多目标模糊优选模型及其在察尔森水库洪水调度决策中的应用
水库防洪预报调度模糊集与风险分析理论研究与应用
水库防洪预报调度模糊集与风险分析理论研究与应用水库防洪预报调度模糊集与风险分析理论研究与应用一、引言水库是重要的水资源利用和防洪减灾工程。
有效的水库防洪预报调度对于保护人民生命财产安全、维护社会稳定具有重要意义。
随着科技的发展与进步，模糊集及风险分析理论逐渐应用于水库防洪预报调度，成为水利工程领域的研究热点。
二、模糊集与风险分析理论的基本原理1. 模糊集理论：模糊集理论是由日本学者庆应数理学院的研究小组在1965年提出的。
模糊集是一种能够处理不确定性信息的数学工具。
其基本概念包括隶属度、隶属函数和隶属度矩阵等。
通过模糊集理论可以将模糊性和不确定性的信息处理为具有数值化特征的计算方法，提供了一种新的思路和方法。
2. 风险分析理论：风险分析理论是指通过系统地对系统中的风险进行评估和分析，找出风险源、研究风险传播规律，以确定相应的应对措施和预测结果的方法。
风险分析理论包括风险评估、风险识别、风险估计和风险控制等内容。
三、水库防洪预报调度中的模糊集与风险分析应用水库防洪预报调度涉及到多个不确定的因素，如降雨量、库容、来水等。
传统的预报调度方法无法充分考虑这些不确定性因素的影响，因此模糊集与风险分析理论的应用成为必然。
1. 模糊集理论在水库防洪预报调度中的应用通过建立模糊数学模型，将降雨量、来水量等不确定因素引入到系统中，计算系统输出的隶属度，进而确定出合理的调度方案。
模糊数学模型将不同因素之间的联系和影响进行定量化，实现了预报与实际情况之间的全面协调。
2. 风险分析理论在水库防洪预报调度中的应用风险分析理论通过识别和评估水库防洪预报调度过程中的潜在风险，提供了对潜在风险的判断、预测和控制的方法。
通过风险分析理论可以对不同的风险因素进行量化评估，判断其发生的概率以及对水库防洪预报调度的影响程度，从而制定出针对性的措施，减少可能的风险损失。
四、水库防洪预报调度模糊集与风险分析理论的应用案例以某水库防洪预报调度为例，运用模糊集与风险分析理论进行预报调度。
多目标可变模糊优选模型及其在水库调度中的应用
白 石水 库 建 成 后 ．可 使 水 库 下 游 防 洪 标 准 由 ２ Ｏ年 一 遇 提 高 到 ５ Ｏ年 一 遇 。 年 可 向 阜 新 、 州 每 锦 等 城 市 提 供 ２Ｏ ．２亿 ｍ３ 的城 市 用水 ， 向辽 河 三 角洲
地 区提供 ２６ 亿 ｍ 的农业 用水， ． ７ ３ 增加水 田 １ ３ ． 万 ３ ｈ ：并可提高滨海地 区 １ ３万 ｌ 田的供水保 ｍ． ． ５ ｌ 苇 ｍ
证 率 到 ５ ％。 它 的 建 成 将 缓 解 辽 西 地 区严 重 缺 水 ２
面进行 了重要改进 ，在一定程度 上消除了多 目标
２ １年第 １ ００ 期
［ 文章编号 ］０ ２ ０２ （ ０ ０ ０ 一ｏ １ 一ｏ １０ － ６ ４ ２ １ ） １ ｏ ９ ３
东北水利水电
防汛抗旱
多目 标可变模糊优选模型及其在水库调度中的应用
朱 小 凯 ， 兵 齐
（ 宁 省 白石水 库 管理 局 ， 宁 朝 阳 １２ ０ ） 辽 辽 ２ ０ ０
实践 证 明 ，对 于这 类 多 目标 且 部 分 目标 值 具 有 模 糊 性 的 决 策 问题 ，系 统 多 目标 模 糊 优 化 决 策 理 论 与 模 型 可提 供 满 意 的解 决 方 案 【， 模 型 在 很 ３该 】
洪 、 溉 、 水 为 主 ， 顾 发 电、 鱼等 综 合 利 用 的 灌 供 兼 养
局面 。 对辽西乃至全省经济发展起着重要的作 用。 辽宁西部是水资源十分 紧缺 的地 区，并且 随
・
１ ・ ９
防汛抗 旱
东北水 利水 电
２１ 第 １ ００年 期
多目标决策问题的模糊优选法在水资源开发利用中的应用
２７ ２
（） ４
式 中， 一 １ ２ ・ 研； ， ，一， Ｊ一 １ ２ … ， ． ， ， ， 若权 值 已知 ， 过上 式 即可 求解 Ｕ ． ｚ 通
１ 多 目标 决 策 的模 糊 优 选 理 论模 型 简介
设考虑 的 目标 数为 ， 定 的可行 方 案数为 ｎ 从而 组 成方 案 集为 Ａ ＝ ｛ ， Ａ。… ， ｝其决 策 拟 ， Ａ。Ａ ， ， Ａ ，
矩 阵可表示 为 ｘ 一 （ ， ， 中 ｘ。是方案 Ｊ ｊ一 １ ２ ３ … ， ）的第 （ ｘ。 其 ） （ ，， ， ， ｚ ＝ １ ２ ３ … ， ） 定 量 目标 ，， ， 个
作 者 简 介 ： 玉 刚 （９ ９ ） 男 ， 林 敦 化 人 ， 西 大 学硕 士 研 究 生 秦 １７ 一 ， 吉 广
维普资讯
增 刊
秦 玉 刚 等 ： 目标 决 策 问 题 的模 糊 优 选 法 在 水 资 源 开 发 利 用 中 的应 用 多
摘要 ： 目前 ， 国 的水 资 源供 需 关 系 比 较 紧 张 ， 循 可 持 续 发 展 的 原 则 ． 有 必 要 在 区域 水 资 源 开 发 利 用 中 ， 我 遵 就 运
用较 为 科 学 的 方 法 ， 确 评 价 其 综 合 利用 情 况 ， 将 对 区 域 的 人 口 发 展 、 会 经 济 和 环 境 保 护 都 有 十 分 重 要 的 正 这 社 意 义 ． 文 采 用 一 种 新 的 多 目 标 决 策 方 法 ， 过 三 角 形 隶 属 函数 表 示 的 相 应 模 糊 集 ， 过 对 目标 及 权 重 模 糊 本 通 经 化 ． 糊 运 算 ， 模 糊 化 后 ． 出 一 个 较 为 客 观 的 评 价 结 果 ． 同类 以往 的 评 价 方 法 相 比 ， 方 法 具 有 概 念 清 模 反 得 与 该 晰 、 义 明 确 等优 点 ． 涵 关 键 词 ： 目标 决策 ； 糊 逻 辑 ； 重 ； 资 源 ； 多 模 权 水 综合 评 价
多目标模糊决策模型在水资源配置方案评价中的应用解析
多目标模糊决策模型在水资源配置方案评价中的应用1万思行，汪家权，赵卫东，耿天召(合肥工业大学资源与环境工程学院, 安徽省生态工程技术研究中心，合肥230009) E-mail：摘要：水资源的合理配置是个多目标决策问题。
本文提出的多目标模糊决策模型，可以在考虑地区差异的前提下，对整个区域上的水资源配置进行综合评价，大大提高了决策的科学性。
同时依据此模型设计了相应的水资源配置方案决策系统，使理论更好地应用于实际工程中。
关键词：多目标，决策，水资源，评价1. 引言水资源是非常重要的自然资源，它不仅是生态环境的主要组成部分，而且在人类的生活和生产中扮演了不可或缺的角色。
我国是个水资源十分短缺的国家，特别是在北方地区，缺水问题已经极大地威胁了人们的正常生活和国家经济的发展。
水资源能否在空间和时间上实现合理的配置，关系到能否最大限度地保护和改善生态环境，实现水资源的高效利用，保证资源、环境、经济和社会的可持续发展。
流域或区域水资源配置涉及到水资源－生态环境－社会经济这一复杂巨系统，这使得评价水资源配置方案的优劣不仅要考虑经济费用上的最小化、技术上的可行性、生态环境受保护的程度，还要考虑各地区经济、文化上的差异，从而使得评价过程成为了一个典型的半结构化、多层次、多目标的群决策过程。
目前对于水资源配置方案的后续评价研究很少，即便有也多是将流域作为一个整体对象来看待，但是通常由于政治、经济或生态的原因，流域内各地区在供水过程中的重要性有较大的差异，因而在水资源配置方案的评价中必须将地区的差异考虑在内。
本文在传统的多目标模糊决策的理论上，创新地结合了Borda法的思想，将不同地区上的方案排序进行了有效集结，得到了水资源配置方案在流域或区域上的综合评价模型。
在此决策模型和南水北调济平干渠段的工程实际的基础上开发了决策系统，系统界面简洁友好，具备了较好的交互性和通用性。
2. 多地区的多目标模糊决策模型构造2.1 单一地区的多目标模糊决策模型多目标决策往往通过将候选方案与构造出的最优方案或最劣方案的比较而得到最满意的方案。
水库防洪调度多目标模糊群决策方法
在水库防洪调度中 ,通常受到当前时段不确定预报入流信息的制约 ,决策往往只对当前时段或者随 后的几个时段有效 ,决策的实时性要求较高 ,很难确定整个调度过程的最优调度方案 。因此 ,近年来许 多学者开始研究可行解的评价技术 ,以便选取一个或者几个满意方案 。Cheng 和 Chau 综述了多目标 决策模型在水资源规划和运行阶段的应用 , 这些应用包 :Despic 和 Simonovic
2
m c
k =1
∑
i =1 m
∑
w i ( rij - s h
i ij
i =1
∑ w (r
- sk )
2
