本發(fā)明涉及水資源管理，具體涉及一種基于水量合理分配的地下水生態(tài)補償標(biāo)準(zhǔn)計算方法。

背景技術(shù)：

1、隨著水資源短缺問題的加劇，地下水資源的合理分配和生態(tài)保護(hù)變得尤為重要。傳統(tǒng)的地下水管理方法往往忽視了生態(tài)補償?shù)闹匾?，?dǎo)致地下水資源過度開發(fā)和生態(tài)環(huán)境的惡化。因此，亟需要一種科學(xué)合理的方法來計算地下水生態(tài)補償標(biāo)準(zhǔn)，以促進(jìn)地下水資源的可持續(xù)性利用和生態(tài)環(huán)境的改善。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供了一種基于水量合理分配的地下水生態(tài)補償標(biāo)準(zhǔn)計算方法，通過綜合考慮各部門的歷史用水量、產(chǎn)量影響因子、經(jīng)濟(jì)收益以及研究區(qū)域的地下水可用水資源總量和納污能力，實現(xiàn)地下水資源的優(yōu)化配置與生態(tài)補償，從而解決傳統(tǒng)地下水管理方法中地下水資源過度開發(fā)引起的生態(tài)環(huán)境惡化。

2、為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、一種基于水量合理分配的地下水生態(tài)補償標(biāo)準(zhǔn)計算方法，包括以下步驟：

4、s1、獲取研究區(qū)域各用水部門歷史用水量與歷史產(chǎn)量并進(jìn)行非線性回歸分析，計算各用水部門的產(chǎn)量影響因子，并基于研究區(qū)域地下水的可用水資源總量，建立水量最優(yōu)分配模型，用于獲取最優(yōu)的分配水量；

5、s2、基于各用水戶的用水需求量、研究區(qū)域的總用水需求量以及水體的納污能力，建立用水戶的污染物許可排放量模型，用于獲取分配給用水戶的污染物許可排放量；

6、s3、統(tǒng)計各用水戶的歷史年用水量以及歷史年收益，計算各用水戶的經(jīng)濟(jì)收益相對權(quán)重，同時基于水量最優(yōu)分配模型，獲取各用水戶的當(dāng)年年用水量的約束條件，并基于各用水戶的經(jīng)濟(jì)收益相對權(quán)重與各用水戶的當(dāng)年年用水量，計算所有用水戶的當(dāng)年最大用水收益；

7、s4、根據(jù)各用水戶的當(dāng)年總凈收益與分配給用水戶的污染物許可排放量，計算所有用水戶的當(dāng)年總凈收益；

8、s5、若所有用水戶的當(dāng)年總凈收益小于所有用水戶的當(dāng)年最大用水收益，則對各用水部門進(jìn)行地下水生態(tài)補償；

9、其中，各用水部門進(jìn)行地下水生態(tài)補償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)為：將所有用水戶的當(dāng)年最大用水收益減去所有用水戶的當(dāng)年總凈收益后除以所有用水戶，得到當(dāng)年各用水戶補償收益，并乘以各用水部門的當(dāng)年用水戶，得到各用水部門的當(dāng)年補償收益。

10、進(jìn)一步地，產(chǎn)量影響因子為用水部門用水量對其產(chǎn)量的貢獻(xiàn)程度，且產(chǎn)量影響因子越大，用水部門對水的利用效率越高，產(chǎn)量影響因子越小，用水部門對水的利用效率越低。

11、進(jìn)一步地，步驟s1具體包括：

12、s11、獲取研究區(qū)域各用水部門歷史用水量與歷史產(chǎn)量，并進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗與預(yù)處理后，采用非線性回歸分析法計算各用水部門的產(chǎn)量影響因子，即：

13、ln(yi)＝ln(α)+ki·ln(xi)+εi

14、其中，ln表示對數(shù)函數(shù)，i表示用水部門，yi表示第i個用水部門的歷史產(chǎn)量，ki表示第i個用水部門的產(chǎn)量影響因子，xi表示第i個用水部門的歷史用水量，α表示擬合系數(shù)，εi表示隨機(jī)誤差項；

15、s12、基于研究區(qū)域地下水的可用水資源總量，并結(jié)合各用水部門的產(chǎn)量影響因子，建立水量最優(yōu)分配模型，用于獲取最優(yōu)的分配水量，即：

16、

17、其中，qopt，i表示第i個用水部門的最優(yōu)的分配水量，f表示水量最優(yōu)分配模型，yi表示第i個用水部門的歷史產(chǎn)量，r表示研究區(qū)域地下水的可用水資源總量，max表示取最大值，n表示用水部門個數(shù)，ali表示第i個用水部門的分配水量，di表示第i個用水部門的用水需求量，s.t.表示使其滿足，表示任意符。

18、進(jìn)一步地，步驟s2中用水戶的污染物許可排放量模型為：

19、tt，j＝(dt，j/dt)×et

20、其中，j表示用水戶，tt，j表示在時段t內(nèi)分配給用水戶j的污染物許可排放量，dt，j表示在時段t內(nèi)用水戶j的用水需求量，dt表示在時段t內(nèi)研究區(qū)域的總用水需求量，et表示在時段t內(nèi)水體的納污能力。

