水資源系統(tǒng)動(dòng)態(tài)規(guī)劃

水資源系統(tǒng)動(dòng)態(tài)規(guī)劃水資源規(guī)劃

水資源規(guī)劃即在掌握水資源的時(shí)空分布特征、地區(qū)條件、國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)水資源需求的基礎(chǔ)上，協(xié)調(diào)各種矛盾，對(duì)水資源進(jìn)行統(tǒng)籌安排，制定出最佳開發(fā)利用方案及相應(yīng)的工程措施的規(guī)劃。它是水資源管理的一個(gè)重要部分。

水資源系統(tǒng)動(dòng)態(tài)規(guī)劃動(dòng)態(tài)規(guī)劃

動(dòng)態(tài)規(guī)劃是用以求解多階段決策過(guò)程最優(yōu)化策略問(wèn)題的方法。其基本思路是將一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)分析問(wèn)題分解為一個(gè)多階段的決策過(guò)程，并按一定順序或時(shí)序從第一階段開始，逐次求出每階段的最優(yōu)決策，經(jīng)歷各階段而求得整個(gè)系統(tǒng)的最優(yōu)策略。

水利規(guī)劃中的許多問(wèn)題，如水資源優(yōu)化分配、工程布局和規(guī)模優(yōu)化、工程最優(yōu)開發(fā)順序等都可用其求解。為了克服方法存在的“維數(shù)障礙”，曾提出過(guò)許多改進(jìn)途徑，如在確定性動(dòng)態(tài)規(guī)劃方而的狀態(tài)增量動(dòng)態(tài)規(guī)劃法、離散微分動(dòng)態(tài)規(guī)劃法、微分動(dòng)態(tài)規(guī)劃法、逐次逼近法、逐次優(yōu)化算法(POA)和在隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃方而的參數(shù)迭代法等。中國(guó)學(xué)者提出了一種狀態(tài)極值逐次優(yōu)化算法(SEPOA)和多維動(dòng)態(tài)規(guī)劃試驗(yàn)選優(yōu)法等，使高維動(dòng)態(tài)規(guī)劃問(wèn)題的求解成為可能。動(dòng)態(tài)規(guī)劃應(yīng)用于水利規(guī)劃時(shí)存在的另一障礙，是研究對(duì)象中的狀態(tài)往往存在后效性。例如在海涂促淤圍墾優(yōu)化規(guī)劃中，促淤?zèng)Q策影響著圍墾決策，圍墾決策也影響著促淤?zèng)Q策；在除澇排水系統(tǒng)規(guī)劃中，作為狀態(tài)變量的河網(wǎng)規(guī)模與排水閘尺寸也是相互制約的。針對(duì)這兩種情況，中國(guó)已分別提出了試誤迭代法和建立河網(wǎng)規(guī)模與排水閘尺寸的關(guān)系方程作為約束條件來(lái)加以克服，從而擴(kuò)大了動(dòng)態(tài)規(guī)劃的應(yīng)用范圍。在隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃方面，也提出過(guò)一些多維隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法和多目標(biāo)隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法等，均有所創(chuàng)新。

水資源系統(tǒng)規(guī)劃是水資源合理開發(fā)利用的有效途徑。隨著全球社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源在經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展中具有基礎(chǔ)性地位和至關(guān)重要的作用。為了合理利用水資源，實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用，保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，我們需要對(duì)水資源進(jìn)行合理規(guī)劃，研究水資源規(guī)劃方法。近年來(lái)，對(duì)水資源規(guī)劃方法的研究不斷加深,并取得了大量成果。動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型在越來(lái)越多的應(yīng)用在水資源規(guī)劃中，具有將高維問(wèn)題化為相對(duì)簡(jiǎn)單的低維問(wèn)題、對(duì)目標(biāo)函數(shù)和約束條件的函數(shù)形式限制較寬、處理比較方便等優(yōu)點(diǎn)。以經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境綜合效益最大為目標(biāo)，通過(guò)分析水資源現(xiàn)狀，建立動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型，能夠有效的了解水資源供需矛盾。

前言

引言

第一章 水資源規(guī)劃與管理：回顧

1 引言

2 規(guī)劃與管理問(wèn)題：一些實(shí)例研究

3 為什么要規(guī)劃，為什么要管理

4 系統(tǒng)組成部分，規(guī)劃尺度和可持續(xù)性

5 規(guī)劃與管理

6 面對(duì)規(guī)劃與管理的挑戰(zhàn)：小結(jié)

參考文獻(xiàn)

第二章 水資源系統(tǒng)模擬：在規(guī)劃與管理中的作用

1 引言

2 水資源系統(tǒng)的模擬

3 水資源系統(tǒng)模擬的挑戰(zhàn)

4 模擬的開發(fā)

5 結(jié)論

參考文獻(xiàn)

第三章 評(píng)價(jià)規(guī)期方案的模擬方法

1 引言

2 規(guī)劃編制和選擇

3 建立模型的方法：模擬或優(yōu)化

4 模型開發(fā)

5 管理模擬項(xiàng)目

6 尺度問(wèn)題

7 結(jié)論

參考文獻(xiàn)

第四章 優(yōu)化方法

1 引言

2 經(jīng)濟(jì)效益和成本的時(shí)間流的比較

3 非線性優(yōu)化模型及其求解過(guò)程

4 動(dòng)態(tài)規(guī)劃

5 線性規(guī)劃

6 簡(jiǎn)單的回顧

參考文獻(xiàn)