式中 : s h 和 s k 为级别中心 , h , k = 1 ,2 , …, c , c 为级别数 , j = 1 ,2 , …, n ,可以确定各方案的相对隶属度 ,进 而可以推求其级别特征值 ,根据级别特征值的排序来评价各方案。
1 防洪调度多目标半结构性决策理论与模型
[5 ,6 ]
设由 n 个可行方案组成的调度决策方案集为 D = ( d1 , d2 , …, dn ) , dj 为第 j 个方案 , j = 1 ,2 , …, n 。 每个方案的优劣由 m = m1 + m2 个目标来衡量 ,其中有 m1 个定性目标 , m2 个定量目标 。目标相对优属 度矩阵由定性目标与定量目标相对优属度矩阵综合而成 ,并且在确定定性与定量目标相对优属度时 ,要 具有相对统一标准 。定性和定量目标相对优属度的确定过程详见文献 [ 6 ] 。综合后的目标相对优属度 矩阵 R 可表示为
r21
…
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…
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…
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收稿日期 :2004201208
多层次模糊优选方法在水库正常蓄水位选择中的应用
多层次模糊优选方法在水库正常蓄水位选择中的应用多层次模糊优选方法是一种基于模糊数学的决策方法，可以在多个因素参与的情况下，对不同方案进行评价、排序和选择。
在水库正常蓄水位选择中，多层次模糊优选方法可以应用于确定最优的蓄水位，以确保水库的运行安全和效率。
在水库正常蓄水位选择中，需要考虑许多因素，包括水库的容积、降水情况、径流量、库容需求等。
传统的评价方法通常只能考虑个别因素，不能很好地集成多个因素的信息。
而多层次模糊优选方法能够将多个因素进行综合考虑，并得到最优的结果。
首先，需要确定水库正常蓄水位选择所涉及的主要因素和评价指标。
主要因素可能包括水库容积、年均降水量、设计洪水量、渗漏量等。
评价指标可以是蓄水位对应的蓄水容量、年蓄水量、洪水保证率、满足用水需求的概率等。
其次，需要建立因素间的关系模型。
对于每个因素，可以采用模糊数学方法将其进行数学表达，以便计算机进行处理。
例如，对于水库容积这个因素，可以将其划分为多个模糊子集，如小、中、大，以及对应的隶属函数，如三角隶属函数。
同样地，其他的因素也可以进行模糊化处理。
然后，需要建立评价模型，根据评价指标对不同方案进行评价。
对于每个因素和评价指标，可以确定其权重，表明其相对重要性。
可以采用模糊层次分析法或其他方法来确定权重，以便在多个因素间进行比较。
最后，通过模糊优选方法，对不同方案进行评价、排序和选择。
根据建立的评价模型和权重，可以计算出每个方案的优劣程度，并得到最优的蓄水位方案。
可以使用模糊优选算法，如模糊综合评价算法、模糊TOPSIS算法等，来进行计算和决策。
在应用多层次模糊优选方法进行水库正常蓄水位选择时，需要注意数据的准确性和合理性，以及模型的合理性和可靠性。
同时，还需要进行灵敏度分析，检验结果的稳定性和可靠性，以及对不确定性的响应能力。
综上所述，多层次模糊优选方法在水库正常蓄水位选择中的应用可以使决策更加科学和合理，充分考虑多个因素的影响，并得出最优的蓄水位方案，提高水库的运行效率和安全性。
模糊优选ANN在水库调度方案优选中的应用
等 决策或方案的 目标相对隶属度 向量 为 ｂ＝（ 。 。… ， ）＝ ｂ， ， ｂ ｂ
ａ 。 ｒ ｎ（ ） 将优等方案 ｇ作 为“ ”的衡量标 准。 ｉ 优 根据优选 的模
合利用水库洪水调度方案优选问题进行探讨 。
一
…
㈣
１ 模糊优选神经网络的优选原理
１１ 模糊 优选 原理 ．
“ 与“ 这 一对立 的概念 在判别过程 中并 不存在绝对 优” 劣” 分 明的界限 ， 具有 中介过渡性 。 系统有 Ｐ个水 库防洪调度 决 设
根据 相对 隶属度定 义以及优选 的相对性 ， 优等决策或方案
糊性 ， ＿ 决策 『 以相对 隶属度 ｕ隶属 于优等决 策 ， ｉ 即对“ 优”的相
策组成 的论域 ｕ 其中有 ｎ 。 个决策满足 防洪调度 约束集而组 成 决策集 ： ＝ ｛。ｄ， ， ｝ 系统有 ｍ个 目标组 成 目 Ｄ ｄ， … ｄ ， ２ 标集 ， 目
标 特征值矩 阵为
对 属 隶 度为ｕ设系 ｊ 统中ｍ 标的 量 足∑Ｗ ＝１ 。 个目 权向 满 ， 则
很强的突出特点 ， 使得水 库洪 水调度 的精 确优 化解很 难找 到。 近些年来 ， 水库洪水调度 的研究重点 已转 向 了对 一些 可行方案 的评价 ， 中找到一个较为满意的调度方案 … 。作 为一种多 目 从 标 的洪水调度决策 ， 常要兼 顾 多方面 的 目标 ， 通 因此 需要 确定
收稿 日期 ：０ ５ ０ —９ ２０ — ８ １ 作者简介 ： 张静 （ ９ ８ ） 女 ， 宁沈 阳人 ， 读博 士 ， １７ 一 ， 辽 在 主要研
究方 向为 水库 防 洪调 度 。
多目标模糊决策在某水库正常蓄水位选择中的应用
２ ０ 第 １期 ０ ７年
多目 模 策 某水 正 蓄水 选 的 用 标 糊决 在 库 常 位 择中 应
侯 才水 ，刘 华斌
（ 福建水 利 电 力职 业技 术学院 ， 福建 永 安 ３ ６０ ） ６ ０ ０
摘要 ：水 库 正 常蓄水 位是水 电站主要 参数 中最 重要 、影响 最大 的参数 。它 的选择 是 一个 复杂 的
特征量矩 阵：
１１ －１ １ Ｕｌ ２
ｕ
首先引入判 断两 因素相 对 重要 性 权重 的 尺度 与评 价 规 则 ，见表 １ ，可求 出相对 于优选方案 由各评 价因 素两两 之间 比较得到 的判 断值构造 的判 断矩 阵。 表 １ 判断两 因素相对重要性 权重 的尺度与评价规则
（ ４ ）
由于各 因素对优选方案的影响程度不 同，评 价者对各 种 因素的重 视程度，即各因素的权，可 以看成 是因 素集的模糊 子集，记 Ａ＝ （１ ｚ ，ａ，…，ａ ） （ ≤ａ １ ＝１ ，… ， ｍ Ｏ ｉ ，ｉ ，２ ≤ ｍ） 。权向量 Ａ可在 综合分 析并 结合 经验评 定的 基础 上运 用
多目标 决 策 问题 。 涉及 的评价 因素 众 多，且具 有模糊 性 。该文根 据 多 目标 模糊 决 策理 论 ，建 立 水 库正 常 蓄水位 选择 的模 糊 优化 理论 模 型 ， 并应 用 于 某水 库正 常蓄 水 位 优选 中。 实 例 应 用 表 明 。该模 型计 算 简便 ，具 有较 强的可 靠性 和实 用性 ，是 水库 正常 蓄水位 优选 的一种 有 效方 法。 关键 词 ：多 目标模 糊 决策 ；水 库正常 蓄水位 ；模 糊优化 模 型 中 图分类 号 ： １ １ ４ ０ ４ ．
Ｉ １０ ．
收稿 日期 ：２ ０ 一Ｏ 一Ｏ ０６ １ ３
水库洪水调度多目标决策方法及应用
水库洪水调度多目标决策方法及应用申海;解建仓;罗军刚【摘要】To reservoir flood control operation of the multi-objective decision making information incomplete and expert decision-making fuzzy question,this paper proposed reservoir flood control operation of the multi-objective decision based on fuzzy set theory. According to the method, the goal weight with realistic and easy to program have been obtained by iterative calculation. According to the goal weight met the goal of accuracy, the value of integrated decision-making and fuzzy partition, and the type of the decision-making and an Quality sorting have been determined according to the calculated results. The decision scheme has been got, it was fulfilled both subjective preferences and objective attributes. The example showed that flood control reservoir flood control operation based on multi-objective decision making method could be used for practice simply and effectively.