CN117556941B - 基于反馈机制的需水预测方法、装置及电子设备 - Google Patents

基于反馈机制的需水预测方法、装置及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于反馈机制的需水预测方法、装置及电子设备，获取需水预测相关的历史年份数据和规划年份数据，根据历史年份数据和规划年份数据确定基准年份的第一指标和规划年份的第二指标，根据历史年份数据确定第一指标的值，根据规划年份数据以及第一指标的值确定第二指标的反馈区间，根据第二指标的反馈区间进行需水预测并在需水预测过程中采用预设反馈机制确定第二指标的值。采用本发明可以提高需水预测工作环节的计算效率和需水预测成果的适宜程度，以满足水资源合理开发利用的形势要求。

Description

基于反馈机制的需水预测方法、装置及电子设备
技术领域
本发明涉及需水预测技术领域，尤其是涉及一种基于反馈机制的需水预测方法、装置及电子设备。
背景技术
随着城市化进程加快，水资源逐渐成为限制地区经济社会持续稳定发展的控制性因素，合理评估与经济社会发展相匹配的潜在水资源需求是目前及未来相当长时期内水利工作的重要任务，贯彻把水资源作为最大的刚性约束要求和执行节水制度是保障这一任务顺利完成的关键抓手。需水预测工作是实现水资源需求评估的重要环节，而需水预测指标的确定往往会对需水预测工作的过程和结果造成重要影响，但常规需水预测指标的确定过程往往表现出节水性不足、约束性不强、调整修改相对滞后的问题，极大影响了需水预测工作环节的计算效率和需水预测成果的适宜程度，也越来越难以满足水资源合理开发利用的形势要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于反馈机制的需水预测方法、装置及电子设备，以缓解相关技术中存在的上述问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种基于反馈机制的需水预测方法，所述方法包括：获取需水预测相关的历史年份数据和规划年份数据；其中，所述规划年份数据包括国土空间规划指标、国民经济和社会发展规划指标、农业发展规划指标、用水定额标准指标、给排水控制规划指标和最严格水资源管理控制指标；根据所述历史年份数据和所述规划年份数据，确定基准年份的第一指标和规划年份的第二指标；其中，所述第一指标包括第一经济社会发展指标和第一用水效率指标，所述第二指标包括第二经济社会发展指标和第二用水效率指标；根据所述历史年份数据，确定所述第一指标的值；根据所述规划年份数据以及所述第一指标的值，确定所述第二指标的反馈区间；根据所述第二指标的反馈区间进行需水预测，并在需水预测过程中采用预设反馈机制确定所述第二指标的值；其中，所述需水预测的结果包括需水量以及所述第二指标的值。
第二方面，本发明实施例还提供一种基于反馈机制的需水预测装置，所述装置包括：获取模块，用于获取需水预测相关的历史年份数据和规划年份数据；其中，所述规划年份数据包括国土空间规划指标、国民经济和社会发展规划指标、农业发展规划指标、用水定额标准指标、给排水控制规划指标和最严格水资源管理控制指标；第一确定模块，用于根据所述历史年份数据和所述规划年份数据，确定基准年份的第一指标和规划年份的第二指标；其中，所述第一指标包括第一经济社会发展指标和第一用水效率指标，所述第二指标包括第二经济社会发展指标和第二用水效率指标；第二确定模块，用于根据所述历史年份数据，确定所述第一指标的值；第三确定模块，用于根据所述规划年份数据以及所述第一指标的值，确定所述第二指标的反馈区间；预测模块，用于根据所述第二指标的反馈区间进行需水预测，并在需水预测过程中采用预设反馈机制确定所述第二指标的值；其中，所述需水预测的结果包括需水量以及所述第二指标的值。
第三方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令以实现上述第一方面所述的基于反馈机制的需水预测方法。
本发明实施例提供的一种基于反馈机制的需水预测方法、装置及电子设备，获取需水预测相关的历史年份数据和规划年份数据，根据历史年份数据和规划年份数据确定基准年份的第一指标和规划年份的第二指标，根据历史年份数据确定第一指标的值，根据规划年份数据以及第一指标的值确定第二指标的反馈区间，根据第二指标的反馈区间进行需水预测并在需水预测过程中采用预设反馈机制确定第二指标的值。采用上述技术，将历史年份数据与规划年份数据结合起来，以此在需水预测过程中引入反馈机制进行需水预测指标的确定，利于实现需水预测指标确定过程的超前反馈与风险提前介入，从而避免需水预测工作中可能遇到的问题，同时也大大提高了需水预测工作的效率。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中一种基于反馈机制的需水预测方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中一种基于反馈机制的需水预测方法的示例图；
图3为本发明实施例中一种基于反馈机制的需水预测装置的结构示意图；
图4为本发明实施例中一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需水预测工作是实现水资源需求评估的重要环节，而需水预测指标的确定往往会对需水预测工作的过程和结果造成重要影响，但常规需水预测指标的确定过程往往表现出节水性不足、约束性不强、调整修改相对滞后的问题，极大影响了需水预测工作环节的计算效率和需水预测成果的适宜程度，也越来越难以满足水资源合理开发利用的形势要求。
