本发明涉及干干旱风险预测与评估，特别是涉及一种区域供水工程抗旱能力评价方法、装置及介质。
背景技术：
1、干旱是由于水分供求不平衡造成的持续水分短缺现象，是目前全球最严重的环境问题之一。近年来，干旱的发生给社会经济和生态系统造成了巨大损失，已成为全球面临的主要自然灾害，如何积极抵御干旱成为普遍关注的问题。其中，抗旱能力评价是有效识别区域抵御旱灾风险水平的重要手段，对于制定抗旱预案，降低旱灾风险具有重要意义。
2、根据文献调研，抗旱能力评价从农业抗旱逐步发展到区域抗旱能力评价，目前主要包括两种方法，第一是基于多维度多指标的综合评价法，该方法综合区域的水利工程供水能力、社会经济实力、生产技术水平、应急抗旱管理水平、区域背景特征等方面建立评价指标体系，并通过权重系数确定抗旱能力，该方法受指标体系完善程度和权重赋值的主观性影响较大，影响评估结果；第二是基于供需关系的定量评价方法，该方法通过建立抗旱能力水平系数描述不同水平年及来水条件下的可供水量与需水量的平衡关系，确定抗旱能力水平与干旱频率的关系，一定程度避免了基于指标体系评价法的主观影响，但是该方法一方面未考虑区域供用水之间的空间关系，另一方面抗旱能力主要依据干旱频率判断，缺乏对长时序抗旱效果时空特征的理解。
3、基于此，如何进一步结合区域经济社会发展需求、供水能力以及干旱特征，进行区域供水工程抗旱能力评价，是当下亟需要解决的技术问题。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，针对抗旱能力评价的难点问题，本发明的目的在于提供一种区域供水工程抗旱能力评价方法、装置及介质，以充分考虑区域经济社会发展需水要求、供水工程时空调蓄能力及其对社会经济干旱特征的影响。
2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
3、根据本发明的第一方面，提供一种区域供水工程抗旱能力评价方法，所述方法包括：
4、获取数据，所述数据包括基础地理信息数据、水文气象数据、供水工程数据、社会经济指标数据以及水资源公报统计数据；
5、根据区域内河流水系、供水工程、用水单元之间的供用水映射关系，建立区域水资源配置系统网络图；
6、根据各用水单元不同用水行业情况划分用水类型，并进行不同水平年需水分析计算，所述用水类型包括生活用水、生产用水以及生态用水；
7、根据区域内各水平年供水工程建设情况，进行不同情景水资源配置分析计算；
8、基于不同情景下水资源配置分析成果，构建标准化供需水指数，提取不同情景下区域社会经济干旱特征；
9、基于不同情景下区域社会经济干旱特征，构建区域供水工程抗旱能力指数，计算长时序抗旱效果，评价区域供水工程的抗旱能力。
10、进一步地，所述根据区域内河流水系、供水工程、用水单元之间的供用水映射关系，建立区域水资源配置系统网络图，具体包括：
11、根据基础地理信息河流水系拓扑关系以及供水工程分布情况，绘制河流水系河段网络图；
12、对区域内供水工程进行分级分类处理，所述供水工程包括蓄水工程、引提水工程、地下水工程、调水工程；
13、绘制用水节点，用水单元根据区域面积及精细程度需求，采用子流域与行政区嵌套确定用水单元，进一步在用水单元内部根据用水对象、用水行业、地理位置划分不同的用水节点；
14、根据供水工程、用水单元及用水户之间的供用水映射关系，建立取水路径，并根据实际退水情况确定退水路径；
15、根据供水工程对用水单元的优先级、用水单元从供水工程取水的优先级、用水单元对退水点的退水优先级以及天然水系的拓扑结构，形成一个有序节点活动网络的有向无环图，并进行统一编码，得到区域水资源配置系统网络图。
16、进一步地，所述对区域内供水工程进行分级分类处理，具体包括：
17、所述蓄水工程按照规模等级及与用水单元的关系进行分级处理，所述蓄水工程包括水库工程、小型水库和塘坝，将所述水库工程作为单独供水节点绘制，将所述小型水库或者塘坝按照用水单元分区进行打包处理为等效水库或塘坝节点；
18、所述引提水工程包括集中引提水工程和分散引提水工程，所述集中引提水工程作为单独供水节点绘制，所述分散引提水工程按照所在河流水系、用水单元分别进行打包处理为等效工程；
19、所述地下水工程按照所在用水单元及供水对象进行打包处理；
20、所述调水工程根据实际调水工程水源区、供水线路及受水区绘制。
21、进一步地，所述根据各用水单元不同用水行业情况划分用水类型，并进行不同水平年需水分析计算，具体包括：
22、不同水平年经济指标分析计算的步骤；
23、不同水平年需水分析计算的步骤；
24、所述不同水平年经济指标分析计算的步骤包括：
25、通过如下公式(1)进行人口预测：
26、
27、式中，pop0,popk分别为初始时刻基准年人口和第k年人口数，k0,k分别为初始时刻基准年和年份，r为人口增长率，n为人口增长的最大阈值。
28、进一步地，所述不同水平年需水分析计算的步骤包括：
29、通过如下公式(2)计算生活需水量：
30、wt＝cd·popt·α·β/η (2)
31、式中，wt为生活需水量，cd为净需水定额，popt为人口数，α,β分别为水价影响系数、节水意识影响系数，η为管网漏损率，t为计算时段；
32、通过如下公式(3)计算灌溉需水量：
33、
34、式中，mt为灌溉需水量，ett,et0分别为作物蒸散发需水和参考蒸散发需水，kc为作物系数，δ为饱和水汽压－温度曲线的梯度，rn,g为分别为净辐射量和土壤热通量，γ为干湿球常数，t为温度，u为风速，es,ea分别为饱和水汽压和实际水汽压，st+1,st分别为时段初和时段末土壤含水量，pt为降水量，rt为地下水补给量，t为计算时段。
35、进一步地，所述根据区域内各水平年供水工程建设情况，进行不同情景水资源配置分析计算，具体包括：
36、将长系列水文资料输入区域水资源配置系统网络图中的入流节点，所述入流节点包括河流节点、水库节点、地下水节点；
