5 000組運(yùn)算數(shù)據(jù)進(jìn)行展示,圖4即為步長(zhǎng)為0.04時(shí)總?cè)彼康倪\(yùn)算趨勢(shì)圖。

圖4 步長(zhǎng)為0.04時(shí)總?cè)彼康淖兓厔?shì)(5 000組運(yùn)算數(shù)據(jù))

由圖4可以發(fā)現(xiàn),在一定的范圍內(nèi),隨著運(yùn)算組數(shù)的增加,總?cè)彼砍尸F(xiàn)周期性遞減趨勢(shì)。在達(dá)到一定運(yùn)算組數(shù)時(shí),總?cè)彼苛⒓椿貜椫翗O大值后,繼續(xù)在一定范圍內(nèi)周期性變化。此外,不同周期內(nèi)的最小值差在50萬(wàn)m3以?xún)?nèi),且趨于一個(gè)極小值。由此推測(cè),不同步長(zhǎng)的分水比計(jì)算過(guò)程中,也會(huì)呈現(xiàn)出此種周期性變化的規(guī)律。鑒于此,選取步長(zhǎng)0.02、0.04、0.05分別進(jìn)行計(jì)算,為了更加清晰地顯示數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì),從步長(zhǎng)0.04和0.05的運(yùn)算數(shù)據(jù)中取2 700組運(yùn)算數(shù)據(jù)進(jìn)行展示,從步長(zhǎng)0.02的運(yùn)算數(shù)據(jù)中則取6 000組數(shù)據(jù)進(jìn)行展示,如圖5所示。

圖5 3種步長(zhǎng)時(shí)總?cè)彼康淖兓厔?shì)

由圖5可以發(fā)現(xiàn),3種步長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的總?cè)彼孔兓芷?P)的關(guān)系為:P0.05Q0.04>Q0.02。綜上,3種不同步長(zhǎng)的總?cè)彼砍尸F(xiàn)相似的變化趨勢(shì),且隨著步長(zhǎng)的減小,對(duì)應(yīng)的變化周期變長(zhǎng),但該步長(zhǎng)對(duì)應(yīng)周期內(nèi)總?cè)彼康淖钚≈蹈?步長(zhǎng)0.02在不同周期內(nèi)最小值的差在20萬(wàn)m3以?xún)?nèi)。證明前面的推測(cè)是合理的。

因此,本文總結(jié)上述規(guī)律得出結(jié)論,采用固定算法求候選集合,在計(jì)算分水比的過(guò)程中,當(dāng)運(yùn)算到一定程度時(shí),隨著運(yùn)算組數(shù)的增加,總?cè)彼砍尸F(xiàn)周期性變化的規(guī)律；且步長(zhǎng)越小,周期的長(zhǎng)度越長(zhǎng),但周期內(nèi)總?cè)彼康淖钚≈翟叫?不同周期內(nèi)總?cè)彼孔钚≈档牟钤谝粋€(gè)固定范圍內(nèi)。由此,本文提出了分布式算法來(lái)求0.01的分水比。首先計(jì)算步長(zhǎng)0.02的不同周期內(nèi)總?cè)彼康淖钚≈?選擇步長(zhǎng)0.02總?cè)彼孔钚〉姆炙茸鳛槠瘘c(diǎn),將步長(zhǎng)設(shè)置為0.01繼續(xù)向后計(jì)算,在一個(gè)周期結(jié)束的時(shí)候,即可得出本周期內(nèi)的最小值。

3.2 計(jì)算分析

基于以上結(jié)論,步長(zhǎng)為0.01時(shí)總?cè)彼康淖兓芷谝L(zhǎng)于步長(zhǎng)為0.02時(shí)的周期,周期內(nèi)步長(zhǎng)0.01對(duì)應(yīng)的總?cè)彼康淖钚≈狄?且周期內(nèi)曲線的下降速率更小。而不同周期內(nèi)總?cè)彼孔钚≈档牟钪狄∮?0萬(wàn)m3。所以,當(dāng)計(jì)算到第2個(gè)周期時(shí),一次計(jì)算的結(jié)果與總?cè)彼孔钚≈档牟畲笥?0萬(wàn)m3,則該結(jié)果一定不是此周期內(nèi)的總?cè)彼孔钚≈?且周期內(nèi)步長(zhǎng)0.01的曲線下降速率更小。因此,如果差值大于100萬(wàn)m3,直接跳過(guò)500組候選集合中的數(shù)據(jù);依次遞減,如果差值大于60萬(wàn)m3,則跳過(guò)100組數(shù)據(jù);差值大于50萬(wàn)m3,則跳過(guò)10組數(shù)據(jù),以便簡(jiǎn)化計(jì)算。經(jīng)過(guò)計(jì)算,可得步長(zhǎng)為0.01時(shí)的總?cè)彼繕O小值為111 255.42萬(wàn)m3,不同周期內(nèi)最小值的差小于10萬(wàn)m3。取1 400余組運(yùn)算數(shù)據(jù)進(jìn)行展示,如圖6所示。