基于此，本发明实施例提供的一种基于反馈机制的需水预测方法、装置及电子设备，可以缓解相关技术中存在的上述问题。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种基于反馈机制的需水预测方法进行详细介绍，参见图1所示，该方法可以包括以下步骤：
步骤S102，获取需水预测相关的历史年份数据和规划年份数据。
其中，上述历史年份数据可以来源于正式公布的水资源公报、统计年鉴、水利统计年鉴等，上述历史年份数据可以包括近10年的经济社会发展指标、用水效率指标等；上述规划年份数据可以包括：国家和地方制定的具有一定期限的国土空间规划指标、国民经济和社会发展规划指标、农业发展规划指标等，国家发展和改革委员会、水利部等相关部门以及省、市、县水行政主管部门颁布的用水定额标准指标、给排水控制规划指标、最严格水资源管理控制指标等。在此不对上述历史年份数据和上述规划年份数据各自的来源及内容进行限定。
上述历史年份数据中的经济社会发展指标可以包括户籍人口、常住人口、城镇化率、地区生产总值、工业增加值、三次产业结构、火(核)电装机容量、耕地面积、农田实际灌溉面积、农田有效灌溉面积、农田设计灌溉面积、林果地灌溉面积、草场灌溉面积、鱼塘补水面积、牲畜数量、城镇绿地生态面积、城镇河湖补水面积、城镇环境卫生面积等。
上述历史年份数据中的用水效率指标可以分为生活、工业、农业、河道外生态环境共四类，其中，生活用水效率指标可以分为城镇居民、城镇公共、农村居民共三类，工业用水效率指标可以分为非火(核)电工业和火(核)电工业共两类，农业用水效率指标可以分为农田灌溉、林果地灌溉、草场灌溉、鱼塘补水、牲畜用水共五类，河道外生态环境用水效率指标可以分为城镇绿地生态、城镇河湖补水、城镇环境卫生共三类。
步骤S104，根据历史年份数据和规划年份数据，确定基准年份的第一指标和规划年份的第二指标。
其中，上述第一指标可以包括第一经济社会发展指标和第一用水效率指标，上述第二指标可以包括第二经济社会发展指标和第二用水效率指标。
上述基准年份通常为需水预测时较近几年中资料相对完整的年份，基准年份通常还能反映最近的经济社会正常发展规模以及水资源合理开发利用情况，且基准年份的降水频率通常接近多个历史年份的年平均降水频率。上述规划年份通常为相关规划指标实现的年份。
步骤S106，根据历史年份数据，确定第一指标的值。
步骤S108，根据规划年份数据以及第一指标的值，确定第二指标的反馈区间。
步骤S110，根据第二指标的反馈区间进行需水预测，并在需水预测过程中采用预设反馈机制确定第二指标的值。
其中，上述需水预测的结果可以包括需水量以及上述第二指标的值。
本发明实施例提供的一种基于反馈机制的需水预测方法，获取需水预测相关的历史年份数据和规划年份数据，根据历史年份数据和规划年份数据确定基准年份的第一指标和规划年份的第二指标，根据历史年份数据确定第一指标的值，根据规划年份数据以及第一指标的值确定第二指标的反馈区间，根据第二指标的反馈区间进行需水预测并在需水预测过程中采用预设反馈机制确定第二指标的值。采用上述技术，将历史年份数据与规划年份数据结合起来，以此在需水预测过程中引入反馈机制进行需水预测指标的确定，利于实现需水预测指标确定过程的超前反馈与风险提前介入，从而避免需水预测工作中可能遇到的问题，同时也大大提高了需水预测工作的效率。
作为一种可能的实施方式，上述步骤S104(即根据历史年份数据和规划年份数据，确定基准年份的第一指标和规划年份的第二指标)可以包括：
步骤1，根据历史年份数据，确定第一指标。
接续前例，在获得历史年份数据后，可对历史年份数据中的经济社会发展指标和用水效率指标进行分析，进而将某个历史年份作为基准年份，从而将基准年份的经济社会发展指标和用水效率指标作为第一指标。
步骤2，根据第一指标和规划年份数据，确定第二指标。
接续前例，在获得规划年份数据后，可将相关规划指标实现的某一年份作为规划年份，从而参考第一指标的定义方式定义出规划年份的经济社会发展指标和用水效率指标作为第二指标。
作为一个应用实例，由于需水预测计算涉及指标较多，相关规划指标管控有限，因此，在收集近10年的历史年份数据并收集所需的规划年份数据后，可结合最严格水资源管理与节水刚性约束要求所明确的重要指标，以数据易获取和便于调整、后续反馈实操性强为主要出发点对历史年份和规划年份各自的经济社会发展指标进行适当取舍，从而筛选出基准年份和规划年份需水预测计算所需的经济社会发展指标，由此确定和筛选出与经济社会发展指标对应匹配的用水效率指标。经筛选，基准年份的经济社会发展指标包括常住人口、城镇化率、工业增加值、农田有效灌溉面积、林果地灌溉面积、草场灌溉面积、鱼塘补水面积、牲畜数量、城镇绿地生态面积、城镇河湖补水面积、城镇环境卫生面积共11项；基准年份的用水效率指标包括城镇居民人均净用水量、城镇公共人均净用水量、农村居民人均净用水量、城镇供水管网漏损率、万元工业增加值用水量、农田灌溉亩均净用水量、农田灌溉水利用系数、林果地灌溉亩均用水量、草场灌溉亩均用水量、鱼塘亩均补水量、牲畜头均用水量、城镇绿地生态亩均用水量、城镇河湖亩均补水量、城镇环境卫生亩均用水量共14项；规划年份的经济社会发展指标中，除将农田有效灌溉面积调整为农田设计灌溉面积外，其余经济社会发展指标与基准年份的经济社会发展指标一致；规划年份的用水效率指标与基准年份的用水效率指标一致。
