本發(fā)明涉及水資源管理技術(shù)與方法領(lǐng)域，尤其涉及一種基于多主體博弈的水資源配置方案決策方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、水資源配置是涉及多區(qū)域、多行業(yè)、多用戶的復(fù)雜系統(tǒng)。當(dāng)前水資源多目標(biāo)優(yōu)化配置研究多關(guān)注于如何實現(xiàn)整體帕累托最優(yōu)下的求解方案，對于不同地區(qū)、不同用水主體之間的競爭與合作關(guān)系對水資源優(yōu)化配置的影響的研究仍待深入，水資源配置的理論最優(yōu)解與實際配置情況之間的差異有待彌合。因此，解決水資源配置問題需要充分尊重和重視所有的利益訴求和策略互動特征，通過科學(xué)合理的制度安排避免涉水沖突，實現(xiàn)對水資源可持續(xù)發(fā)展。

2、本專利將群決策博弈方法引入水資源配置決策中，提出一種基于多主體博弈的水資源配置方案決策方法及系統(tǒng)，從各方博弈均衡的視角，尋找符合各方利益最大公約數(shù)的水資源配置方案，增加最終決策方案的實際性和可行性。

3、水資源優(yōu)化調(diào)配的最終目標(biāo)是實現(xiàn)區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展，而博弈理論為其提供了工具和手段。研究各博弈主體的決策過程可以揭示穩(wěn)定性和動態(tài)演化規(guī)律，對于實現(xiàn)調(diào)配結(jié)果的可持續(xù)性和效益最大化至關(guān)重要。然而各博弈主體具有不同的目標(biāo)和利益偏好，同時其他外部性因素(企業(yè)戰(zhàn)略、政治因素、公益訴求等)也影響著博弈格局和最終決策。

4、因此，提出一種基于多主體博弈的水資源配置方案決策方法及系統(tǒng)，在決策中考慮各主體合理利用訴求，兼顧利益的分配公平和水資源配置效率，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于多主體博弈的水資源配置方案決策方法及系統(tǒng)，有助于兼顧利益的分配公平和水資源配置效率。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種基于多主體博弈的水資源配置方案決策方法，包括以下步驟：

4、s1、獲取研究區(qū)域水資源配置方案集，得到研究區(qū)域的配置方案矩陣；

5、s2、基于用水的收益最大化作為進(jìn)行配置方案決策的條件之一，計算不同配置方案下的多主體的用水收益，進(jìn)而得到總用水收益目標(biāo)；

6、s3、基于用水的公平性最優(yōu)作為進(jìn)行配置方案決策的條件之一，利用多主體內(nèi)部的缺水率最小，計算不同配置方案下的多主體的用水公平性，進(jìn)而得到總用水公平性最優(yōu)目標(biāo)；

7、s4、構(gòu)建多主體的水資源配置方案偏好矩陣；

8、s5、確定各主體的用水收益談判空間；

9、s6、基于群決策博弈進(jìn)行多主體用水收益談判；

10、s7、確定博弈均衡下的水資源配置方案。

11、上述的方法，可選的，s1的具體內(nèi)容為：調(diào)用研究區(qū)域的水資源配置模型，形成不同配置方案集，研究區(qū)域的配置方案矩陣為：

12、

13、其中，dn×k為計算區(qū)域的水資源配置方案矩陣；di,k為主體i在水資源配置方案k下的用水量，其中：i＝1,2,...n，k＝1,2,...k，n為主體總個數(shù)，k為方案總個數(shù)。

14、上述的方法，可選的，s2中的總用水收益目標(biāo)為：

15、

16、其中，

17、vi,j＝wi,j×pi,j

18、其中，vi為主體i的用水收益目標(biāo)；wi,j為主體i的j部門/行業(yè)的供水量；pi,j為主體i的j部門/行業(yè)的用水的單方效益；j＝1,2,...m，m為主體內(nèi)的總部門/行業(yè)個數(shù)；