37、将长系列需水资料输入区域水资源配置系统网络图中的河道外需水节点，所述河道外需水节点包括生活需水节点、生产需水节点、生态需水节点；
38、将长系列生态流量需水资料输入河流生态控制节点；
39、根据不同水平年水利工程建设情况，输入水利工程参数特征值以开展不同情景水资源配置分析计算，所述水利工程参数特征值包括蓄水工程调节库容、取水渠道、调水渠道、退水渠道输水能力，供水优先级、取水优先级、生态用水优先级。
40、进一步地，所述基于不同情景下水资源配置分析成果，构建标准化供需水指数，提取不同情景下区域社会经济干旱特征，具体包括：
41、基于不同情景下水资源配置分析成果，得到各用水单元用水户的长系列供用水过程；
42、基于各单元用水户的水资源供需平衡的供水量si和需水量di序列，采用标准化供需水指数表征各计算单元的社会经济干旱事件：
43、xi＝si-di (4)
44、式中，x,s,d分别为缺水量、供水量、需水量，i为数据序号；
45、采用三参数log-logistic概率分布选取拟合效果最佳的概率分布函数拟合缺水量序列，所述三参数log-logistic概率分布的累积概率函数表示为：
46、
47、式中，α,β,γ分别为尺度参数、形状参数和位置参数，f(x)为累积概率函数，对累积概率进行标准化：
48、
49、
50、式中，w为标准化累积概率值，ssdi为标准化供需水指数，c0,c1,c2,d1,d2,d3为计算系数；
51、根据游程理论，计算各用水单元的社会经济干旱特征，所述社会经济干旱特征包括干旱历时、干旱烈度，所述干旱历时为一次干旱过程的持续时间，所述干旱烈度为干旱历时内所有小于截断水平值的累积之和。
52、进一步地，基于不同情景下区域社会经济干旱特征，构建区域供水工程抗旱能力指数，具体包括：
53、根据各用水单元社会经济干旱的干旱烈度时空变化特征，通过如下公式构建区域供水工程抗旱能力指数：
54、
55、式中，dri为区域供水工程抗旱能力指数，dk为第k个用水单元的需水量，k,n为用水单元序号和用水单元总数，αk为第k个用水单元的权重系数，m为总年数，dsk,1,dsk,0为分别为有供水工程情况和无供水工程情况下第k个用水单元的干旱烈度。
56、根据本发明的第二方面，提供一种区域供水工程抗旱能力评价装置，所述装置包括：
57、数据获取单元，被配置为获取数据，所述数据包括基础地理信息数据、水文气象数据、供水工程数据、社会经济指标数据以及水资源公报统计数据；
58、网络建立单元，被配置为根据区域内河流水系、供水工程、用水单元之间的供用水映射关系，建立区域水资源配置系统网络图；
59、用水划分单元，被配置为根据各用水单元不同用水行业情况划分用水类型，并进行不同水平年需水分析计算，所述用水类型包括生活用水、生产用水以及生态用水；
60、配置计算单元，被配置为根据区域内各水平年供水工程建设情况，进行不同情景水资源配置分析计算；
61、特征提取单元，被配置为基于不同情景下水资源配置分析成果，构建标准化供需水指数，提取不同情景下区域社会经济干旱特征；
62、抗旱评价单元，被配置为基于不同情景下区域社会经济干旱特征，构建区域供水工程抗旱能力指数，计算长时序抗旱效果，评价区域供水工程的抗旱能力。
63、根据本发明的第三方面，提供一种存储有指令的非暂时性计算机可读存储介质，当所述指令由处理器执行时，执行如上所述的区域供水工程抗旱能力评价方法。
64、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
65、1、本发明基于水资源配置过程中供水工程与用水单元的空间对应关系，能够更加精准的识别区域内不同地区不同行业的供需关系特征，为区域供水工程抗旱能力的客观识别提供坚实基础。
66、2、本发明通过水资源配置的供需关系，在此基础上识别不同供水工程情景下的社会经济干旱指数时空演变特征，能够更加详细的表征区域供水工程长时序抗旱效果及其抗旱能力的时空特征。
1.一种区域供水工程抗旱能力评价方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据区域内河流水系、供水工程、用水单元之间的供用水映射关系，建立区域水资源配置系统网络图，具体包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对区域内供水工程进行分级分类处理，具体包括：
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各用水单元不同用水行业情况划分用水类型，并进行不同水平年需水分析计算，具体包括：
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述不同水平年需水分析计算的步骤包括：
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据区域内各水平年供水工程建设情况，进行不同情景水资源配置分析计算，具体包括：
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于不同情景下水资源配置分析成果，构建标准化供需水指数，提取不同情景下区域社会经济干旱特征，具体包括：
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，基于不同情景下区域社会经济干旱特征，构建区域供水工程抗旱能力指数，具体包括：
9.一种区域供水工程抗旱能力评价装置，其特征在于，所述装置包括：
10.一种存储有指令的非暂时性计算机可读存储介质，当所述指令由处理器执行时，执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法。