表1示出了需水预测指标(即基准年份和规划年份各自的经济社会发展指标和用水效率指标)筛选及匹配的情况。
表1需水预测指标筛选及匹配的情况示例表
表1中，用“×”表示经济社会指标已经被剔除，用“√”表示经济社会指标已经被筛选为需水预测指标，用“/”表示经济社会指标未匹配有用水效率指标。
收集近10年的历史年份数据主要用于：分析现状用水量与用水结构变化趋势，分析常住人口与户籍人口的相对关系，分析城镇化建设进程，分析地区生产总值和工业的产业结构及演变历程，分析灌区渠系现状及续建配套情况，分析林果地、草场、鱼塘、牲畜等用水增长态势，从而为后续分析历史年份用水效率指标合理性以及预测规划年份潜在水资源需求奠定基础。
作为一种可能的实施方式，上述步骤S106(即根据历史年份数据，确定第一指标的值)可以包括：根据历史年份数据中与经济社会发展相关的第一数据，确定第一经济社会发展指标的值；分析历史年份数据中与用水效率相关的第二数据的变化情况，并根据第二数据及其变化情况确定第一用水效率指标的值。
在实际应用过程中，上述根据第二数据及其变化情况确定第一用水效率指标的值的步骤可以包括：根据第二数据，确定第一用水效率指标的候选值；根据第二数据的变化情况对第一用水效率指标的候选值进行修正，得到第一用水效率指标的值。
接续前例，在获得历史年份数据中基准年份所需经济社会发展指标的相关数据后，可直接从这部分数据中筛选出所需经济社会发展指标的值作为第一经济社会发展指标的值，并将其作为后续确定规划年份相应第二经济社会发展指标的值的基础；在获得历史年份数据中基准年份所需用水效率指标的相关数据后，可直接从这部分数据中筛选出所需用水效率指标的值，但考虑到直接筛选出的用水效率指标的值可能由于受宏观政策调控、社会灾情和疫情等突发事件等影响而无法真实反映实际用水水平，因此需要根据所需用水效率指标的相关数据分析用水效率指标的变化趋势，并结合该变化趋势与经济社会发展历程对直接筛选出的用水效率指标的值进行必要的合理修正，以此将用水效率指标的修正后的值作为第一用水效率指标的值，并将其作为后续确定规划年份相应第二用水效率指标的值的基础。
作为一个应用实例，在分析确定基准年份的经济社会发展指标值时，除农田有效灌溉面积指标值需结合历史年份数据综合分析确定外，其余经济社会发展指标值均可直接采用历史年份相应指标值；在分析确定基准年份的用水效率指标值时，用水效率指标值在分析历史年份用水效率指标合理性后确定。
基准年份的经济社会发展指标中，由于农田灌溉面积受降水和灌区渠系配套影响较大，历史年份的农田灌溉面积指标值未必能准确反映灌区渠道运行的有效程度，故取近10年实际灌溉面积和有效灌溉面积的最大值作为基准年份的有效灌溉面积指标值；基准年份的其余经济社会发展指标值均采用历史年份相应的指标值。
基准年份的用水效率指标中，农田灌溉亩均净用水量和林果地灌溉亩均用水量均是通过计算得到的，计算方式为：首先根据地区实际生产情况并结合用水定额标准选取代表作物，再根据用水定额标准里代表作物的不同降水频率灌溉定额，采用加权平均法按照以下公式计算不同降水频率的用水效率指标：其中，Qjg为基准年份不同降水频率的农田灌溉用水效率指标或林果地灌溉用水效率指标，n为农田代表作物种类数量或林果地代表作物种类数量，Ak为基准年份第k类农田代表作物或林果地代表作物的有效灌溉面积，Qk为基准年份不同降水频率的第k类农田代表作物或林果地代表作物的灌溉定额标准值；草场灌溉亩均用水量和鱼塘亩均补水量均可直接取用水定额标准里相应地区的不同降水频率灌溉定额标准值；基准年份的其余用水效率指标值的确定方式为：首先分析近10年用水效率指标变化趋势，若基准年份的用水效率指标与上一年用水效率指标的变化幅度不超过近10年的用水效率指标平均变化率，则直接采用基准年份的用水效率指标的值作为基准年份的用水效率指标值；若基准年份的用水效率指标与上一年用水效率指标的变化幅度高于近10年的用水效率指标平均变化率，则对照相关用水定额标准后，根据近10年的用水效率指标平均变化趋势，按照以下公式对基准年份的用水效率指标的值进行修正以得到基准年份的用水效率指标值：Qj＝Qj×(1±ΔQ)，其中，Qj为基准年份用水效率指标，Qi为现状水平年用水效率指标，ΔQ为近10年用水效率指标平均变化率(％)，maxQ、minQ分别为近10年用水效率指标的最大值、最小值。在公式Qj＝Qi×(1±ΔQ)中，近10年总体趋势减小的用水效率指标的ΔQ前面取负号，近10年总体趋势增加的用水效率指标的ΔQ前面取正号。
作为一种可能的实施方式，上述步骤S108(即根据规划年份数据以及第一指标的值，确定第二指标的反馈区间)，包括：根据第一经济社会发展指标的值以及国土空间规划指标、国民经济和社会发展规划指标、农业发展规划指标，确定第二经济社会发展指标的反馈区间；根据第一用水效率指标的值以及用水定额标准指标、给排水控制规划指标和最严格水资源管理控制指标，确定第二用水效率指标的反馈区间。
接续前例，在确定基准年份的经济社会发展指标值和用水效率指标值并获得规划年份数据中规划年份所需经济社会发展指标和用水效率指标的相关数据后，可合理界定出规划年份经济社会发展指标值和用水效率指标值各自的节水刚性约束反馈区间，并将其作为后续确定规划年份经济社会发展指标值和用水效率指标值的基础。