%针对水库洪水调度多目标决策中专家主观思维模糊、决策信息不完备的问题,提出了一种基于模糊集理论的水库洪水调度多目标决策方法.该方法首先通过迭代计算得到了符合实际要求、便于程序化实现的目标权重.然后,根据得到的目标权重确立了满足精度要求的目标综合决策值和模糊划分,根据计算结果判定各决策方案所属类别和优劣排序,得到了既兼顾主观偏好又满足客观属性的决策方案.实例结果表明了提出的基于模糊集理论的多目标决策方法对水库洪水调度是简便而有效的.【期刊名称】《沈阳农业大学学报》【年(卷),期】2011(042)003【总页数】5页(P340-344)【关键词】多目标决策;权重;模糊集;水库洪水调度【作者】申海;解建仓;罗军刚【作者单位】西安理工大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室,西安710048;西安外国语大学基础教学部,西安710128;西安理工大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室,西安710048;西安理工大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室,西安710048【正文语种】中文【中图分类】TP302.1水库洪水调度是一个复杂的过程，它具有多目标性[1-3]。
察尔森水库洪水预报模型的研究与应用
［ 文章编号 】 １ ０ ０ ２ —０ ６ ２ ４ （ ２ Ｏ １ ４ ） １ Ｏ 一０ ０ ３ ２ — ０ ２
东北水利水电
２ ０ １ ４ 年第 １ Ｏ 期
察尔森水库洪水预报模型的研究与应用
冯 艳， 薛 梅， 周 炫， 陈理 想
（ 松辽委水文局（ 信息中心 ） ， 吉林 长春 １ ３ ０ ０ ２ １ ）
区间子流域。
２ ． ３ 数据 资 料
以上 降雨 量达 到 了 １ ３ ４咖 ，比历 年 同期偏 多 ６
成 。从 ７月 １ ５日开始 ， 水库 流域 以上 出现 多场 降 雨过程 ， ７ 月２ ５日， 水库达 到汛限水位。
根据 １ ９ ８ ５ －２ ０ ０ ８ 年资料统计 ，察尔森水库 以 上流域共有 ２ 个 蒸发站 ， １ ２ 个雨量 站。索伦 、 察 尔 森蒸发 站蒸发器类型为 ２ Ｏ ，蒸发数据按折算 系
＋
文气象 、 流域地形数据和 产汇流特性 ， 建立基于子 流域 的流域 降雨径流 ＮＡ Ｍ 模型 ； 其次 ， 将水 文模 型的计算结果作 为边界入流条件 ，并结合河道滩
掣： ｇ
（ １ ）
区地形资料 、水工建筑物设计参数及调度运行情
况等 ， 从而构建河道水动力 Ｈ Ｄ模型。
２ ． １ 模 型 介绍
【 摘 要】 文章 结合察 尔森流域水文 气象以及地 形数 据 ， 在 深入 分析流域产 汇流特性 的基础 上 ，
建 立基 于子流域的流域降雨径流模 型及 河道水动力模 型的洪水预报 方案 。对降雨产汇流过 程进 行模拟分析表 明， 该流域 建立的预报模 型水量 总体平衡 ， 洪峰 及过程均 满足精度要 求 ， 可以对暴 雨洪水过程进行较好的模拟 。 ２ ０ １ ３年预报察 尔森水库最大入 库流量误 差 ６ ． ６ ８ ％， 最大 ８ ｄ洪量误 差仅 为 ５ ． ８ ８ ％。 验证 了模型的适用性 ， 为察 尔森水库精 细化调度提供 了重要的技术支撑。 ［ 关键词 ］ ＮＡ Ｍ 模型 ； 水动 力模 型 ； 洪水预报 ； 察 尔森 【 中 图分类号 】 Ｔ Ｖ １ ２ ２ 【 文献标识码 】 Ｂ
洪水预报调度系统在察尔森水库防汛应用中的实验研究
洪水预报调度系统在察尔森水库防汛应用中的实验研究摘要：本文根据2012年几场较大洪水,应用洪水预报调度系统做出的预报及调度成果论证了洪水预报调度系统在察尔森水库防汛应用中的重要作用。
关键字：洪水预报、水情测报、调度方案1前言察尔森水库洪水预报调度系统是以水文遥测数据库和预报调度数据库为基础，完成遥测数据的接收处理和存储汇总；通过人机交互对话提供流域洪水预报成果和防洪综合调度方案；能够提供简洁鲜明的图像、图表等直观可视的防汛信息，供业务技术人员和调度决策者使用。
2水库洪水预报调度软件的特点水库实时洪水预报调度软件的主要特点：（1）具有功能齐全、运行灵活、使用方便、有较强实用性与通用性的特点，便于推广使用。
（2）采用了可视化、多媒体、数据库等当今我国最先进的计算机技术，利用了面向对象技术构筑对象模型，具有良好的通用性，便于系统维护。
（3）洪水预报提供了开放的设计接口，易于实现模型和系统的扩充和修改，便于系统运行环境的变化。
（4）易于实时、快速地生成水库防洪系统可行调度方案。
设计了自动与交互二种方式推求水库的洪水调度方案。
（5）在信息查询中采用多线索分层查询方式，使操作更为简单，在水雨情查询中实现了实时水雨情与历史水雨对比查询，实时水情与预报水情对比查询，使调度人员可及时准确地对洪水的发展趋势做出判断。
（6）具有很强的图表输出功能。
（7）在数据库的设计和开发中，以国家防汛抗旱总指挥部办公室制订《水库洪水调度系统设计与开发规则》为依据，采用Client/Server结构体系，使系统既可用于网络系统，又可用于单机系统，便于系统的集成。
3软件功能本系统具有信息查询子系统、交互式洪水预报子系统、交互式洪水调度方案生成子系统、交互式洪水调度方案评价子系统、数据库管理子系统。
各子系统的功能为：3.1 信息查询子系统实时雨情查询及其报表统计与输出，实时水情查询及其报表统计与输出，工情查询，实时水雨情与历史大洪水的对比查询。
模糊优选逆命题的解决及在防洪调度决策中的应用
其 中 是 方案 Ｊ目标 的特 征值 ，ｉ ，２ ＝１ ．… ，ｍ；Ｊ＝１ ，… ，ｎ ，２
利 用特 征值 越大越 优 、越小 越优或 中 间型 的 目标相对 优属 度公式
（） ２
ｍ ａ ｘｑ ｘ
（） ３
（） ４
将矩 阵 转化 为 目标 相 对优 属度矩 阵
维普资讯
水
２０ ０２年 ３月 文 章 编 号 ：０ ５ — ３０ （０ ２ ３ ０ ９０ ５ ９９ ５ ２ ０ ）０ — ５ —５ ０
利
学
报
第 ３期
Ｓ ＵＩ ｌ Ｈ Ｌ
Ｘ Ｂ ０ ＵＥ Ａ
模 糊优 选 逆 命题 的解 法及 在 防洪调 度 决策 中的应 用
Ｌ
』一 Ｉ ＾＝ ｌ
∑∑［ （ 一 ） ］
（ ６ １）
∑ ［ 一 ｈ （ Ｓ ］ ） ∑ ———— ∑［ 一 ） （ ］
Ｒ ＝（ … ０）
（） ５
设各 目标 的权重 用 向量表示
＇ ＝（ ｌ ２ ） ∑ ． ｌ ．， ， ｒ １ …， ｒ ＝１
ｉ＝ Ｊ
（） ６
方案 的优选 在优 劣之 间进行 ，陈守 煜通过 引入 “ 距优距 离 ”和 “ 劣距 离” 的概念 在 目标 函数 距 “ 距优 距 离与距劣距 离平 方 和最小 ”的优 化准 则下 ，得 到下 面 的多 目标模 糊优 选模 型
便 于 “ 结 经 验 ” 我 们 把 这 个 问 题 称 为 多 目标 决 策 模 糊 优 选 问 题 的 逆 命 题 ．为 此 ，我 们 给 出 了 这 个 总 ．
命题 的两种求解 方法 ．本 文是文 献 ［ ］工作 的继续 ． １
模糊识别优选模型的水库调度方案浅析
模糊识别优选模型的水库调度方案浅析水库调度具有社会性、经济性、实践性等特点，是通过水库调蓄能力协调防洪与兴利、来水与用水等之间的矛盾，采用合理的运用方案，有计划地调蓄天然径流，最大限度地发挥水库综合效益，属于多方案、多目标决策问题。
由于水库调度的固有复杂性，若采用传统线性规划、灰色关联法等方法搜求最优调度方案，将不确定的信息转换为确定的信息，决策结果可信度不高，难以达到预期效果。
为此，考虑采用模糊识别理论建立水库合理调度方案优选模型，通过对一些可行方案进行合理性评价，确定相对最优解[1-5]。
1、水库调度问题描述多方案多目标水库调度问题可用下面函数描述2、水库调度方案模糊识别优选模型设共有n个调度方案，构成调度方案集。
选定m个评价目标，则水库调度多方案多目标特征矩阵可表达为，即2.1 评价样本特征矩阵及目标特征量值规格化处理为增加待评价调度方案特征目标值之间的可比性，需对特征目标值进行规格化处理[1]，即将特征矩阵转化成规格化矩阵，即（1）待评价方案目标特征量值越大方案越优型（2）待评价方案目标特征量值越小方案越优型2.2 模糊识别优选模型引入Lagrange函数并采用二级识别模式求解文献中模糊识别交叉迭代模型，得模糊识别优选公式[1，4]：则式（6）和式（7）即为求解水库调度有限方案多目标问题的模糊识别优选公式。
