（水文学及水资源专业论文）区域水资源调度系统全息智能决策理论模型与应用研究.pdf

摘要 区域水资源调度决策研究是水资源合理利用、优化配置、避害趋利的重要课题。本 文首先阐述了区域水资源的组成及表示方法，论述了区域水资源系统面临的洪水灾害和 冰资源短缺的问题，综述了水库预报调度方法和一些智能理论与方法在区域水资源调度 系统的应用。在此基础上，提出了区域水资源调度系统全息智能决策的研究思路和主要 研究内容。浆于区域水资源调度系统的复杂性，本文针对区域水资源调度决策中普遍存 在的利用信息不全，缺乏代表性和智能化水平低的问题，就区域水资源调度系统决策中 的单位线汇流模型选择、调度方案优选、径流中长期预报、水库与井群联合调度、补偿 水库放水决策、数据仓库支持平台等问题开展研究，研究成果概括如下： ( 1 ) 针对区域水资源调度系统决策上存在的主要问题，融合几种人工智能方法，提 出了区域水资源调度系统决策理论与模型。它主要是将粗集理论和模糊推理一神经网络 系统相融合，在考虑实时数字信息和模糊信息组合成的全信息空间上，用粗集理论产生 模糊规则，用模糊推理方法表示规则系统；采用b p 人工神经网络来学习模糊参数。该 模型对于区域水资源调度系统的一些问题来说。它可以考虑所有的前期影响因素，不仅 考虑可观测的数字信息，还能采用模糊的专家经验信息，在全信息条件下处理问题：利 用粗集理论产生规则，避免主观倾向；模糊推理一神经网络模块可以用神经网络的自学 习能力，确定模糊推理系统的有关参数，使参数识别直接从样本中学习，以客观方式完 善模糊推理规则：该方法模型简单实用，全部可由计算机实现：该理论模型还是一个开 放的体系，随着调度系统的运行，它可纳入更多的样本及专家经验，改善自身结构，辅 助决策者做出科学正确的决策。 ( 2 ) 单位线的应用存在其自身代表性不强的问题，一条或几条单位线代表了所有成 因的流域洪水，致使洪水预报偏差较大。针对此问题，本文提出全息智能单位线汇流方 法。首先整理历史发生的实测洪水资料，分析出每次洪水对应的单位线，同时分析每次 对应的影响因素，考虑全部的实时观测到的信息，包括数字的和模糊的信息。由每次历 史洪水的影响因素和相应的单位线编号组成全息智能单位线信息表。再由信息表产生差 别矩阵，经过差别矩阵的降维、稀疏化处理，最后用膨明方法约简信息表，产生单位 线应用规则。在单位线应用时用模糊推理一神经网络来选择单位线。这种方法首先它考 虑了单位线的所有影响因素，在全信息状态空间条件下产生模式单位线；在单位线选择 规则产生方面，采用粗集理论，完全从数据集中发现知识，主观成份较少；在单位线应 用时，应用模糊推理一神经网络模型，它解决了模糊推理系统中的若干参数识别问题。 实例研究，说明该方法可提高预报精度，洪峰流量、峰现时间和洪水过程与实际接 近，说明全息智能模式单位线是可行的。 ( 3 ) 深入研究水库防洪实时调度决策问题是水库调度工作的核心。本文先回顾了水 库防洪实时调度决策的模糊推理方法，即c r i 方法和模糊推理特征展开近似推理法。在 此基础上，结合神经网络理论具有的鲁棒性、非线性、自学习等功能，构造水库防洪实 时调度决策模糊推理神经网络模型。它具有根据面临时刻“小前提”自动匹配推理规则， 给出合理调度决策的功能，而且在学习阶段，它可以自学习确定输入影响因素的模糊隶 属函数参数。 ( 4 ) 实施水库调度方案优选全息智能决策，需要进行水库洪水调节计算，本文研究 了考虑水库动库容的调洪计算方法。针对水库普遍存在的动库容问题，应用复杂情况下 水库调洪数值解析解法，根据水库动库容计算的实际情况，提出了基于理论公式和基于 实测资料的水库动库容调洪数值解法。它是水库调洪数值解法的扩展与完善；大伙房水 库实例研究表明，它使水库调洪计算结果更接近于实际水位值；它不用试算与迭代计算； 速度快，易于在计算机上实现。它为带状河道型水库调洪计算提供了比较优越的计算模 型与方法。 ( 5 ) 针对传统径流中长期预报模糊推理模式法存在的问题，结合模糊集理论、模糊 推理一神经网络技术的发展，提出径流中长期预报基于粗集理论模糊推理一神经网络模 型。该模型首先选择径流的预报因子，其选择方法是用预报因子相关关系系数值大小比 较选择；用粗集理论约简径流中长期预报决策表，产生模糊推理规则；用b p 神经网络 技术学习模糊推理中的有关参数。由大伙房水库实例研究可以看出，模糊推理规则条数 明显减少，比较客观地确定预报因子模糊子集的隶属函数有关系数，方法简单可行。 ( 6 ) 区域水资源供水调度模糊推理模式法，虽可以合理考虑模糊入流预报和降雨预 报等模糊信息，便于总结调度人员的运行经验，但是，这种方法中模糊推理规则主要从 经验中产生，而且，因素模糊隶属函数参数确定缺乏客观性。针对这些问题，本文在模 糊推理模式法的基础上，应用粗集理论和神经网络技术，提出水库与井群和库群基于粗 集理论的模糊推理一神经网络模型。通过实例和算例可看出，该方法理论性较强，简单 易用，便于推广。 ( 7 ) 本文设计了区域水资源调度系统数据仓库的体系结构，其思想定位于为各种问 题的全息智能决策提供侠捷有效的规则挖掘解决方案，以数据仓库作为数据平台为决策 规则生成提供数据来源，以决策规则生成工具为系统重心，面向任务组织数据操作流程， 这种方案是可行的并且具有良好的应用价值。同时，在设计时充分考虑了开放性和可伸 缩性，使系统能够适用于各种不同的情况和问题。 最后对全文做了总结，并对有待进一步研究的问题进行了讨论。 