国土空间规划、国民经济和社会发展规划、农业发展规划、用水定额标准、给排水控制规划、最严格水资源管理控制文件由相关部门研究制定并正式发布，重点提出规划期限及规划期限内应达到的规划指标；其中，国土空间规划提出常住人口、城镇化率、城镇绿化面积、城镇河湖补水面积、城镇环境卫生面积等规划指标；国民经济和社会发展规划提出工业增加值等规划指标；农业发展规划提出农田设计灌溉面积、林果地灌溉面积、草场灌溉面积、鱼塘补水面积、牲畜数量等规划指标；用水定额标准提出城镇居民人均净用水量、城镇公共人均净用水量、农村居民人均净用水量、万元工业增加值用水量、农田灌溉亩均净用水量、林果地灌溉亩均用水量、草场灌溉亩均用水量、鱼塘亩均补水量、牲畜头均用水量、城镇绿地生态亩均用水量、城镇河湖亩均补水量、城镇环境卫生亩均用水量等定额限值；给排水控制规划提出城镇供水管网漏损率等规划指标；最严格水资源管理控制文件提出农田灌溉水利用系数、用水总量控制指标等规划指标，用水总量控制指标是一定规划期限内地区经济社会发展用水总量的上限值，在规划期限内不得突破。
由于经济社会发展指标受宏观经济政策和经济环境影响较大，主要为预期性指标，节水刚性约束程度要求适中，因此，为体现弹性需求和为未来发展适当留有余地，可为经济社会发展指标设定绿色通行区间、黄色预警区间、红色警告值，分别对应低水平、中水平、高水平的发展速度；绿色通行区间下限取基准年份相应的经济社会发展指标值，绿色通行区间上限取相应规划指标值的90％，黄色预警区间下限取相应规划指标值的90％，黄色预警区间上限取相应规划指标值；红色警告值取相应规划指标值。
由于用水效率指标受制于最严格水资源管理和用水定额标准控制，节水刚性约束程度要求高，因此，可为用水效率指标设置绿色通行区间、红色警告值；对于城镇居民、城镇公共、农村居民等生活用水效率指标，绿色通行区间下限取基准年份相应的用水效率指标值，绿色通行区间上限取相关用水定额标准指标值，红色警告值取相关用水定额标准指标值；对于城镇供水管网漏损率，绿色通行区间下限取给排水控制规划指标值、绿色通行区间上限取基准年份相应的用水效率指标值，红色警告值取基准年份相应的用水效率指标值。对于除农田灌溉水利用系数以外的工业用水效率指标、农业用水效率指标、河道外生态环境用水效率指标，绿色通行区间下限取相关用水定额标准指标值，绿色通行区间上限取基准年份相应的用水效率指标值，红色警告值取基准年份相应的用水效率指标值；对于农田灌溉水利用系数，绿色通行区间下限取基准年份相应的用水效率指标值，绿色通行区间上限取相关最严格水资源管理控制指标值，红色警告值取相关最严格水资源管理控制指标值。
表2示出了需水预测指标的节水刚性约束反馈区间。
表2需水预测指标的节水刚性约束反馈区间示例表
表2中，下限表示不小于，上限表示小于，即绿色通行区间包含其下限取值但不包含其上限取值，黄色预警区间包含其下限取值但不包含其上限取值。农田设计灌溉面积的绿色通行区间下限取基准年份的农田有效灌溉面积。
作为一种可能的实施方式，上述步骤S110(即根据第二指标的反馈区间进行需水预测，并在需水预测过程中采用预设反馈机制确定第二指标的值)可以包括：
步骤A，根据第二指标的反馈区间，确定第二指标的初始值。
在设定规划年份经济社会发展指标和用水效率指标的初始值时，根据规划年份经济社会发展水平和用水效率节水要求，规划年份经济社会发展指标和用水效率指标的初始值一般在绿色通行区间内进行取值；但考虑到经济社会跨越式发展和用水习惯等地方实际需求，规划年份经济社会发展指标的初始值也可在黄色预警区间内进行取值或取红色警告值，规划年份用水效率指标的初始值也可取红色警告值。
步骤B，根据第二指标的初始值进行需水量的迭代预测，并在迭代预测过程中根据第二指标的反馈区间和预设用水总量控制指标以及每次迭代预测的结果采用预设反馈机制确定第二指标的值。
示例性地，上述预设反馈机制可以包括单向反馈机制和双向反馈机制；基于此，对于上述步骤B中的每次迭代预测，均执行以下操作：
步骤B1，根据该次迭代预测所对应第二指标的当前值，预测出该次迭代预测的需水量。
步骤B2，若该次迭代预测所预测出的需水量不大于预设用水总量控制指标，则将该次迭代预测所对应第二指标的当前值确定为第二指标的值。
步骤B3，若该次迭代预测所预测出的需水量大于所述预设用水总量控制指标，则根据第二指标的反馈区间采用单向反馈机制或双向反馈机制调整该次迭代预测所对应第二指标的当前值。
上述步骤B3中根据所述第二指标的反馈区间采用单向反馈机制或双向反馈机制调整该次迭代预测所对应第二指标的当前值可以包括：
步骤B31，若该次迭代预测所预测出的需水量小于预设用水总量控制指标所对应的第一阈值，则根据第二用水效率指标的反馈区间采用单向反馈机制调整该次迭代预测所对应第二用水效率指标的当前值；其中，第一阈值大于预设用水总量控制指标。
步骤B32，若该次迭代预测所预测出的需水量不小于第一阈值，则根据第二指标的反馈区间采用双向反馈机制同时调整该次迭代预测所对应第二用水效率指标的当前值以及该次迭代预测所对应第二经济社会发展指标的当前值。
为了便于理解，在此以具体应用为例对上述步骤B的操作方式进行示例性描述如下。
在设定规划年份经济社会发展指标和用水效率指标的初始值后，便可根据设定的初始值采用定额法进行多轮需水量计算。定额法计算公式为：其中，W为规划年份的需水量；m为用水类型的数量；Pm为规划年份第m个用水类型的经济社会发展指标，m＝1、m＝2、m＝3、m＝4分别对应生活、工业、农业、河道外生态环境；Qm为规划年份第m个用水类型的用水效率指标；ηm为规划年份第m个用水类型的水利用系数，若用水效率指标已经考虑了用水损失，则ηm取值为1。