21、進(jìn)一步地，步驟s3具體包括：

22、s31、統(tǒng)計各用水戶的歷史年用水量以及歷史年收益，并采用z-score標(biāo)準(zhǔn)化法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后求平均值，得到各用水戶標(biāo)準(zhǔn)化的平均歷史年用水量、平均歷史年收益，即：

23、

24、其中，z1j，i1表示用水戶j標(biāo)準(zhǔn)化的第i1年的歷史年用水量，z2j，i1表示用水戶j標(biāo)準(zhǔn)化的第i1年的歷史年收益，x1j，i1表示用水戶j的第i1年的歷史年用水量，x2j，i1表示用水戶j的第i1年的歷史年收益，μ1、μ2分別表示用水戶j的歷史年用水量、歷史年收益的均值，σ1、σ2分別表示用水戶，的歷史年用水量、歷史年收益的標(biāo)準(zhǔn)差，z1j、z2j分別表示用水戶j標(biāo)準(zhǔn)化的平均歷史年用水量、平均歷史年收益，m表示用水戶總數(shù)；

25、s32、對各用水戶的歷史年用水量以及歷史年收益進(jìn)行函數(shù)擬合，用于設(shè)定權(quán)重判斷標(biāo)準(zhǔn)，得到各用水戶標(biāo)準(zhǔn)化的平均歷史年用水量、平均歷史年收益的權(quán)重ω1j、ω2j，具體過程為：

26、將各用水戶的歷史年用水量以及歷史年收益進(jìn)行函數(shù)擬合，獲取函數(shù)擬合關(guān)系；

27、若函數(shù)擬合關(guān)系為線性關(guān)系，則設(shè)定各用水戶標(biāo)準(zhǔn)化的平均歷史年用水量、平均歷史年收益的權(quán)重為等權(quán)重，即ω1j＝ω2j且滿足關(guān)系ω1j+ω2j＝1；

28、若函數(shù)擬合關(guān)系為非線性關(guān)系，則設(shè)定各用水戶標(biāo)準(zhǔn)化的平均歷史年用水量、平均歷史年收益的權(quán)重ω1j、ω2j，且滿足關(guān)系ω1j+ω2j＝1；

29、s33、基于各用水戶標(biāo)準(zhǔn)化的平均歷史年用水量、平均歷史年收益的權(quán)重ω1j、ω2j，計算各用水戶的綜合經(jīng)濟(jì)收益指標(biāo)，即：

30、cesj＝ω1j×z1j+ω2j×z2j

31、其中，cesj表示各用水戶j的綜合經(jīng)濟(jì)收益指標(biāo)；

32、s34、對各用水戶的綜合經(jīng)濟(jì)收益指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到各用水戶的經(jīng)濟(jì)收益相對權(quán)重，即：

33、

34、其中，wj表示用水戶j的經(jīng)濟(jì)收益相對權(quán)重；

35、s35、基于水量最優(yōu)分配模型，獲取各用水戶的當(dāng)年年用水量的約束條件，并根據(jù)各用水戶的經(jīng)濟(jì)收益相對權(quán)重與各用水戶的當(dāng)年年用水量，計算所有用水戶的當(dāng)年最大用水收益，即：

36、

37、其中，ζ表示所有用水戶的當(dāng)年最大用水收益，qj表示用水戶j的當(dāng)年年用水量，aijc表示用水戶j在第i個用水部門中的用水活動c對應(yīng)的分配水量，c表示用水活動，c表示用水活動的總量。

38、進(jìn)一步地，步驟s4中所有用水戶的當(dāng)年總凈收益的計算公式為：

39、

40、其中，tbenefit表示所有用水戶的當(dāng)年總凈收益，bj表示用水戶j的總凈收益，acj表示用水戶j在用水活動c中的規(guī)模，bcj表示用水戶j在用水活動c中獲得的凈收益，β表示污染物排放成本。

41、本發(fā)明具有以下有益效果：

42、本發(fā)明所提出的一種基于水量合理分配的地下水生態(tài)補償標(biāo)準(zhǔn)計算方法，通過綜合考慮各部門的歷史用水量、產(chǎn)量影響因子、經(jīng)濟(jì)收益以及研究區(qū)域的地下水可用水資源總量和納污能力，實現(xiàn)地下水資源的優(yōu)化配置與生態(tài)補償，促進(jìn)了水資源的高效利用，同時針對水資源使用過程中可能造成的環(huán)境損害提供經(jīng)濟(jì)補償，有助于將環(huán)境外部性內(nèi)部化到用水戶的成本中，從而促使用水戶采取更加環(huán)保的用水方式，解決傳統(tǒng)地下水管理方法中地下水資源過度開發(fā)引起的生態(tài)環(huán)境惡化；其次，通過補償機(jī)制將部分收益分配給其他用水戶或用于生態(tài)修復(fù)，有助于實現(xiàn)水資源收益的公平分配，從而確保地下水生態(tài)系統(tǒng)的健康和可持續(xù)利用。