关键词：粗集；模糊推理；神经网络；全息；智能：调度：系统：区域：水资源； 数据仓库 a b s t r a c t r e g i o n a lw a t e rr e s o u r c e sc o n t r o lo p e r a t i o ni s a ni m p o r t a n tt h e m ea b o u tr e a s o n a b l e u s i n g ，o p t i m i z a t i o na l l o c a t i o n ，m a k i n gb e n e f i ta n da v o i d i n gh a r mo fw a t e rr e s o u r c e s t h e c o n s i s ta n d r e p r e s e n t a t i o no fr e g i o n a lw a t e rr e s o u r c e s ，t h ep r o b l e m sw i t hr e g a r dt ot h ef l o o d d i s a s t e ra n dt h es h o r t a g eo fw a t e rr e s o u r c e s ，r i o o df o r e c a s ta n do p e r a t i o nm e t h o da n ds o m e a p p l i c a t i o n so fi n t e l l i g e n tm e o r y i nt h ea p p l i c a t i o no ft h er e g i o n a lw a t e rr e s o u r c e sa r ef i r s t g e n e r a l i z e di nt h i sp a p e r b a s e do ni t ，t h er e s e a r c ht h o u g h ta b o u tt o t a li n f o r m a t i o ni n t e l l i g e n t d e c i s i o no ft h er e g i o n a lw a t e rr e s o u r c e sa n dm a i nr e s e a r c hc o n c e p t i o na r cp r o p o s e d a i m i n g a tt h ec o m m o n p r o b l e m so f t h ef r a g m e n t a r yi n f o r m a t i o n ，t h ea b s e n c eo f r e p r e s e n t a t i v ea n d l o wl e v e li n t e l l i g e n t ，t h i sp a p e rm a k e sas t l l d yo ft h ec h o i c eo fu n i tg r a p hc o n f l u xm o d e l ，t h e o p t i m i z a t i o no fo p e r a t i o na l t e r n a t i v e s ，m e d i u ma n dl o n g - r a n g ef l o wf o r e c a s t , t h ec o n j u n c t i o n o p e r a t i o nc o n t r o lo fr e s e r v o i r a n db a t t e r yo fw e l l s ，d r a w - o f fd e c i s i o no fc o m p e n s a t i o n r e s e r v o i r , t h es u p p o r td e s ko f d a t aw a r e h o u s e ，a n dt h er e s e a r c hr e s u l t sa r el i s t e da sf o l l o w s ( 1 ) a i m i n ga t t h em a i np m b l e m si n o p e r a t i o ns y s t e m d e c i s i o no fr e g i o n a lw a t e r r e s o u r c e s ，a m a l g a m a t e ds e v e r a la r t i f i c i a li n t e l l i g e n tm e t h o d , t h eo p e r a t i o ns y s t e md e c i s i o n t h e o r ya n dm o d e lo f r e g i o n a lw a t e rr e s o u r c e sa r ep r e s e n t e d i ta m a l g a m a t e sr o u g hs e tt h e o r y w i m f u z z y i n f e r e n c ea n dn 叫 a ln e t w o r k s y s t e m , c o n s i d e r i n gt h er e a lt i m ed i g i t a li n f o r m a t i o n a n dt h et o t a li n f o r m a t i o ns p a c ec o n s i s t e do f f u z z y i n f o r m a t i o n , b r i n g sf u z z yf o r m u l ab yr o u g h s e t t h e o r y , r e p r e s e n t sf o r m u l as y s t e mb yt h ef u z z yi n f e r e n c em e t h o d i ts t u d i e dt h ef u z z y p a r a m e t e r sb y b pa r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k t o8 0 m e p r o b l e m so f t h i ss y s t e m ，t h i sm o d e lc a n c o