2.3 优选水库调度方案步骤[2-5]（1）制定初步调度目标，并结合实测、规划等资料，运用长系列水利调节程序计算确定待评价方案，并记方案向量；（2）构造多方案多目标水库调度方案评价决策矩阵，并由式（4）、式（5）将其转化成相对矩阵；（3）给定评价方案初始目标权重向量，由式（6）计算评价方案的优属度，由式（7）计算评价目标权重向量，当（为设定权重精度），则则为确定的最终优属度；（4）依据大小对初始评价方案进行优劣排序，选取排序最靠前的方案为最佳调度方案。
3 实例分析以浙江省某水库为例，该水库主要考虑4个调度目标：①兴利库容占有率（兴利库容与总库容的比值）；②供水保证率；③汛限水位；④弃水率（弃水量与总来水量的比值）。
基于模糊识别优选模型的水库调度方案研究
基于模糊识别优选模型的水库调度方案研究水库是水文水资源利用中的重要组成部分，其调度方案对于水资源的合理利用及防洪排涝具有重要的作用。
传统的水库调度方案主要基于数学模型的优化或是经验公式的应用，存在着某些局限性。
而基于模糊识别优选模型的水库调度方案则能够更好地考虑水库运行中的不确定性因素，从而实现更加有效的水库调度。
本文将探讨“基于模糊识别优选模型的水库调度方案研究”，具体内容如下：一、模糊数学在水库调度方案中的应用模糊数学是一种将非精确或模糊性描述为数学形式的方法，适用于对于模糊信息的处理和综合评价。
在水库调度中，不同气象预报和水库实际运行数据的不确定性将影响水库的调度决策。
而模糊数学的特点恰能很好地处理这种不确定因素。
对于水文水资源领域中常常涉及到多种指标，且这些指标之间的关系又比较复杂，传统的数学模型可能很难实现具体分析，此时基于模糊数学的方法就显得相对可行且有效。
例如，在水库调度方案的制定中，除了考虑水位、流量等指标，还要考虑水质、环境、生态等因素，这些指标之间存在着复杂的相互作用关系。
因此，将模糊识别方法引入到水库调度中，在对水库调度决策进行综合评价时，既能够充分考虑到水库实际运行过程中的复杂性和不确定性，同时又能够较好地处理不同指标之间的相互影响，从而更加准确地制定水库调度方案。
二、基于模糊识别优选模型的水库调度方案基于模糊识别优选模型的水库调度方案主要分为三个步骤：建立模型、确定指标权重，计算分析结果。
1. 建立模型建立模型是水库调度方案中的第一步，该模型需要充分考虑到水库调度决策中的不确定性和复杂性因素，并结合实际情况进行设定。
首先，需要确定基于模糊识别的模型，常用的包括模糊综合评价模型、模糊最优化模型等。
对于模糊综合评价模型，需要确定所涉及的指标和每个指标的隶属度函数，通过模糊推理从而得出综合评价结果。
对于模糊最优化模型，则需要明确目标函数和模型约束条件，并通过模糊求解器得到最优解。
察尔森水库洪水调度系统设计
电、 养鱼等综合利用的国家大 （ Ｉ） 型水利枢纽。水
库 坝址 以上 控 制流域 面积 ７ ７ ８ ０ ｋ ｍ２ ， 多年平 均径 流 量为 ８ ． ３ ｘ １ ０ ｓ ｍ３ ， 水库 总 库 容 １ ２ ． ５ ３ ｘ １ ０ ８ ｍ３ ， 是 洮 儿 河 干流 唯一 的控 制性 工程 。
统集成等一系列数据、 参数 、 方法 与模型进行存储 与管理。综合数据库管理子系统主要包括水雨情信
息（ 包括时段 雨量、 日雨 量 、 水情信息 ） 、 预 报 数 据
２ 系统 设 计 目标 及 特 点
２ ． １ 系统设计 目标
（ 包括预报模 型参 数、 遥测站码管理 、 雨量站管理、 设计洪水参数 ） 和调度数据查询（ 包括特征水位 、 水
察 尔 森 水 库 防洪 调 度 系 统 的数 据 库 主 要 涉 及 两大部分 ： 一部 分 是 与 实 时水 雨 情 库 的接 口 ， 主要 读 取 实 时信 息 ； 另一部 分 是 为本 系 统 所 需 内容 而建 的专 用数 据 库 ， 主要 是 对 预 报 、 调度、 系统 管 理 、 系
［ 摘 要 ］察 尔森水库洪水调度 系统是结合 察 尔森水库 实际情况 ， 利 用计算机软件编程技术开发 出 的实用性强、 应用范围广、 界 面友好、 运行稳定的应用性软 件。文 中通过 简要论述察 尔森水库 洪水
调度 系统的设计 目标 ， 介绍 系统的特 点、 主要功 能及 关键技 术等， 突 出该 系统设计开发的必要性 。
基于察尔森水库的实时雨水工情信息 ， 根据已发生
降雨 的洪 水 预 报信 息 ， 或进 一步 考 虑 未来 一 定 时期 内 的 多种可 能 降 雨预 报 信息 ， 制定 多种 可行 的 水库 防洪 调度 方案 以作 为决 策 的依据 。主 要 实现数 据库 维护 、 洪水 预报 、 洪 水调 度和 信息 查询 四大功 能。
水库防洪调度决策中模糊优选模型及其应用
水库防洪调度决策中模糊优选模型及其应用水库防洪调度关系着水库的安危和上下游居民的安全，所以在水库管理工作中十分重要。
由于水库防洪调度受到外界多种因素的影响，使其调度方案的确定成为一个复杂的过程。
文章在分析总结前人研究的基础上，介绍了模糊选优的方法在水库防洪调度中的应用，以期在实践中不断得到检验和改进，对实际工作有所借鉴。
标签：水库；风险管理；防洪调度；模糊选优；模型引言水库防洪调度就是利用水库修建的防洪建筑物或防洪系统中的相应设施，有计划地适时地安排洪水以达到防洪减排的最优效果。
防洪调度的主要目的是减免洪水为害，同时还要适当兼顾其他综合利用要求，对多沙或冰凌河流的防洪调度，还要考虑排沙、防凌要求。
水库通常有以下几种防洪调度方式。
（1）固定泄洪调度。
（2）防洪补偿调度。
（3）防洪预报调度。
（4）防洪与兴利结合的调度。
（5）水库群的防洪联合调度。
近年来，研究人员和水库管理者越来越青睐于防洪调度决策支持系统，以此为各个水库提供多方案的防洪调度。
从某种意义上讲，调度决策方案的正确与否意义重大，关乎水库的安危、上下游居民的生命和财产安全甚至是社会的稳定，因而，越来越多的科研工作者在从事水库防洪调度研究的进程中，研究重心倾向于优选调度方案。
水库防洪调度是一个复杂，参与面广，多阶段实施的过程，由于其所受的影响因素多，过程的不可预见性大，导致防洪调度模型的选优过程也是十分复杂。
自2000年以来，有不少科研工作者开展此项研究工作，并取得了一定的研究进展和成果，为水库防洪调度做出了巨大的贡献[1-5]。
目前，科研人员建立起来的防洪调度决策模糊优选模型，提出了解决水库洪水调度问题的一个新的解决途径，但是没有考虑到方案与級别的差异与方案对级别的隶属度成反比例的这一事实。
并且在计算过程中得到权重，计算量大且在某些方面有失精准性。
同时针对现行的熵权计算方法对熵值过于敏感，这与熵值所传递的信息不一致。
本文根据熵权随熵值的变化规律对熵权的计算式进行改进；基于此，引入信息熵的方法确定客观权重，结合水库在不同时期关键任务赋予相应主观权重来对方案进行综合优选；应用最小二乘原理重新建立了多级模糊优选模型，最后将这个模型应用到某实际水库的调度决策中，以检验模型计算的精确性。
多目标可变模糊优选模型及其在水库调度中的应用
多目标可变模糊优选模型及其在水库调度中的应用
朱小凯;齐兵
【期刊名称】《东北水利水电》
【年(卷),期】2010(028)001
【摘要】综合利用的水库兴利调度通常考虑的是多目标问题,并且部分目标存在模糊性,可以应用多目标优化决策模型进行决策.为尽可能消除决策过程中的人为性,本文以白石水库为工程背景,针对该水库兴利调度决策的实际情况,采用多目标可变模糊优选模型进行决策.详细阐述了决策过程,决策结果可为水库的实际运行提供参考.【总页数】3页(P19-21)
【作者】朱小凯;齐兵
【作者单位】辽宁省白石水库管理局,辽宁,朝阳,122000;辽宁省白石水库管理局,辽宁,朝阳,122000
【正文语种】中文
【中图分类】TV697.1+1
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萍
5.可变模糊决策理论及其在水库防洪调度决策中应用 [J], 陈守煜;袁晶瑄;郭瑜因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
水库防洪调度多目标模糊群决策方法
水库防洪调度多目标模糊群决策方法
侯召成;陈守煜
【期刊名称】《水利学报》
【年(卷),期】2004(000)012
【摘要】本文首先引入数学变换将决策者给出的模糊判断矩阵转化为满足完全一致性的模糊判断矩阵,然后采用简单加权平均法将个人偏好集结为群体偏好.以碧流河水库实时防洪调度决策为例阐明了所提模糊群决策方法的应用步骤,并对决策结果进行了分析.