在用水效率指标中，农田灌溉水利用系数值越大，农田灌溉需水量越小；而其余用水效率指标值越小，对应需水量越小。
将设定的初始值代入定额法计算公式，得到第一轮需水量计算的计算结果，之后将该计算结果与最严格水资源管理用水总量控制指标进行对比；若该计算结果不大于用水总量控制指标，则不启动反馈机制，不再进行下一轮需水量计算；若该计算结果大于用水总量控制指标但小于用水总量控制指标的1.05倍，则启动单向反馈机制，进行下一轮需水量计算；若该计算结果不小于用水总量控制指标的1.05倍，则启动双向反馈机制，进行下一轮需水量计算。
单向反馈机制只反馈至用水效率指标，单向反馈机制的反馈过程为：若进行本轮需水量计算所用的用水效率指标大于红色警告值，则将用水效率指标值下调为绿色通行区间上限值，然后进行下一轮需水量计算；若进行本轮需水量计算所用的用水效率指标不大于红色警告值，则农田灌溉水利用系数按照上一轮需水量计算所用的用水效率指标值的2％的上调幅度、其余用水效率指标按照上一轮需水量计算所用的用水效率指标值的2％的下调幅度调整本轮需水量计算所用的用水效率指标值为下一轮需水量计算所用的用水效率指标值，从而进行下一轮需水量计算；若下一轮需水量计算的计算结果仍大于用水总量控制指标，则农田灌溉水利用系数按照上一轮需水量计算所用的用水效率指标值的2％的上调幅度、其余用水效率指标按照上一轮需水量计算所用的用水效率指标值的2％的下调幅度调整本轮需水量计算所用的用水效率指标值为下一轮需水量计算所用的用水效率指标值，从而进行下一轮需水量计算，直至需水量计算的计算结果不大于用水总量控制指标为止。在单向反馈过程中，需水量计算所用的农田灌溉水利用系数的指标值按照不大于红色警告值控制；除农田灌溉水利用系数外，需水量计算所用的其余用水效率指标值按照不小于各自绿色通行区间下限值控制。
双向反馈机制分别同时反馈至用水效率指标和经济社会发展指标，双向反馈机制的反馈过程为：若进行本轮需水量计算所用的用水效率指标大于红色警告值，则将用水效率指标值下调为绿色通行区间上限值；若进行本轮需水量计算所用的用水效率指标不大于红色警告值，则农田灌溉水利用系数按照上一轮需水量计算所用的用水效率指标值的2％的上调幅度、其余用水效率指标按照上一轮需水量计算所用的用水效率指标值的2％的下调幅度调整本轮需水量计算所用的用水效率指标值为下一轮需水量计算所用的用水效率指标值；若进行本轮需水量计算所用的经济社会发展指标大于红色警告值，则将本轮需水量计算所用的经济社会发展指标值下调为黄色预警区间上限值；若进行本轮需水量计算所用的经济社会发展指标不大于红色警告值，则按照上一轮需水量计算所用的经济社会发展指标值的2％的下调幅度调整本轮需水量计算所用的经济社会发展指标值为下一轮需水量计算所用的经济社会发展指标值；待用水效率指标和经济社会发展指标调整后，再进行第下一轮需水量计算；若下一轮需水量计算的计算结果仍不小于用水总量控制指标的1.05倍，则农田灌溉水利用系数按照上一轮需水量计算所用的用水效率指标值的2％的上调幅度、其余用水效率指标和经济社会发展指标按照上一轮需水量计算所用的用水效率指标值和经济社会发展指标值各自的2％的下调幅度同步调整两类指标值，从而进行下一轮需水量计算，直至需水量计算的计算结果大于用水总量控制指标但小于用水总量控制指标的1.05倍，此时双向反馈机制关闭，启动单向反馈机制，按照前述单向反馈机制的反馈方式调整用水效率指标值，直至需水量预测成果不大于用水总量控制指标为止。在双向反馈过程中，需水量计算所用的农田灌溉水利用系数的指标值按照不大于红色警告值控制；；除农田灌溉水利用系数外，需水量计算所用的其余用水效率指标值和经济社会发展指标值均按照不小于各自绿色通行区间下限值控制。
上述需水量计算过程和需水预测指标反馈过程均可通过编写程序代码自动实现，具体实现过程主要包括：先分析设定基准年份经济社会发展指标和用水效率指标的初始值以及规划年份相关的规划指标值、用水定额标准指标值、最严格水资源管理控制指标值，将其作为输入文件代入需水量计算及需水预测指标反馈环节，再通过编程语言设置的反馈判断条件、反馈路径、反馈指标及反馈方式，即可自动计算并输出最终的经济社会发展指标值和用水效率指标值以及需水量预测成果，需水预测指标确定成果和需水量预测成果均以可编辑的电子表格格式输出，便于直接分析存档。
表3示出了需水预测指标的节水刚性约束反馈机制。
表3需水预测指标节水刚性约束反馈机制的示例表
为了便于理解，在此以某一具体应用为例对上述基于反馈机制的需水预测方法进行示例性描述如下。参见图2所示，上述基于反馈机制的需水预测方法可以按照以下操作方式进行：
步骤一，收集整理需水预测相关的历史年份数据和规划年份数据，分析筛选需水预测计算所需的经济社会发展指标，匹配相应的用水效率指标。
其中，历史年份数据包括近10年历史年份的经济社会发展指标和用水效率指标；规划年份数据包括国土空间规划指标、国民经济和社会发展规划指标、农业发展规划指标、用水定额标准指标、给排水控制规划指标和最严格水资源管理控制指标。
步骤二，分析确定基准年份的经济社会发展指标值和用水效率指标值。
步骤三，合理界定规划年份经济社会发展指标值和用水效率指标值的节水刚性约束反馈区间。