n s i d e ra l lt h ee f f e c tf a c t o r s ，n o to n l yt h eo b s e r v a t i o n a ld i g i t a li n f o r m a t i o n ，b u ta l s ot h e f u z z ye x p e r i e n c e di n f o r m a t i o no ft h ee x p e r t s a n dd e a l 、i 血t h eq u e s t i o n su n d e rt o t a l i n f o r m a t i o nc o n d i t i o n i tb r i n g sf o r m u l ab yr o u g hs e t , a v o i d i n gs u b j e c t i v ei n c l i n a t i o n t h e m o d u l eo f f u z z y i n f e r e n c ea n dn e u r a ln e t w o r kc o n f i r m st h ec o r r e l a t i v ep a r a m e t e r sa b o u tt h e f u z z yi n f e r e n c es y s t e mb ys t i r - s t u d yc a p a c i t yo f t h en e u r a ln e t w o r k , a n dt h e np e r f e c t st h e f u z z yi n f e r e n c ef o r m u l ab ye x t e r n a lm e a n s ；t h i sm o d e li ss i m p l ea n dp r a c t i c a lw h i c hc a n i m p l e m e n tt h r o u g ht h ec o m p u t e ra b s o l u t e m i ti sa l s oao p e ns y s t e a ，w h i c hc a n a c c e p tm o r e s w a t c ha n dt h ee x p e r t se x p e r i e n c e ，a m e l i o r a t es e l f - s t r u c t u r e ，a n dh e l pd e c i s i o nm a k e rm a k e s c i e n t i f i cd e c i s i o nw i t l lr u n n i n go f t h e o p e r a t i o ns y s t e m ( 2 ) t h ea p p l i c a t i o no ft h eu n i tg r a p hi ss h o r to fi t sr e p r e s e n t a t i v e n e s s o n eo rs e v e r a l u n i tg r a p h s r e p r e s e n ta l lt h ea r e af l o o d ，a n di tr e s u l t si nt h el a r g e ro f t h ef l o o df o r e c a s t sw a r p a i m i n ga tt h i sp r o b l e m ，t o t a l l yi n f o r m a t i o n a la n di n t e l l i g e n tu n i t 鲋y t p hc o n f l u xm e a n si s p r e s e n t e d f i r s t ，i td e a l s w i t ht h eo b s e r v e df l o o d sd a t a h a p p e n e d i nt h e p a s t , a n dt h e na n a l y s e s t h eu n i tg r a p hc o r r e s p o n d i n gw i t ht h ee v e r yf l o o d ，a n a l y s e si t se f f e c tf a c t o r sa tt h es a m et i m e ， a n dc o n s i d e r sa l lt h eo b s e r v e dr e a lt i m ei n f o r m a t i o nt h a tc o n s i s t so fd i g i t a la n df u z z y i n f o r m a t i o n e v e r yf l o o d se f f e c tf a c t o r sa n dc o r r e s p o n d i n g n m n b e ro ft h eu n i tg r a p hb u i l d u p t h es h e e to ft h et o t a l l yi n t e l l i g e n t i a lu n i tg r a p hi n f o r m a t i o n i tb r i n g st h ed i f f e r e n c em a t r i x ， t h r o u g hi t s r e d u c t i o no fd i m e n s i o n sa n ds p a r s ed i s p o s e ，t h e ni t b r i n g s t h eu n i t g r a p h a p p l i c a t i o nf o r m u l ab y t h er e d