【总页数】7页(P106-111,119)
【作者】侯召成;陈守煜
【作者单位】中国水利水电科学研究院,水资源研究所,北京,100044;大连理工大学,土木水利学院,辽宁,大连,116024
【正文语种】中文
【中图分类】TV697
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水库正常蓄水位选择中的多目标模糊决策方法
1999年12月系统工程理论与实践第12期 水库正常蓄水位选择中的多目标模糊决策方法张 跃1,彭全刚2(1.清华大学自动化系,北京100084;2.清华大学水电工程系,北京100084)摘要: 就三峡水利枢纽正常蓄水位的决策问题,采用模糊决策方法对其进行了详细的分析Λ通过对四个方案的对比研究,决定了最优方案Λ模糊决策在水利行业的应用,将使工程技术指标的选择更加科学化,更趋向于合理,使水利工程创造出更大的经济效益Λ关键词: 模糊决策;三峡水利枢纽;正常蓄水位 中图分类号: O159;TV21319αM u lti2Pu rpo se Fuzzy D ecisi on M ak ing M ethodin the Selecti on of R eservi o r’s N o rm al W ater L evelZHAN G Yue1,PEN G Q uan2gang2(D epartm en t of A u tom ati on,T singhua U n iversity,Beijing100084;D epartm en t of H ydrau lic Engineering, T singhua U n iversity,Beijing100084)Abstract: In th is paper,the decisi on m ak ing p rob lem of the T h ree Go rges M u lti2pu rpo se P ro ject’s no rm al w ater level is discu ssed by u sing fuzzy decisi on m ethod.T hebest one w as selected th rough the comparison of the fou r alternatives.T he in troducti onof fuzzy decisi on m ethod to hydrau lic engineering,w ill inevitab ly m ake the selecti on oftechno logical param eters mo re scien tific and reasonab le.A nd the hydrau lic p ro ject w illp roduce greater econom ic benefit.Keywords: fuzzy decisi on m ak ing;the T h ree Go rges M u lti2pu rpo se P ro ject;no rm alw ater level1 引言决策是对某一事物所采取的对策和策略;是人对系统进行调控,或者人为地安排一个系统使之能对自身或其他系统进行调节Λ现实生活中,对客观事物所进行的决策多数是模糊决策Λ而人们在做决策的过程中,一方面往往只是凭经验进行,并不依据科学的方法和步骤;另一方面,人们又把一些问题过分绝对化,依赖数学公式的严格推导来决定最终的选择Λ以上这两种方法所作出的决策往往不是最优的Λ模糊数学的出现,提供了在模糊环境下或者在模糊系统中进行决策的数学理论和方法,使人们对一些问题的决策更加科学化Λ正常蓄水位的确定是确定坝高、库容等指标的基础Λ正常蓄水位定得较高,可以有较大的防洪库容和兴利库容,充分地利用水资源,但同时也会有较多的淹没、移民等问题Λ正常蓄水位的确定涉及到水库移民、泥沙淤积、航运、发电效益、生态环境等很多方面,对小的工程,可以根据其主要功能进行决策,但对于三峡、葛州坝这样的大型水利枢纽,只有充分考虑各方面的影响,才能作出正确的选择,这实际上是多目标模糊决策问题Λα收稿日期:1997203220资助项目:国家自然科学基金资助(项目编号:59778015)001系统工程理论与实践1999年12月本文以三峡水利枢纽正常蓄水位的选择作为实例,说明多目标模糊决策方法在水利工程中的应用Λ2 正常蓄水位多目标模糊决策的影响因素分析在水库正常蓄水位的确定工作中,所要达到的目标和限制目标实现的因素很多,下面对这些因素分别进行分析,然后确立正常蓄水位多目标模糊决策的数学模型Λ1)水库地震(f1)水库诱发地震的预测目前在世界上尚无成熟的方法可资借鉴,但一般认为水库诱发地震与坝高和库容、地质构造和岩性、渗漏条件、应力状态及区域地质活动背景等因素有关Ζ水库蓄水之所以诱发地震,主要原因是由于库水的渗透、孔隙水压力的扩散和水的软化等物理化学作用,降低了断层和其他不连续结构面的抗剪强度,使处于不稳定或接近不稳定状态的岩体失稳而诱发地震Ζ从水库诱发地震的实例来说,据统计,世界上已经修建的315万座水库中,产生水库诱发地震的只有120座Ζ我国也有10余座水库发生过水库诱发地震Ζ实际记录对大坝造成严重损害的只有我国的新丰江和印度的柯依纳两例Ζ国内外研究水库诱发地震的科学工作者普遍认为只有存在发生较强的构造地震背景的工程,才可能诱发较强的水库地震Ζ但由于强烈的地震往往引起毁灭性的灾难,且很难预防,因而水库诱发地震依然是水利地质工作者的主要研究内容之一Ζ2)人防问题(f2)大型水库的人防问题,实质上是对未来战争的风险分析和研究对策问题,虽然全世界和平力量进一步发展,争取比较长的和平期是可能的,但战争的危险依然存在Ζ大型水利枢纽,建成后对国民经济发展有重大的作用,必然会成为敌人战略袭击的重要目标之一Ζ目前世界各国研究人防问题的着眼点,都是针对核袭击,着重研究核袭击时的最不利破坏情况,及其造成的影响和采取的必要防御措施Ζ3)防洪问题(f3)防洪是修建水库的主要目的之一Ζ我国的主要河流尤其是长江上,出现洪水时,峰值大,洪水来量多,如果水库没有足够的防洪库容,在巨大的洪峰流量作用下,水位迅速抬高,造成堤防漫溃决口,将对人民造成巨大灾难Ζ据文献记载和调查分析,长江从西汉初年至清末的2096年中,共发生水灾214次,平均约10年一次Ζ1921年以来,共发生较大水灾11次,约6年一次Ζ1998年的大洪水不仅造成巨大的直接损失,而且严重影响了全国的经济建设和人民生活Ζ因而,在决策中防洪应作为主要因素来进行考虑Ζ4)泥沙淤积问题(f4)含沙量大是中国河流的特点,长江的平均含沙量约112千克每立方米,年输沙量513亿吨Ζ黄河平均含沙量3719千克每立方米,年输沙量16亿吨Ζ泥沙淤积不仅会使水库的可用库容减少,而且在尾水处由于水的流速减慢,泥沙沉积下来,会很大地抬高水位,形成更多的淹没Ζ三门峡水库由于在设计时忽略了泥沙问题,造成了运行很短时间后水库就几乎被泥沙淤满的不良后果Ζ因此,泥沙问题是必须要考虑的问题Ζ5)航运问题(f5)水运与铁路、公路运输相比,具有运输能力大,成本低的特点Ζ在有条件的地区,应该大力发展航运,以缓解我国铁路运输压力过大的问题Ζ修建水库以后,可以提高上游水位,淹没一些险滩,改善航道和航运条件;同时可以使一些原来的浅水港,在修建水库后适于大吨位的船舶停靠Ζ水位抬高,还可以使在枯水期不能到达的地方由于水库的调节作用而延长可通航时间Ζ因而,在有航运条件的河流上,尤其是大江大河上应充分考虑航运的问题Ζ6)发电效益(f6)我国国民经济发展速度近二十年来一直很快,这对电力提出了很高的要求Ζ如果不能很好地解决电力问题,其有可能成为工业发展乃至全国经济腾飞的瓶颈环节Ζ我国水电资源丰富,有很大部分还未开发出来,水电又有着对环境无污染,可再生等优点Ζ相比较而言,发展火电要使用大量原煤,发电用煤的缺口很大,而且即使有足够的煤炭资源,由于我国的煤炭分布不均,运输也将很难满足要求:发展核电,成本较高,不可能在很短时期内形成很大规模Ζ从目前来看,修建水利枢纽,发电效益是必须要考虑的问题Ζ7)工程投资(f7)水电工程的特点是初期投资量大,建设期长,但运行维护费用低,特大型的枢纽工程,往往与国民经济的实力有很大关系Ζ三峡工程从20世纪初开始论证,但迟迟未能上马,一方面是技术