第五章 模糊優(yōu)化

1 模糊性：引言

2 模糊環(huán)境中的優(yōu)化

3 分水的模糊集

4 水庫(kù)蓄水與放水目標(biāo)的模糊集

5 水質(zhì)管理模糊集

6 小結(jié)

參考文獻(xiàn)

第六章 數(shù)據(jù)模型

1 引言

2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

3 遺傳算法

4 遺傳規(guī)劃

5 數(shù)據(jù)發(fā)掘

6 結(jié)論

參考文獻(xiàn)

第七章 概率、統(tǒng)計(jì)和隨機(jī)模擬的概念

1 概述

2 概率概念和方法

3 隨機(jī)事件的分布

4 刪檢資料的分析

5 區(qū)域化和指標(biāo)洪水(Index-Flood)法

6 部分歷時(shí)系列

7 隨機(jī)過(guò)程和時(shí)間序列

8 綜合徑流生成

9 隨機(jī)模擬

10 結(jié)論

參考文獻(xiàn)

第八章 模擬的不確定性

1 概述

2 從已知概率分布生成數(shù)值

3 MonteCarlo模擬

4 隨機(jī)約束模型

5 Markov過(guò)程和轉(zhuǎn)移概率

6 隨機(jī)優(yōu)化

7 結(jié)論

參考文獻(xiàn)

第九章 模型靈敏度和不確定性分析

1 概述

2 問(wèn)題、關(guān)系和術(shù)語(yǔ)

3 模型輸出的可變性和不確定性

4 靈敏度和不確定性分析

5 性能指標(biāo)的不確定性

6 溝通模型輸出的不確定性

7 結(jié)論

參考文獻(xiàn)

第十章 評(píng)價(jià)準(zhǔn)則

1 概述

2 基于信息的決策

3 評(píng)價(jià)準(zhǔn)則及一般替代方案

4 評(píng)價(jià)準(zhǔn)則的量化

5 多指標(biāo)分析

6 實(shí)施效果指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)學(xué)概述

7 結(jié)論

參考文獻(xiàn)

第十一章 流域規(guī)劃模型

1 概述

2 自然資源系統(tǒng)和相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的模擬

3 流域的社會(huì)-經(jīng)濟(jì)功能模擬

4 流域分析

5 結(jié)論

參考文獻(xiàn)

第十二章 水質(zhì)模擬與預(yù)測(cè)

1 概述

2 環(huán)境水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的建立

3 水質(zhì)模型的應(yīng)用

4 水質(zhì)模擬過(guò)程

5 藻類生物量預(yù)測(cè)模型

6 模擬方法

7 結(jié)論：水質(zhì)管理策略的實(shí)施

參考文獻(xiàn)

第十三章 城市水系統(tǒng)

1 引言

2 飲用水

3 污水

4 城市排水

5 城市水系統(tǒng)的模擬

6 結(jié)論

參考文獻(xiàn)

第十四章 本書概要

1 遭遇挑戰(zhàn)

2 規(guī)劃和管理的系統(tǒng)方法

3 評(píng)估模擬的成功

4 一些實(shí)例研究

5 結(jié)語(yǔ)

參考文獻(xiàn)

附錄A 自然系統(tǒng)過(guò)程及其相互作用

附錄B 監(jiān)測(cè)與適應(yīng)性管理

附錄C 干旱管理

附錄D 洪水管理

附錄E 項(xiàng)目規(guī)劃和分析：考慮所有因素

《水資源系統(tǒng)規(guī)劃模擬與優(yōu)化配置》重點(diǎn)探索了基于地理信息系統(tǒng)的省級(jí)水資源綜合規(guī)劃配置模型系統(tǒng)建立，各水平年長(zhǎng)系列水資源三次供需平衡分析水資源系統(tǒng)動(dòng)態(tài)規(guī)劃、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論、大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)與自優(yōu)化模擬、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)等技術(shù)的綜合應(yīng)用改進(jìn)，以及建設(shè)項(xiàng)目水資源論證、大型引調(diào)水工程調(diào)水規(guī)模論證、河流水量分配等領(lǐng)域的新技術(shù)應(yīng)用等科學(xué)技術(shù)問(wèn)題。

水資源系統(tǒng)線性規(guī)劃是水資源系統(tǒng)最優(yōu)化的一種。

水資源系統(tǒng)最優(yōu)化是指在滿足各種約束條件下，對(duì)水資源系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型中的標(biāo)量目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行最優(yōu)化的方法。最優(yōu)化方法是應(yīng)用數(shù)學(xué)的一個(gè)分支，必須根據(jù)選定的數(shù)學(xué)模型選用最合適的最優(yōu)化方法，使單一的目標(biāo)函數(shù)值極大化或極小化。多目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)化方法是在單一的目標(biāo)方法基礎(chǔ)上，將向量最優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)換成標(biāo)量最優(yōu)化問(wèn)題后，才能用已有的標(biāo)量最優(yōu)化方法求解。從數(shù)學(xué)觀點(diǎn)而言，最優(yōu)化方法就是求極值的方法。在水資源系統(tǒng)分析中，要在有限的水資源條件下，最大限度地滿足各用水部門的要求，使工程取得最好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。為此，對(duì)水資源系統(tǒng)模型中的目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)化方法的應(yīng)用也日益廣泛。

如果目標(biāo)函數(shù)和所有的約束方程都是線性的，這種最優(yōu)化問(wèn)題稱為線性最優(yōu)化，即水資源系統(tǒng)線性規(guī)劃，常用數(shù)學(xué)中的線性規(guī)劃求解。