u c t i o ni n f o r m a t i o ns h e e tt h r o n 曲m r h a m e a n s u s i n gf u z z y i n f e r e n c e - n e u r a ln e t w o r kt oc h o o s eu n i tg r a p hw h e np u tu n i tg r a p hi n t o a p p l i c a t i o n ，t h i s m e t h o dh a ss e v e r a la d v a n t a g e s ，f i r s t ，i tc o n s i d e r sa l lt h ef a c t o r st h a ta f f e c tt h eu n i tg r a p h ，a n d c h o o s eu n i tg r a p hi nt h et o t a li n f o r m a t i o n s p a c e ；s e c o n d ，i ta d o p t sf e n 曲s e tt h e o r y , a n d d i s c o v e rk n o w l e d g ef r o mt h ed a t aa g g r e g a t e ，h a v i n gl i t t l e s u b j e c t i v e ；t h i r d l y , u s i n gf u z z y i n f e r e n c e - n e u r a ln e t w o r km o d e l ，i ts o l u t e ss o m e p a r a m e t e ri d e n t i f y i n gp r o b l e mi nt h ef u z z y i n f e r e n c e s y s t e m c a s e s t u d yp r o v e st h i sm e t h o dc a ni m p r o v ef o r e c a s tp r e c i s i o n ，a n dt h ef l o o dc r e s lt i m e o f p e a k a n d f l o o dp r o f i l ea a p p r o a c h i n gt ot h ep r a c t i c e i ti n d i c a t e st h em o d e lu n i tg r a p ho f t h e t o t a l l yi n t e l l i g e n t i a li n f o r m a t i o n i sf e a s i b l e ( 3 ) f u r t h e rs t u d yt ot h ep r o b l e mo fr e s e r v o i ro p e r a t i o no fr e a lt i m ef l o o dp r e v e n t i o n o p e r a t i o np l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei nt h er e s e r v o i ro p e r a t i o n t h i sp a p e rh a sr e v i e w e dt h ef u z z y l o g i cm e t h o do f r e a l t i m er e s e r v o i ro p e r a t i o nd e c i s i o n , n a m e l yc r im e t h o da n df u z z y l o g i c c h a r a c t e r i s t i ca p p r o x i m a t el o g i cm e t h o d o nt h eb a s i so f t h i s ，c o m b i n i n gt h ec h a r a c t e r i s t i co f r o b u s t ，n o n l i n e a r , s e l f - l e a m i n g , a n de t co f n e u r a ln e t w o r kt h e o r y , t h i sp a p e rc o n s t r u c t sf u z z y l o g i cn e u r a ln e t w o r km o d e lo fr e s e r v o i ro p e r a t i o no fr e a lt i m ef l o o do p e r a t i o n i th a st h e f u n c t i o no f g i v et h er e a s o n a b l eo p e r a t i o nd e c i s i o nb a s e do na u t o m a t i cm a t c h i n gr u l e ，o nt h e s t a g eo f s t u d y , i tc a na s c e r t a i nr t z z ym e m b e r s h i pf u n c t i o no f e f f e c tf a c t o r s ( 4 ) i m p l e m e n t i n ga l li n f o r m a t i o ni n t e l l i g e n td e c i s i o n - m a k i n go fo p t i m a ls e l e c t i o no f r e s e r v o i ro p e r a t i o n ，t h ec a l c u l a t i o