问题,另一方面也与经济实力有关Ζ国家基本建设投资的规划,往往成为决定大水电工程生死的决定因素Ζ8)移民问题(f8)移民分为自愿移民和非自愿移民两种Ζ非自愿移民主要是由于国家经济建设,兴修水利工程等原因,或为了某种特殊需要,居民的房屋土地等主要的生产、生活资料和生存条件被水淹没,必须动员迁移的人口Ζ鉴于这类性质的移民不是出于自愿,因此,迁移和安置的难度就大很多,政策性也很强,如果安置不妥,既影响工程进度,也会给社会带来一些不安定的因素Ζ现在移民工作的方针是:必须把移民工作从单纯安置补偿的传统做法中解脱出来,改消极赔偿为积极创业,变救济生活为扶助生产,使移民安置与库区建设和发展结合起来,走开发性移民的道路Ζ9)生态与环境(f9)建坝所引起的淹没和河流水文、水力情势的变化是建坝产生各项生态与环境影响的基本原因Ζ大坝修建后,上游水位抬高、水深加大、水面增宽、流速减慢、泥沙淤积、土地被淹,并将大量人口迁移;在坝的下游,则因水库调节引起径流年内分配的变化,以及水流中含沙量的改变等Ζ国外对大坝修建的影响环境非常重视,国内也在采取相应的措施Ζ水库修建对生态与环境的影响内容有:局地气候,水文水质,陆生动植物资源,水生生物,环境地质,人群健康等各方面Ζ10)上游的衔接梯级(f10)水电资源开发是一个大的系统,应该贯彻“统一规划,全面发展,适当分期进行”的原则,尤其是大江大河的开发,不能仅考虑一项工程,而应该充分考虑与其他工程衔接的问题Ζ这也是评价水利工程决策优劣的重要指标Ζ根据以上的分析,我们可以看出水电工程的正常蓄水位的决定是一个多目标的决策问题,针对不同的工程,以上各个目标可以根据重要程度决定取舍Ζ3 多目标模糊决策的数学原理设决策论域U是评价方案的集合U={方案1,方案2,…,方案m}={u1,u2,…,u m}(1)对所研究问题起重要影响作用的目标函数或者因素指标的集合为:V={f1,f2,…,f m}(2)因此,各方案的因素指标向量为:u j=(f1j,f2j,…,f m j)T,j=1,2,…,m(3)我们把第j个方案的第i个因素指标记为f ij,则得到m个方案的n个因素指标矩阵F;F=f11f12…f1mf21f12 (2)f n1f n2…f n m(4)对F采用不同的方法进行处理,可以有以下几种决策方法Ζ1)加权相对偏差距离最小法[2]当第j个方案的第i个因素指标值f ij为定量指标时,令∆ij= f0i-f ijf i m ax-f i m in ,i=1,2,…,n;j=1,2,…,m(5)101第12期水库正常蓄水位选择中的多目标模糊决策方法式中fi m ax为各方案第i 项因素指标中最大指标值,即fi m ax=m ax (f i 1,f i 2,…,f i m )f i m in 为各方案第i 项因素指标中最小指标值,即f i m in =m in (f i 1,f i 2,…,f i m )f0i =f i m ax ,当因素指标f i 为正指标时fi m in,当因素指标f i 为负指标时 正指标是指因素指标值越大方案越优的因素指标;负指标是指因素指标值越小方案越优的因素指标,我们称∆ij 为相对偏差值,称f i 0为标准值Ζ于是,n ×m 个相对偏差值∆ij ,就构成了一个模糊矩阵∃=∆11∆12 (1)∆21∆22…∆2m ∆n 1∆n 2…∆n m(6) 设已经给出的因素重要程度模糊子集:A =(a 1,a 2,…,a n )(7) 计算各方案因素指标向量u j 与m 个方案中的n 个指标的标准值向量f 0=(f 01,f 02,…,f 0n )之间的加权相对偏差距离d j =d j (u j ,f 0)=1a 6ni =1(a i ∆ij )2, j =1,2,…,m (8)式中a =6ni =1a i n为n 项指标权值的平均值Ζ我们把由m 个方案中的n 个因素指标的标准值向量f 0=(f 01,f 02,…,f 0n )构成的方案,拟定为最理想的方案Ζ因此,m 个评价方案中与最理想方案之间加权相对偏差距离d j 最小者相对应的方案u i 应被选为最优方案,即当d j =d j (u j ,f 0)=m in (d j ), 1≤j ≤m(9)时,方案u i 为最优方案Ζ2)定量指标综合决策法[2]当(4)式中各因素指标值f ij 为定量指标时,令r ij =0.1+f i m ax-f ijd,当f i 为负指标时0.1+fij-f i m ind,当f i 为正指标时(10)式中d 为级差值,d =fi m ax-f i min1-0.1;r ij 为就第i 项因素着眼对第j 个方案的评价值Ζm 个方案的n 个评定值组成一个评价模糊矩阵R =r 11r 12…r 1m r 21r 22…r 2m r n 1r n 2…r n m(11)对已经给出的因素重要程度模糊子集:A =(a 1,a 2,…,a n )采用加权平均模型,对各方案进行评价:A R =B =(b 1,b 2,…,b m )(12)其中b j =6ni =1a i r ij ,j =1,2,…,m .201系统工程理论与实践1999年12月根据最大隶属度原则,与b j (j =1,2,…,m )中的最大者相对应的方案为最优方案Ζ3)定性指标综合决策法[2]当各因素指标值f ij 为定性指标时,评定值模糊矩阵R 可以由专家评议确定Ζ可将因素指标分成5个等级或9个等级,其中5个等级有两种划分法,即(优、良、中、差、劣)或(最优、优、良、中、劣);9个等级为(最好、很好、好、较好、中、较差、差、很差、最差),可分别按图1所示赋值标准给出评定值Ζ图1 对五级划分来说,当因素指标为“优”时,评定值为019,当因素指标为“良”时,评定值为017,当因素指标为“中”时,评定值为015,当因素指标为“差”时,评定值为013,当因素指标为“劣”时,评定值为011;当因素指标介于两个等级评定值之间时,评定值取这两个等级评定值之间的值Ζ按上述方法确定的评价值模糊矩阵,记为:R =r 11r 12…r1m r 21r 22…r 2m r n 1r n 2…r n m 对于确定的因素重要程度模糊子集:A =(a 1,a 2,…,a n ) 应用加权平均模型M (・,+),对各方案进行评价的结果为:A R =B =(b 1,b 2,…,b m ) 最后,按最大隶属度原则,与b j (j =1,2,…,m )中的最大者相对应的方案为最优方案Ζ在各种方法中都要用到因素重要程度模糊子集A =(a 1,a 2,…,a n )Ζ因素重要性程度系数a i 的确定是最关键的环节之一Ζ针对具有不同特点的问题,a i 值的确定方法有多种Ζ在实际应用中,常用的方法有:德尔斐法、专家调查法、判断矩阵分析法Ζ下面简单介绍确定因素重要程度系数的三种常用方法Ζ1)德尔斐法德尔斐法,也称专家评议法,是利用专家集体智慧来确定各因素在评判问题或者决策问题中的重要程度系数的有效方法之一Ζ求因素重要程度系数的工作,必须由专家来进行,要求专家不但要有渊博的专业知识,而且要熟悉和掌握所研究问题的全部具体情况Ζ2)专家调查法专家调查法,是把在评判问题中或决策问题中所要考虑的各因素,由调查人事先制定出表格,然后根据研究问题的具体内容,在本专业内聘请阅历高、专业知识丰富并且有实际工作经验的专家就各因素的重要程度发表意见,填入调查表Ζ最后,由调查人汇总,计算出因素重要程度系数Ζ3)判断矩阵分析法判断矩阵分析法,是把m 个评价因素排成一个m 阶判断矩阵,专家通过对因素两两比较,根据各因素的重要程度来确定矩阵中元素值的大小Ζ然后,计算判断矩阵的最大特征值及其对应的特征向量Ζ这个特301第12期水库正常蓄水位选择中的多目标模糊决策方法征向量就是所要求的元素重要程度系数a i的值Ζ4 正常蓄水位多目标模糊决策的数学模型作为一个整体模型,我们把所有的目标都包括在内,建立适用性较广的模型Ζ1)目标函数集合为:V={f1,f2,…,f10}其中f1～f10分别代表上面10个因素Ζ2)根据初步分析,确定合理的备选方案Ζ设经过分析后,有m个备选方案Ζ3)针对目标函数集合V,运用适当的方法定出因素重要程度模糊子集A=(a1,a2,…,a10). 