可通过分析梳理历史年份的经济社会发展指标和用水效率指标，归纳总结经济社会演变历程及相应的用水效率指标变化趋势，结合相关规划指标、用水定额标准指标、最严格水资源管理控制指标，分级划定经济社会发展指标值和用水效率指标值的节水刚性约束反馈区间。
根据历史数据、规划指标等经济社会变化情势，考虑到未来经济社会发展的不确定性与不同级别发展速度的可能性，可为规划年份的经济社会发展指标依次设定绿色通行区间、黄色预警区间、红色警告值；考虑到最严格水资源管理要求，可为规划年份的用水效率指标依次设定绿色通行区间、红色警告值。反馈区间的划分旨在确定需水预测指标时，既能满足取值在适宜幅度内合理波动，又能满足节水刚性约束要求。
步骤四，构建需水预测指标的节水刚性约束反馈机制，通过反复进行需水量计算的方式确定规划年份的需水预测指标值。
可根据需水量预测成果与最严格水资源管理用水总量控制指标的差异程度，分级制定需水预测指标的反馈机制，明确单向反馈机制和多向反馈机制各自的反馈判断条件、反馈路径、反馈指标及反馈方式，经多次需水量计算和需水预测指标取值优化调整，将需水量预测成果控制在最严格水资源管理用水总量指标范围之内。
需水量可采用定额法进行计算，当需水量不大于最严格水资源管理用水总量控制指标时，不启动反馈机制；当需水量大于最严格水资源管理用水总量控制指标时，启动反馈机制。反馈机制按照反馈路径可分为单向反馈和双向反馈两类，需水预测指标取值可按照反馈机制逐次调整，调整后再重新计算需水量并与用水总量控制指标分析对比，经多次反馈调整需水预测指标直至需水量不大于用水总量控制指标要求为止，由此最终确定需水预测指标值(包括经济社会发展指标值和用水效率指标值)。
区别于现有需水预测指标确定方式，上述基于反馈机制的需水预测方法充分尊重经济社会发展客观规律，以科学性、及时性、预见性作为建立节水刚性约束反馈机制的基本原则，将经济社会发展指标值和用水效率指标值的优化调整融入需水预测工作环节，通过建立及时有效的反馈机制，明确具体的反馈判断条件、反馈路径、反馈指标及反馈方式，大幅度提高需水预测工作环节的计算效率，需水预测成果与经济社会发展规划及相关标准规范充分衔接，有助于真实反映和深入挖掘未来水资源需求潜力。
上述基于反馈机制的需水预测方法将水资源刚性约束要求、节水要求与需水预测指标确定过程有效结合起来，以此优化了现有需水预测方式，利于实现需水预测指标确定过程的超前反馈与风险提前介入，有助于避免需水预测可能遇到的问题，为防风险于未然奠定基础，同时也大大提高了需水预测的工作效率，可以在水利项目规划决策中发挥积极的作用。
在上述基于反馈机制的需水预测方法的基础上，本发明实施例还提供一种基于反馈机制的需水预测装置，参见图3所示，该装置可以包括以下模块：
获取模块302，用于获取需水预测相关的历史年份数据和规划年份数据；其中，所述规划年份数据包括国土空间规划指标、国民经济和社会发展规划指标、农业发展规划指标、用水定额标准指标、给排水控制规划指标和最严格水资源管理控制指标。
第一确定模块304，用于根据所述历史年份数据和所述规划年份数据，确定基准年份的第一指标和规划年份的第二指标；其中，所述第一指标包括第一经济社会发展指标和第一用水效率指标，所述第二指标包括第二经济社会发展指标和第二用水效率指标。
第二确定模块306，用于根据所述历史年份数据，确定所述第一指标的值。
第三确定模块308，用于根据所述规划年份数据以及所述第一指标的值，确定所述第二指标的反馈区间。
预测模块310，用于根据所述第二指标的反馈区间进行需水预测，并在需水预测过程中采用预设反馈机制确定所述第二指标的值；其中，所述需水预测的结果包括需水量以及所述第二指标的值。
本发明实施例提供的一种基于反馈机制的需水预测装置，将历史年份数据与规划年份数据结合起来，以此在需水预测过程中引入反馈机制进行需水预测指标的确定，利于实现需水预测指标确定过程的超前反馈与风险提前介入，从而避免需水预测工作中可能遇到的问题，同时也大大提高了需水预测工作的效率。
上述预测模块310还可以用于：根据所述第二指标的反馈区间，确定所述第二指标的初始值；根据所述第二指标的初始值进行需水量的迭代预测，并在迭代预测过程中根据所述第二指标的反馈区间和预设用水总量控制指标以及每次迭代预测的结果采用所述预设反馈机制确定所述第二指标的值。
上述预设反馈机制可以包括单向反馈机制和双向反馈机制；基于此，上述预测模块310还可以用于：对于每次迭代预测，均执行以下操作：根据该次迭代预测所对应第二指标的当前值，预测出该次迭代预测的需水量；若该次迭代预测所预测出的需水量不大于所述预设用水总量控制指标，则将该次迭代预测所对应第二指标的当前值确定为所述第二指标的值；若该次迭代预测所预测出的需水量大于所述预设用水总量控制指标，则根据所述第二指标的反馈区间采用单向反馈机制或双向反馈机制调整该次迭代预测所对应第二指标的当前值。
上述预测模块310还可以用于：若该次迭代预测所预测出的需水量小于所述预设用水总量控制指标所对应的第一阈值，则根据所述第二用水效率指标的反馈区间采用单向反馈机制调整该次迭代预测所对应第二用水效率指标的当前值；其中，所述第一阈值大于所述预设用水总量控制指标；若该次迭代预测所预测出的需水量不小于所述第一阈值，则根据所述第二指标的反馈区间采用双向反馈机制同时调整该次迭代预测所对应第二用水效率指标的当前值以及该次迭代预测所对应第二经济社会发展指标的当前值。