no f r e s e r v o i rf l o o dm u t i n gi sn e e d e d t h i sp a p e rs t u d i e dt h e s t o r a g em u t i n gm e t h o do fw o r k i n gs t o r a g ev o l u m eo fr e s e r v o i r a i m i n ga tt h ep r o b l e mo f w o r k i n gs t o r a g ei nr e s e r v o i r , t h i sp a p e ra p p l i e sn u m e r i c a la n a l y t i cm e t h o do fs t o r a g er o u t i n g o fr e s e r v o i ru n d e rt h ec o m p l i c a t e ds i t u a t i o n i na c c o r d i n gw i t ht h ec a l c u l a t i o no fw o r k i n g s t o r a g ei nr e s e r v o i r , t h ef l o o dr e g u l a t i o nn u m e r i c a lm e t h o do fw o r k i n gs t o r a g ei nr e s e r v o i r t h a tb a s e do nt h e o r e t i c a le q u a t i o na n do b s e r v e dd a t ai se x p o u n d e d i ti se x t e n d i b i l i t yo ft h e f l o o dr e g u l a t i o nn u m e r i c a lm e t h o d ，t h ec a s eo fd a h u o f a n gr e s e r v o i rd e m o n s t r a t e st h a ti t m a k e st h es t o r a g er o u t i n gc l o s et oa c t u a ll e v e lo fw a t e r i tn e e d n 、t r i a lc a l c u l a t i o na n d i t e r a t i v ec o m p u t i n gm e t h o d ，w h i c hi sf a s t ，e a s yt or e a l i z eo nt h ec o m p u t e r i to f f e r ss t i p e r i o r c a l c u l a t i o nm o d e lf o rs t o r a g e r e u t i n go f b e l tc h a n n e lr e s e r v o i r ( 5 ) a i m i n ga tt h ep r o b l e mo ff u z z yl o g i cp a t t e r nm e t h o df o rt h et r a d i t i o n a lf o r e c a s to f r u n o i f , t h i sp a p e rc o m b i n e st h ed e v e l o p m e n to ft h et h e o r yo ff u z z ys e t s ，f u z z yl o g i c n e u r a l n e t w o r k t e c h n o l o g y , a n dp r o p o s e st h em o d e l t h a tf o r e c a s to fr u n o f f b a s e do nt h ef u z z y l o g i c n e u r a ln e t w o r k t h i sm o d e lc h o o s e st h ep r e d i c t i o nf a c t o ro ft h er u n o f fi nt h i sm o d e lf i r s t l y , w h i c hu s e st h em e t h o do f c o m p a r i s o nt h es i z eo f r e l e v a n c er e l a t i o nf a c t o ro f p r e d i c t i o nf a c t o r ， a n dt h e nu s e sr o u g hs e t sr e d u c et h em e t e ro ff o r e c a s to f r u n o f f c o m ei n t ob e i n gf u z z y l o g i c r u l e s ，a n df i n a l l ys t u d i e st h er e l e v a n tp a r a m e t e r si nf u z z yl o g i cw i t hb pn e u r a l ，n e t w o r k t e c h n o l o g y w ec a nd i s c o v e rt h a tt h en u m b e ro ff u z z yl o g i cr u l e si sr e d u c e do b v i o u s l yb y i n v e s t i g a t i o no f d ah u o f a n gr e s e r v o i rs a m p l e ，a n dt h er e l e v a n tf a