圖6 步長(zhǎng)為0.01的總?cè)彼孔兓厔?shì)(1 400余組運(yùn)算數(shù)據(jù))

采用同樣的方法嵌套計(jì)算,即可求出步長(zhǎng)0.001時(shí)的最優(yōu)分水比。考慮時(shí)間效益最大和缺水量最小,記錄下第2個(gè)周期內(nèi)跳過(guò)的數(shù)據(jù)組數(shù);當(dāng)開(kāi)始計(jì)算第3個(gè)周期時(shí),直接跳過(guò)相應(yīng)組數(shù)以簡(jiǎn)化計(jì)算;當(dāng)連續(xù)3個(gè)周期內(nèi)缺水量最小值的差在3萬(wàn)m3時(shí),就不再繼續(xù)計(jì)算,取計(jì)算結(jié)果的最小值對(duì)應(yīng)的分水比為最優(yōu)分水比,最終只需要進(jìn)行約105次計(jì)算。這樣,就得到步長(zhǎng)0.001的總?cè)彼繕O小值為111 129.65萬(wàn)m3,東寶區(qū)、掇刀區(qū)、沙洋縣、鐘祥市、荊州區(qū)、當(dāng)陽(yáng)市對(duì)應(yīng)的分水比分別為0.013、0.047、0.506、0.007、0.399、0.028。取3 000余組運(yùn)算數(shù)據(jù)進(jìn)行展示,如圖7所示。

圖7 步長(zhǎng)為0.001的總?cè)彼孔兓厔?shì)(3 000余組運(yùn)算數(shù)據(jù))

按文中所得的分水比,可計(jì)算出過(guò)去43 a的供水情況,并與實(shí)際供水情況對(duì)比,如圖8所示。

圖8 43 a的年缺水量對(duì)比

由圖8可以發(fā)現(xiàn)：使用本文計(jì)算的分水比供水,年缺水量大于過(guò)去值的,只有4 a;年缺水量與過(guò)去值相等且保持為零的,有3 a;年缺水量小于過(guò)去值的,有36 a,年缺水量減小的范圍為126.31～5 099.54萬(wàn)m3;年缺水量為零的年份較多,共29 a;43 a的總?cè)彼勘冗^(guò)去的179 788.07萬(wàn)m3減少了68 658.43萬(wàn)m3,符合整個(gè)水資源分配體系總體效益最好的原則。

最終,可計(jì)算出漳河水庫(kù)連續(xù)供水43 a的時(shí)段庫(kù)容變化規(guī)律,如圖9所示。通過(guò)觀察圖9可以發(fā)現(xiàn),漳河水庫(kù)時(shí)段庫(kù)容變化曲線整體呈現(xiàn)周期性變化規(guī)律。掌握漳河水庫(kù)的庫(kù)容規(guī)律,可給未來(lái)保證水資源的供需平衡、制定供水策略和節(jié)水規(guī)劃等提供有力的依據(jù)。尤其在供水時(shí),在漳河水庫(kù)時(shí)段庫(kù)容較大的月份,可以適當(dāng)減少前置水源的供水量,增加前置水源的可利用量,讓漳河水庫(kù)適當(dāng)多供水,減少棄水;當(dāng)漳河水庫(kù)時(shí)段庫(kù)容即將達(dá)到死庫(kù)容的月份,讓前置水源全力供水,前置水源供量不夠的由漳河水庫(kù)供水,以實(shí)現(xiàn)減少缺水量的目的。

圖9 漳河水庫(kù)時(shí)段庫(kù)容隨供水月數(shù)變化曲線

4 結(jié)語(yǔ)

為了解決基于規(guī)則的水資源合理配置水庫(kù)最優(yōu)分水比的計(jì)算問(wèn)題,本文利用數(shù)據(jù)挖掘的思想,融合大數(shù)據(jù)技術(shù),通過(guò)挖掘數(shù)據(jù)隱藏的規(guī)律,從中找出數(shù)量特征和數(shù)量關(guān)系,提出了分布式算法并驗(yàn)證了其有效性。該算法可以有效減少數(shù)據(jù)的運(yùn)算次數(shù),將分水比的計(jì)算分步進(jìn)行,且在后續(xù)計(jì)算中,依靠先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn),根據(jù)一次計(jì)算結(jié)果與周期內(nèi)最小值的差大于一個(gè)閾值,跳過(guò)一定數(shù)量的候選數(shù)據(jù),以便簡(jiǎn)化計(jì)算,從而切實(shí)有效地計(jì)算出步長(zhǎng)為0.001的最優(yōu)分水比。分布式算法的提出,給規(guī)則較為復(fù)雜、多供水源、多用水單元,且存在一定空間復(fù)雜度的水資源配置過(guò)程的水庫(kù)最優(yōu)分水比的計(jì)算找準(zhǔn)了方向,也為其他地區(qū)的水庫(kù)分水比計(jì)算提供了參考。