上述第三确定模块308还可以用于：根据所述第一经济社会发展指标的值以及所述国土空间规划指标、所述国民经济和社会发展规划指标、所述农业发展规划指标，确定所述第二经济社会发展指标的反馈区间；根据所述第一用水效率指标的值以及所述用水定额标准指标、所述给排水控制规划指标和所述最严格水资源管理控制指标，确定所述第二用水效率指标的反馈区间。
上述第一确定模块304还可以用于：根据所述历史年份数据，确定所述第一指标；根据所述第一指标和所述规划年份数据，确定所述第二指标。
上述第二确定模块306还可以用于：根据所述历史年份数据中与经济社会发展相关的第一数据，确定所述第一经济社会发展指标的值；分析所述历史年份数据中与用水效率相关的第二数据的变化情况，并根据所述第二数据及其变化情况确定所述第一用水效率指标的值。
上述第二确定模块306还可以用于：根据所述第二数据，确定所述第一用水效率指标的候选值；根据所述第二数据的变化情况对所述第一用水效率指标的候选值进行修正，得到所述第一用水效率指标的值。
本发明实施例所提供的基于反馈机制的需水预测装置，其实现原理及产生的技术效果和前述基于反馈机制的需水预测方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
本发明实施例提供了一种电子设备，具体的，该电子设备包括处理器和存储装置；存储装置上存储有计算机程序，计算机程序在被所述处理器运行时执行如上所述实施方式的任一项所述的基于反馈机制的需水预测方法。
图4为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图，该电子设备100包括：处理器40，存储器41，总线42和通信接口43，所述处理器40、通信接口43和存储器41通过总线42连接；处理器40用于执行存储器41中存储的可执行模块，例如计算机程序。
其中，存储器41可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口43(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网、广域网、本地网、城域网等。
总线42可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图4中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，存储器41用于存储程序，所述处理器40在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器40中，或者由处理器40实现。
处理器40可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器40中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器40可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等，还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的基于反馈机制的需水预测方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器41，处理器40读取存储器41中的信息，结合其硬件完成上述基于反馈机制的需水预测方法的步骤。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于反馈机制的需水预测方法，其特征在于，所述方法包括：
获取需水预测相关的历史年份数据和规划年份数据；其中，所述规划年份数据包括国土空间规划指标、国民经济和社会发展规划指标、农业发展规划指标、用水定额标准指标、给排水控制规划指标和最严格水资源管理控制指标；
根据所述历史年份数据和所述规划年份数据，确定基准年份的第一指标和规划年份的第二指标；其中，所述第一指标包括第一经济社会发展指标和第一用水效率指标，所述第二指标包括第二经济社会发展指标和第二用水效率指标；
根据所述历史年份数据，确定所述第一指标的值；
根据所述规划年份数据以及所述第一指标的值，确定所述第二指标的反馈区间；
根据所述第二指标的反馈区间进行需水预测，并在需水预测过程中采用预设反馈机制确定所述第二指标的值；其中，所述需水预测的结果包括需水量以及所述第二指标的值；
根据所述第二指标的反馈区间进行需水预测，并在需水预测过程中采用预设反馈机制确定所述第二指标的值，包括：
根据所述第二指标的反馈区间，确定所述第二指标的初始值；
根据所述第二指标的初始值进行需水量的迭代预测，并在迭代预测过程中根据所述第二指标的反馈区间和预设用水总量控制指标以及每次迭代预测的结果采用所述预设反馈机制确定所述第二指标的值；
所述预设反馈机制包括单向反馈机制和双向反馈机制；根据所述第二指标的初始值进行需水量的迭代预测，并在迭代预测过程中根据所述第二指标的反馈区间和预设用水总量控制指标以及每次迭代预测的结果采用所述预设反馈机制确定所述第二指标的值，包括：
对于每次迭代预测，均执行以下操作：
根据该次迭代预测所对应第二指标的当前值，预测出该次迭代预测的需水量；
若该次迭代预测所预测出的需水量不大于所述预设用水总量控制指标，则将该次迭代预测所对应第二指标的当前值确定为所述第二指标的值；