c t o rs u b j e c tt of u n c t i o no f p r e d i c t i o nf a c t o rf u z z y s e t sc a nb ea s c e r t a i n e do b j e c t i v e l y , w h i c hr e v e a l st h a tt h i sm e t h o di s s i m p l ea n d f e a s i b l e ( 6 ) f u z z yi n f e r e n c em o d e lm e t h o do fr e g i o n a lw a t e rr e s o u r c e sf o rw a t e rs u p p l yc a n c o n s i d e rf u z z yi n f o r m a t i o nr a t i o n a l l yo ff l o wp r e d i c t i o na n dr a i n f a l lp r e d i c t i o ne t c ，w h i c hi s e a s yf o ro p e r a t o r st os u m m a r i z ep e r s o n n e l so p e r a t i o ne x p e r i e n c e ，h o w e v e r , t h i sm e t h o di s m a i n l yp r o d u c e d f r o m e x p e r i e n c e i nt h i sk i n do fm e t h o d ，a n dt h e 舾c e r t m no f ff u z z y m e m b e r s h i pf u n c t i o no f f a c t o r sl a c k so b j e c t i v i t y t ot h e s eq u e s t i o n s ，t h i sp a p e ru s e sr o u g h s e t sa n dn e u r a ln e t w o r k st e c h n o l o g yo nt h eb a s i so ff u z z yi n f e r e n c em o d e lm e t h o d ，a n d t h e np r o p o s e st h em o d e lo f g r o u po f w e l l sa n ds t o r e h o u s eg r o u pi nt h er e s e r v o i r , w h i c ha r e b a s e do nr o u g hs e t sa n dn e u r a ln e t w o r k st e c h n o l o g yo nt h eb a s i so f f u z z yi n f e r e n c em o d e l m e t h o d t h r o u g ht h ec a s ea n de x a m p l e ，w ec a r lf i n do u tt h a tt h i sm e t h o dt h e o r yq u a l i t yi s r e l a t i v e l ys t r o n g ，s i m p l ea n de a s y t ob e p o p u l a r i z e d ( 7 ) t h i sp a p e rd e s i 朗e d t h es t r u c t u r eo fd m aw a r e h o u s eo ft h er e g i o n a lw a t e r s y s t e m i t s t h o u g h t f i x e so n o f f e r i n gr e g u l a r e x c a v a t i o ns o l u t i o n s s w i f t l y a n d e f f e c t i v e l y t ot h e d e c i s i o n - m a k i n go fh o l o g r a p h i ci n t e l l i g e n c e so f v a r i o u sk i n d so ft h eo f p r o b l e m ，p r o v i d i n g d a t as o u r c ef o rt h eg e n e s i so fd e c i s i o nr u l e ，w h i c hi sb a s e do nd a t aw a r e h o u s ea sd a t a p l a t f o r m ，a n df a c e d w i t ht h et a s kt oo r g a n i z e st h ed a t ao p e r a t ef l o wa n dt a k et h et o o l sw h i c h m a k ed e c i s i o nr u l ea st h ee m p h a s e so ft h es y s t e m ，i ti sf e a s i b l ea n dh a sg o o du s i n gv a l u e b e s i d e s ，i ti sd e s i g n e dw i t hf u l l yc o n s i d e r i n go fo p e n i n ga n de l a s t i c i t y , w h i c hm a k e ss y s t e m t ob es u i t 曲l ef o ra 1 1k i n d so f s i t u a t