19、則水資源配置方案的用水收益矩陣為：

20、

21、其中，vn×k為計算區(qū)域的水資源配置方案的收益矩陣；vi,k為主體i在水資源配置方案k下的用水收益。

22、上述的方法，可選的，s3中的總用水公平性最優(yōu)目標(biāo)表示為：

23、

24、其中，

25、

26、其中，si為主體i的用水公平性目標(biāo)；si,j為主體i在水資源配置方案j下的缺水率；分別為主體i的j部門/行業(yè)的用水需求；

27、則水資源配置方案的用水公平性矩陣為：

28、

29、其中，sn×k為計算區(qū)域的水資源配置方案的用水公平性矩陣；si,k為主體i在水資源配置方案k下的用水公平性指標(biāo)。

30、上述的方法，可選的，s4中對用水收益和用水公平性訴求進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，具體方法為：

31、

32、其中，ni,k為主體i對第k個方案的用水評價指標(biāo)的值；ni,k為標(biāo)準(zhǔn)化后的屬性值；

33、根據(jù)各主體偏好構(gòu)建加權(quán)指標(biāo)評價矩陣，加權(quán)方法為：

34、wni,k＝ni,k0ωi,j

35、其中，wni,k為加權(quán)后的屬性值，ωi,j為主體i對于行業(yè)j的權(quán)重值；

36、進(jìn)一步確定各主體的正理解和負(fù)理想解和方法為：

37、

38、其中：

39、

40、其中，和分別為主體i對第k個方案的正理想解和負(fù)理想解；

41、計算各配置方案距離正理想解和負(fù)理想解的距離，方法如下：

42、

43、其中：為主體i偏好下方案k與正理想解的歐式距離；為主體i偏好下方案k與負(fù)理想解的歐式距離；

44、則各配置方案與理想方法的符合程度，用如下公式表示：

45、

46、其中，為主體i偏好下方案k與理想方案的符合程度；

47、越大說明主體i對于方案k的青睞程度越高，對各個方案進(jìn)行從大到小的排序，即可獲得主體i對于各方案的偏好矩陣如下：

48、

49、其中，ri,k為主體i根據(jù)的值對方案j的偏好排序。

50、上述的方法，可選的，s5中合作博弈的所有能使合作保持穩(wěn)定的方案集合表示為：

51、

52、其中，為主體i在合作中所獲得的綜合效益，i為大于1的正整數(shù)；ui為主體i在非合作中所獲得的綜合效益；s，n分別代表局部合作的集合和全局合作的集合，v(s)代表局部合作s時的效益；v(n)為全局合作的效益。

53、上述的方法，可選的，s6中采用的談判決策方法包括復(fù)數(shù)計票法pv、哈爾系統(tǒng)法hs、波達(dá)計票法bc、成對比較法pc和贊成計票法av。

54、上述的方法，可選的，s7中最終決策方案表述為：

55、best＝max{pv,hs,bc,pc,av}

56、其中，best為下層群決策博弈模型的最優(yōu)解。

57、一種基于多主體博弈的水資源配置方案決策系統(tǒng)，執(zhí)行上述任一項所述的一種基于多主體博弈的水資源配置方案決策方法，包括：存儲器、處理器、調(diào)用接口和輸出接口；

58、存儲器與處理器通信連接，處理器與調(diào)用接口和輸出接口分別通信連接；

59、存儲器，用于存儲和調(diào)用模型所需數(shù)據(jù)；

60、處理器，用于實現(xiàn)調(diào)用數(shù)據(jù)、運行模型程序、輸入輸出計算結(jié)果功能；

61、調(diào)用接口，用于調(diào)用水資源配置模型，獲取不同場景下的水資源配置方案集；

62、輸出接口，用于輸出標(biāo)準(zhǔn)化的決策結(jié)果數(shù)據(jù)。

63、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種基于多主體博弈的水資源配置方案決策方法與系統(tǒng)，具有以下有益效果：

64、本方法提出了一種基于topsis的多主體決策偏好識別方法并提出了一種基于群決策博弈的多主體談判與決策方法，從而獲得考慮多主體博弈的水資源配置方案決策方法體系，并提出了相應(yīng)系統(tǒng)；該方法可為解決各地區(qū)、各用水戶之間的用水矛盾沖突問題，實現(xiàn)兼顧用水效益與公平的水資源配置方案提供科學(xué)依據(jù)。