若该次迭代预测所预测出的需水量大于所述预设用水总量控制指标，则根据所述第二指标的反馈区间采用单向反馈机制或双向反馈机制调整该次迭代预测所对应第二指标的当前值；
根据所述第二指标的反馈区间采用单向反馈机制或双向反馈机制调整该次迭代预测所对应第二指标的当前值，包括：
若该次迭代预测所预测出的需水量小于所述预设用水总量控制指标所对应的第一阈值，则根据所述第二用水效率指标的反馈区间采用单向反馈机制调整该次迭代预测所对应第二用水效率指标的当前值；其中，所述第一阈值大于所述预设用水总量控制指标；
若该次迭代预测所预测出的需水量不小于所述第一阈值，则根据所述第二指标的反馈区间采用双向反馈机制同时调整该次迭代预测所对应第二用水效率指标的当前值以及该次迭代预测所对应第二经济社会发展指标的当前值；
根据所述规划年份数据以及所述第一指标的值，确定所述第二指标的反馈区间，包括：
根据所述第一经济社会发展指标的值以及所述国土空间规划指标、所述国民经济和社会发展规划指标、所述农业发展规划指标，确定所述第二经济社会发展指标的反馈区间；
根据所述第一用水效率指标的值以及所述用水定额标准指标、所述给排水控制规划指标和所述最严格水资源管理控制指标，确定所述第二用水效率指标的反馈区间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述历史年份数据和所述规划年份数据，确定基准年份的第一指标和规划年份的第二指标，包括：
根据所述历史年份数据，确定所述第一指标；
根据所述第一指标和所述规划年份数据，确定所述第二指标。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述历史年份数据，确定所述第一指标的值，包括：
根据所述历史年份数据中与经济社会发展相关的第一数据，确定所述第一经济社会发展指标的值；
分析所述历史年份数据中与用水效率相关的第二数据的变化情况，并根据所述第二数据及其变化情况确定所述第一用水效率指标的值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述第二数据及其变化情况确定所述第一用水效率指标的值，包括：
根据所述第二数据，确定所述第一用水效率指标的候选值；
根据所述第二数据的变化情况对所述第一用水效率指标的候选值进行修正，得到所述第一用水效率指标的值。
5.一种基于反馈机制的需水预测装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取需水预测相关的历史年份数据和规划年份数据；其中，所述规划年份数据包括国土空间规划指标、国民经济和社会发展规划指标、农业发展规划指标、用水定额标准指标、给排水控制规划指标和最严格水资源管理控制指标；
第一确定模块，用于根据所述历史年份数据和所述规划年份数据，确定基准年份的第一指标和规划年份的第二指标；其中，所述第一指标包括第一经济社会发展指标和第一用水效率指标，所述第二指标包括第二经济社会发展指标和第二用水效率指标；
第二确定模块，用于根据所述历史年份数据，确定所述第一指标的值；
第三确定模块，用于根据所述规划年份数据以及所述第一指标的值，确定所述第二指标的反馈区间；
预测模块，用于根据所述第二指标的反馈区间进行需水预测，并在需水预测过程中采用预设反馈机制确定所述第二指标的值；其中，所述需水预测的结果包括需水量以及所述第二指标的值；
所述预测模块还用于：根据所述第二指标的反馈区间，确定所述第二指标的初始值；根据所述第二指标的初始值进行需水量的迭代预测，并在迭代预测过程中根据所述第二指标的反馈区间和预设用水总量控制指标以及每次迭代预测的结果采用所述预设反馈机制确定所述第二指标的值；
所述预设反馈机制包括单向反馈机制和双向反馈机制；所述预测模块还用于：对于每次迭代预测，均执行以下操作：根据该次迭代预测所对应第二指标的当前值，预测出该次迭代预测的需水量；若该次迭代预测所预测出的需水量不大于所述预设用水总量控制指标，则将该次迭代预测所对应第二指标的当前值确定为所述第二指标的值；若该次迭代预测所预测出的需水量大于所述预设用水总量控制指标，则根据所述第二指标的反馈区间采用单向反馈机制或双向反馈机制调整该次迭代预测所对应第二指标的当前值；
所述预测模块还用于：若该次迭代预测所预测出的需水量小于所述预设用水总量控制指标所对应的第一阈值，则根据所述第二用水效率指标的反馈区间采用单向反馈机制调整该次迭代预测所对应第二用水效率指标的当前值；其中，所述第一阈值大于所述预设用水总量控制指标；若该次迭代预测所预测出的需水量不小于所述第一阈值，则根据所述第二指标的反馈区间采用双向反馈机制同时调整该次迭代预测所对应第二用水效率指标的当前值以及该次迭代预测所对应第二经济社会发展指标的当前值；
所述第三确定模块还用于：根据所述第一经济社会发展指标的值以及所述国土空间规划指标、所述国民经济和社会发展规划指标、所述农业发展规划指标，确定所述第二经济社会发展指标的反馈区间；根据所述第一用水效率指标的值以及所述用水定额标准指标、所述给排水控制规划指标和所述最严格水资源管理控制指标，确定所述第二用水效率指标的反馈区间。
6.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令以实现权利要求1至4任一项所述的基于反馈机制的需水预测方法。
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