4)各方案的因素指标向量为u j={f1j,f2j,…,f10j},j=1,2,…,mΖ这样就可以得到m个方案10个因素的指标值矩阵F为F=f11f12…f1m f21f22 (2)f10,1f10,2…f10,m 5)完成以上步骤后,即可运用多目标模糊决策方法进行决策Ζ5 实例分析:三峡正常蓄水位的多目标模糊决策对三峡工程的正常蓄水位,过去做过很多研究Ζ50年代长办重点研究了190～220米方案Ζ1958年中共中央成都会议的决议中指出应控制在190～200米,长办完成的三峡初设要点报告建议采用200米Ζ70年代长办研究“高坝中用”,提出初期运用水位143、151米两个方案Ζ在1981年还研究过正常蓄水位128米方案Ζ1983年长办编制的“三峡可行性研究报告”中,采用正常蓄水位150米、坝顶高程165米方案,经国家计委组织审查同意;1984年4月国务院原则批准国家计委的报告,确定三峡高程按正常蓄水位150米、坝顶高程175米设计Ζ1984年10月中共重庆市委提出报告,要求将正常蓄水位提高到180米Ζ根据国务院对三峡高程重新论证的精神,水电部论证领导小组对三峡工程的正常蓄水位进行重新论证Ζ1)影响三峡正常蓄水位的因素分析[4]①水库地震三峡坝址基岩完整,力学强度高,透水性弱,工程地质条件好,适宜兴建混凝土高坝Ζ经实验表明,即使产生水库诱发的地震,影响到坝区的地震烈度不超过6度,不会影响工程的安全Ζ由于正常蓄水位无论怎样选择都不会对水库诱发地震造成影响,因而不作为主要因素指标Ζ②人防问题三峡大坝为混凝土重力坝,坝体厚实,试验分析证明,有较强的抗御常规武器的能力,在遇常规武器袭击时,只局部受损,不致形成大坝溃坝Ζ在被核武器直接或间接击中时,会发生较大范围的破坏,但仍属局部性灾害,不致成为三峡可否兴建的决定性因素Ζ因而,正常蓄水位确定时亦无需将人防问题作为决策因素计算在内Ζ③防洪问题目前,三峡中下游防洪主要依靠堤坊和分蓄洪工程Ζ堤防可防御重现期为10～20年一遇洪水Ζ修建三峡水利工程枢纽控制上游洪水,是唯一有效而且经济的办法Ζ通过多种方案的比较研究,认为三峡工程的防洪库容不宜小于200亿立方米,最好有250～300亿立方米,为了防洪调度的机动灵活和不影响库区经济建设和人民生活安定,上述所需防洪库容应尽量不采取“超蓄”办法Ζ④泥沙问题三峡不同水位方案泥沙淤积影响的差别,主要是对回水变动区的航运和重庆港区的淤积,以及对重庆401系统工程理论与实践1999年12月市和沿库洪水的抬高Ζ运行水位较高,泥沙问题较严重Ζ经过研究,后两个方案可以通过推迟水库蓄水,延长走沙期,疏浚整治和港口改造等措施解决Ζ⑤航运问题航运专家组对三峡工程各特征水位的原则意见是:枯水期最低消落水位应定的高一些,以保证枯水期九龙坡以下有足够的水深和水域面积;防洪限制水位尽可能控制低一些,使嘉陵江口、铜锣峡一带汛期处在天然畅流状态,以减少重庆港的淤积;要保持足够的调节库容,以提高枯期调节流量,满足葛州坝坝下通航要求,尽早恢复坝下原设计最低通航水位39米;为留有余地,坝顶高程应定得高一些Ζ⑥发电效益发电对三峡提出的要求是:使三斗坪坝址至重庆川江河段的水能资源基本上得到合理利用,装机规模和发电量尽可能大些;要有一定的调节能力,使枯水期调节流量能达到5500立方米每秒以上,初期要求5000立方米每秒左右;汛期限制水位和枯水期消落最低水位的确定应统筹考虑发电的效益,不宜过低或过高Ζ要统筹满足这些要求,三峡工程最终正常蓄水位应定得尽可能高一些Ζ⑦工程投资三峡工程,由于工程规模宏大,投资额高,经专家对三峡工程进行投资估算,包括建筑工程,机电设备及安装工程,金属设备及安装工程,临时工程和其他费用在内的静态投资约为188亿元Ζ150米、160米、170米、180米四个方案每增加10米,都要增加5～10亿元的投资,但从整体上来说,虽然高水位投资大,但同时收益也大,因而专家们仍然倾向于高坝方案Ζ⑧移民问题从移民角度考虑,三峡工程水位的选择,应在满足综合利用要求的前提下,尽可能减少淹没损失;不宜采取防洪超蓄方案,即坝高不能太低;一定要考虑库区移民环境容量和就近迁安的承受能力Ζ⑨生态环境问题就三峡的生态环境问题来说,不同正常蓄水位方案对生态环境的影响差别很小,不足以影响方案的取舍Ζ150、160米方案,如有超蓄要求,从生态与环境而论,引起了复杂的问题,对策难度和所付代价都较大Ζβκ梯级衔接问题对于三峡枢纽的衔接梯级问题,长江干流小南海和嘉陵江井口两个坝址均已靠近重庆市工交繁华区,再往下游难以考虑选择坝址布置梯级Ζ显然,三峡工程正常蓄水位低于175米,上游长江干流难以找到衔接梯级;低于170米,嘉陵江也难以找到衔接梯级Ζ结论:根据以上分析,选择对因素变化影响较大的防洪、航运、发电效益、工程投资、移民费用、泥沙淤积、生态环境、梯级衔接8个指标作为因素指标Ζ2)方案初步选择根据多年来研究的结果,正常蓄水位的论证范围考虑从150～180米Ζ比150米低的方案综合效益太小,比180米高的方案对重庆附近地区的淹没损失太大Ζ综合各方案要求,现拟定正常蓄水位150米、160米、170米、180米四个方案,本文将就这四个方案运用模糊决策方法进行研究Ζ3)确定因素重要程度模糊子集A本文采用得尔斐法确定因素重要程度系数,实际工作中,请20位专家对8个因素的重要性进行了打分,得出优先得分统计表如表4所示Ζ表4 优先得分(A ij )表因素u 1u 2u 3u 4u -5u 6u 7u 86Aija i(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)u 1-181516101120171071.00u 22-11108121315710.477u 359-1611181514880.724u 44104-1081212600.318501第12期水库正常蓄水位选择中的多目标模糊决策方法续表4 优先得分(A ij)表因素u1u2u3u4u -5u6u7u86A ij a iu51012910-161011780.579u6982124-1614650.390u70758104-12460.115u83568968-450.100经计算,因素重要程度模糊子集为A=(1.000.4770.7240.3180.5790.3900.1150.100) 4)确定因素指标矩阵F从1)中选出的8个因素指标对各方案的主要技术经济指标如表5所示Ζ表5 各方案的主要技术经济指标指标方案(150m)方案(160m)方案(170m)方案(180m)防洪(年平均减少洪灾淹没地)万亩474754.758.8航运(改善库区航道里程)km500560600660发电效益(年发电量)kw・h677732785891工程静态总投资亿元214.8236.4270.7311.4移民费用亿元53.469.597.8123.3泥沙(库区干流30年淤积量)108m377.8277.9782.0790.15生态环境1122与上游衔接111152 根据技术经济指标,可得出因素指标矩阵F为F=474754.758.8 500560600660 677732785891 214.8236.4270.7311.4 53.469.597.8123.3 77.878.082.190.1 1122 111.52 5)方案评价运用加权相对偏差距离最小法进行决策Ζ由各方案的因素指标矩阵F得知,各因素指标的标准值向量为:f0=(58.8,660,891,214.8,77.82,2,2) 可得相对偏差模糊矩阵∃=110.3470 10.6250.3750 10.7430.4950 00.2240.5791 00.2300.6351 00.0120.3451 1100 110.50601系统工程理论与实践1999年12月 根据加权相对偏差距离公式,计算可得:d =(2.8872.5781.8301.67) 加权相对偏差距离最小法是以d i 最小的方案为最优,所以,第四个方案(正常蓄水位180米)为最优方案Ζ6 小结本文针对三峡水利工程枢纽的正常蓄水位确定问题,利用多目标模糊决策方法进行了研究,其结论与实际专家组论证的结果是吻合的Λ这从一个侧面说明了模糊决策方法的科学性Λ同时,模糊决策方法如果能与层次分析等其他方法结合起来,将具有更大的实用性Λ本文所做的仅是一个小小的尝试,作者相信,模糊决策方法在未来的信息高度发达的社会,将具有广阔的前景Λ模糊决策方法在水利行业的应用,也将使水利工程的决策更加科学化Λ参考文献:[1] Bezdek J C .Pattern R ecogn iti on w ith Fuzzy O b jective Functi on A lgo rithm s .P lenum P ress ,N ewYo rk and L ondon ,1981.