i o na n di s s u e s f i n a l l y , as u m m a r y i sg i v e na n ds o m e p r o b l e m s t ob ef u r t h e rs t u d i e da r ed i s c u s s e d k e yw o r d s ：r o u g hs e t s ；f u z z yi n f e r e n c e ；n e u r a ln e t w o r k s ；a v a i l a b l ei n f o r m a t i o n ； i n t e l l i g e n c e ；c o n t r o lo p e r a t i o n ；s y s t e m ；r e g i o n ；w a t e rr e s o u r c e s ；d a t a w a r e h o u s e 区域水资源调度系统全息智能决策理论模型与应用研究 1 1 选题背景 1 1 1 区域水资源系统组成 第1 章绪论 迄今为止，区域水资源尚无统一公认的定义，随着时代的变迁，区域水资源概念的 内涵也在不断地拓展演化。本文将区域水资源界定为：自然界中具有生活、生产和生态 价值，能够通过水文循环得以恢复和更新，在一定技术、经济条件下可为人类社会利用 或待利用的水体。 自然界水资源的根本来源是天然降水，区域水资源指可供区域利用的水资源，而不 只是区域自产的水资源。区域水资源按其来源可由以下几类组成：地表水资源量矿： 地下水资源量睨；储存于土壤一定深度土层中可供作物及林木吸收利用的土壤水 ；本区域的污水处理回用水量呒；海水淡化水量。所以，区域水资源总量可 表示为： w = 职+ + 一w o + + ( 卜i ) 式中：呒为地表水呒、地下水睨与土壤水的重复计算量。 地表水资源量形包括当地降水自产的地表径流量彬、可供该区域利用的入境水资 源量呒：和区外调水量形，( 如天津市的引滦入津水量及将来的南水北调水量) ，即， w ，= ws i 4 - w ，2 + w ，3 ( 卜2 ) 地下水资源矿主要指在天然状态或开采条件下，单位时间进入水源地含水层范围 内，可被开采利用的水量，一般包括地下水径流流入量吸，、降水入渗补给量吸：、河 渠渗漏补给量畋，、灌溉入渗补给量。和越流补给量，即， = - + 睨：+ 畋，+ 畋。+ 畋s ( 卜3 ) 各组分的计算确定方法可参考文献 2 。 同时，水资源又是质与量的统一体，故而区域水资源可用矩阵表示为： 既。= 。 吸， ： 既。 ( 1 4 ) 式中：“= 1 ，2 ，m ；7 = l ，2 ，n ) 称为区域水资源元素，表示区域第f 种水资源质 n h ； 2 2 ，； 区域水资源调度系统拿息智能决策理论模型1 l f 世用研究 第j 级别的水资源量：m 为水资源种类总数，h 为水资源级别总数。 彬= 为区域第f 各级别水资源总量，w j = 为区域第，级别的水资源总 j = li = 1 量，彤= = w 为区域水资源总量，亦可表示成矢量形式，即 k 】 j = l w = ( 暖，吸，)( 1 - 5 ) 1 1 2 区域洪水灾害及防洪减灾措施 2 0 0 3 年我国淮河发生了新中国成立以来仅次于1 9 5 4 年的流域性大洪水，黄河支流 渭河和长江支流汉江出现多年不遇的秋汛，发生了较大洪水。湘江、澧水、滁河等部分 中小河流也发生了洪水。据初步统计，全国有3 0 个省( 区、市) 发生了不同程度的洪 涝灾害，受灾人口2 2 7 亿人，因灾死亡1 3 5 6 人，直接经济损失1 2 7 8 亿元。洪涝灾害 损失重于9 0 年代以来平均水平。 洪水灾害是当今世界上给人类带来损失最大的自然灾害阻7 1 。我国属多暴雨的国家， 由于自然地理特点和社会经济条件所决定我国洪涝灾害十分频繁。全国约有2 3 的地区 存在着不同程度的洪水威胁，即使是干旱、半干旱的西北地区，也常常受到暴雨洪水的 袭击，存在着“缺水贫困、水多成灾”的局面。特别是各大江河的中下游1 0 0 多万平方 公里的土地，是我国经济发达、人口密度较大的地区，集中了全国半数以上的人口和7 0 的工农业产值。然而，这些地区的地面高度有不少处于江河洪水水位以下。据文献记 载和不完全统计，从公元前2 0 6 到1 9 4 9 年的2 0 0 0 多年中，全国各地发生较大的洪水灾 害就有1 0 9 2 次之多。自1 8 4 0 年至1 9 4 9 的1 1 0 年间，全国受水灾县数平均每年2 5 0 县。 1 9 3 1 年，水灾遍及1 6 个省区，淹没农田9 7 3 万平方公里，受灾人口5 2 1 7 万，直接死亡 人口达4 0 万，武汉市水淹达1 0 0 日之久。 新中国成立以后，经过近5 0 年的艰苦奋斗，主要江河中下游发生机率较多的中小 洪水基本得到控制。但遇到特大洪水，灾情依然很严重。如1 9 5 4 年长江特大洪水，干 流水位普遍超过1 9 3 1 年，经大力抗洪抢险，才保住了荆江大堤和武汉市的安全，但仍 然造成直接经济损失1 0 0 亿元：1 9 6 3 年海河水系发生了历史罕见的特大洪水，直接经济 损失6 0 亿元：1 9 7 5 年8 月淮河上游出现内陆罕见的特大暴雨，位于暴雨中心的板桥水 库和石漫滩水库失事，数万人丧生。目前，我们面临的防洪形势仍十分严峻，江河和城 市的防洪标准普遍偏低：现有的防洪河道淤积、人为设障、盲目围垦，致使河道行洪和 湖泊蓄洪能力下降；城市洪灾设防能力差；人为破坏使水土流失严重：通信、预警、水 情测报和防洪指挥手段还不能适应抗洪抢险的需要。随着人口的不断增长和社会的不断 进步，人类活动范围的不断扩大使自然环境遭到破坏。进入9 0 年代，我国七大江河 区域水资源调度系统全息智能决策理论模型与应用研究 流域的洪涝灾害更有加重的趋势，平均每年赢接经济损失超千亿元。其中1 9 9 1 年，华 东地区大面积水灾，直接经济损失7 7 9 0 8 亿元；1 9 9 8 年，长江、嫩江、松花江流域的 特大洪水，直