[2] 张跃,邹寿平,宿芬等编1模糊数学方法及其应用1北京:煤炭工业出版社,19921[3] 胡淑礼编1模糊数学及其应用1成都:四川大学出版社,19981[4] 中国水利学会主编1三峡工程论证文集1北京:水利电力出版社,19911(上接第51页)通过对图1的分析我们可得如下几点结论:1)1995年1月至1986年3月和1988年9月至1989年10月期间的较高的预期不确定性说明某些产生物价上涨的因素超出了我们控制之外Λ预示着某种可能发生的风险的到来Λ因此必须引起高度重视,认清问题产生的原因,及时调整Λ2)1989年11月至1994年11月较低的预测不确定性表明,虽然物价指数可能在高位上变化,但这种变化是在我们的预料之内的,因此不会产生诸如抢购风等问题,决策风险是比较小的Λ3)1993年以来预测不确定性小幅增加的现象应当引起研究和重视Λ参考文献:[1] 安鸿志,孙传忠,吴国富1A RCH 模型及其应用与发展1应用概率统计,1995,(4):60～701[2] 吴国富,孙传忠1中国宏观经济发展预期不确定性初探1系统工程理论与实践,1996,16(7):50～62[3] 孙传忠1一类条件异方差模型与经济系统的预期不确定性1中国科学院应用数学所博士论文,19961[4] Engel Robert F .A u to regressive conditi onal hetero skedasticity w ith esti m ate of the variance of U Kinflati on .Econom etrica ,1982,50:987～1008.[5] Chen M in ,A n Hongzh i .A K 2S type test of linearity fo r a class of ti m e series models.Ch inese Science Bu lltetin ,1996,41(11):881～886.701第12期水库正常蓄水位选择中的多目标模糊决策方法。
模糊优选模型改进附其在水安全评价中应用
模糊优选模型的改进及其在水安全评价中的应用李少华1，樊彦芳2(1.江河水务有限公司, 北京100053。
2.水利部国际经济技术合作交流中心, 北京100053) 摘要：对常规模糊优选模型进行了改进，通过在模糊隶属度计算过程中引入指标基点值，使得模糊优选模型在实现排序和优选目的的同时，其优属度也能够合理反映各评价对象的等级水平。
将改进的模糊优选模型用于水安全综合评价，通过实例分析与对比，证明该方法得出的评价结果相比常规模糊优选模型来说更具合理性和可信度。
关键词：模糊优选模型 隶属度 基点值 水安全 综合评价近些年来，模糊优选模型方法在水资源多目标决策中得到了广泛应用[1,2]，也有学者将该方法用于水问题的多指标综合评价，但局限于排序评价[3]。
与多目标决策问题不同，现实情况下的水安全评价通常需要对所评价对象有一个全面判断，这种判断若仅表现为对象的排序是不够的，而应给出综合的纯量值或类属区别。
本文按照组合评价[4]的思路，对模糊优选模型中的隶属度计算方法进行改进，使该模型方法能同时进行排序评价和等级评价。
1 单元系统模糊优选模型原理模糊优选模型的理论基础为模糊集合论与相对隶属度理论[5]，多用于解决多目标决策方案的优选问题。
设系统有n 个决策（或评价）方案，每个方案有m 个目标（或指标）特征值评价其优劣，将目标特征值矩阵记为X = (x ij )m ×n 。
针对效益型、成本型、居中型等不同的目标类型，选用相应的标准化公式，将矩阵X 转化为相对隶属度（优属度）矩阵，记为R = (r ij )m ×n 。
常用的相对隶属度计算公式如下：⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧∈---∈--∈--=)(max 1)(min max max )(min max min 3**21居中型成本型效益型O i x x x x O i x x x x O i x x x x r i ij j i ij ij j ij j ij ij j ij j ij jij j ij ij （1） 式中，r ij 为方案j 目标i 对优的相对隶属度；max x ij 为方案集目标i 的最大特征值；min x ij 为方案集目标i 的最小特征值；x i *是方案集居中型目标i 的中间最优值。
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先详细介绍了多 目标模糊优选理论模型及其适用条件 ， 在此基础上将该模型用于察尔森水库洪水调 度决策 的实际 ， 对
水库 的洪水调关键词 ： 模糊优选 ； 目标 ； 多 水库洪水调度 ； 察尔森水库
中 图分 类 号 ： ＴＶ１２ ２ 文 献标 识 码 ： Ａ 文章 编号 ：６ ２１８ （０ ７ ０ —０ ８０ １ ７—６ ３ ２０ ）６０ ７—３
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维普资讯
第 ５卷 第 ６ 期 ２０ 年 １ ０７ ２月
南
水 北 调 与 水 利 科 技
Ｖｏ ． Ｎｏ ６ １ ５ ．
Ｄ ｅ ００７ Ｃ２
Ｓ ｕ ｈ ｔ— ｒｈ Ｗａ ｅ ｒ ｎ ｆｒ ｎ ｔｒＳ ｉｎ ｅ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｔ—ＯＮｏ ｔ ｔｒＴ ａ ｓｅ ｓ ｄ Ｗａ ｅ ｃ ｃ ａ ｅ ｃ ｎ ｌｇ
１ ２ … ，． ， ， 由于矩 阵 （ ）中各 目标 的量纲不 同， １ 评价 之前需
对各目标值进行归一化。对于越大越优型目标和越小越优童
目标 ， 归一 化形式分 别为下列两式 ；
—
风险， 但却提高 了兴利蓄水 的可能性 。因此 ， 向决策者推荐 在
优化方 案中， 不可避免地要 考虑多 目标 问题ｌ 。目标 的好 与 ｌ 】 ］
多 目标 模 糊 优 选模 型及 其在 察 尔 森水 库
洪 水调 度 决策 中 的应 用
张德 强 董艳 萍。 ，
（． １松辽委察尔森水库管理 局 ， 内蒙 乌兰浩特 １ ７０ ；． ３ ４ ０ ２ 大连理工 大学 土木水利学院 ， 宁 大连 ，１ ０ ４ 辽 １６ ２ ）
摘要 ： 水库洪水调度决策是多 目标 决策 问题 ， 目标和决策过程都存 在模糊性 ， 因此采用多 目标模 糊优选理论模 型。首
２ 多 目标模糊优选模型
设制定 了 ”个调 度方案 ， 每个 方案有 ｍ个 目标 ， 则得 到
方案 的特征指标值矩阵 Ｘ
Ｉ ｌ … ］
案提供给决策者 ， 由后者 发布调度命 令付诸 实施 。这些可 行 的洪水调度方案要考 虑的通常 是多 目标 问题 ， 如水库本 身的 安全 、 水库上 、 下游的防洪安全 和水库 的蓄水效益等 ， 这些 目
ＺＨＡＮＧ ｉｎ 。Ｘ） Ｄｅｑａ ｇ Ｉ ＮＧ ｎｐｉｇ Ｙａ — ｎ （ ． ａ ｒｅ ｓｒ ｏｒＡｄ ｉｔａ ｉｅＢｕ ｅ Ｓ ｎ ｉ １ Ｃｈ ｅ ｓｎＲｅｅ ｖ ｉ ｍ ｎｒ ｔｖ ｒａｕ ｏ ｇｌ ａｏＷａｔｒｈｅ ｍｍｉｉｎ， ｕａ ｈ ｏｅ ｌ ７ ０ Ｃｈｉａ ｅ ｓ ｄ Ｃｏ ｓｏ Ｗ ｌｎ ａ ｔ ４ ０， ３ ｎ
Ｋｅ ｏｄ ：Ｆ ｚｙｏ ｔ ｚｔ ｎ ｍｕｔｏ ｊｃｉｅ ｒｓｒｏｒ ｌｏ ｐｒｔ ｎ ＣｈｅｓｎＲｅｅｖ ｉ ｙｗ ｒｓ ｕｚ ｐｉ ａｉ ； ｌ—ｂｅｔ ；ｅｅｖ ｉｆ ｄｏ ｅａｉ ； ａｒｅ ｓｒｏｒ ｍｉ ｏ ｉ ｖ ｏ ｏ
１ 引 言
在水库 实时洪水调度 中， 技术人 员往往根 据水库 的洪水 调度规则 和水库上 、 下游 的水雨 、 工情条件生成多个可行 的方
标往往是相互冲突的 ， 如加 大水库 的泄流量会 增加水库 本身 及上游 的防洪安全 ， 但会增加下游控制站的防洪 风险； 控制调 洪期末 的水库水位较高 ， 增加水库 及水库 以上流域 的防洪 会
㈩
式 中 为第 ｈ个 方案 的第 ｋ个 目标 值。ｋ ， ， ， ｈ 一１ ２ … ｍ； 一