一种综合模拟优化方法,用于在多种不确定性条件下对水量和水质进行联合分配
Yaping Huang1, Yanpeng Cai1, Chao Dai2
1Guangdong Basic Research Center of Excellence for Ecological Security and Green Development, Guangdong Provincial Key Laboratory of Water Quality Improvement and Ecological Restoration for Watersheds, School of Ecology, Environment and Resources, Guangdong University of Technology, Guangzhou, 510006, China; Research Centre of Ecology & Environment for Coastal Area and Deep Sea, Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory (Guangzhou), Guangzhou, 511458, China.
本研究介绍了一种综合模拟优化建模方法 (ISMA),用于在不确定性下管理流域水量和质量 (WQQ). 通过量化风险,ISMA有效地平衡了水资源分配,改善了水质,并促进了社会经济发展.
科学领域:
- 环境科学 环境科学
- 水资源管理 水资源管理
- 运营研究 运营研究
背景情况:
- 河流流域管理面临着水质不确定性,气候驱动的河流流量,指标相互关系和社会经济因素的重大风险.
- 由于这些相互关联的不确定性,同时管理水量和水质 (WQQ) 提出了复杂的挑战.
研究的目的:
- 开发和演示一种综合模拟优化建模方法 (ISMA),以应对河流盆地水质管理中的多重不确定性.
- 量化分析WQQ之间的相互作用,并评估增加联合概率水平对系统效益和水资源短缺的影响.
主要方法:
- 开发了一个集成的非线性建模框架,结合了水质分析模拟编程,马尔科夫链,概括的概率不确定性估计和间隔两阶段的左侧机会受约束的联合概率编程.
- 将ISMA模型应用于一个案例研究,该案例涉及东江河流域的多个吸水项目.
主要成果:
- 伊斯玛有效地预测水质趋势,并量化WQQ之间的相互作用.
- 在严格的水质场景下,增加联合概率水平导致系统效益增加 ([3.23,5.90] × 10^9元) 和减少水资源稀缺 ([782.24,945.82] × 10^6 m^3).
- 该模型表明,与确定性模型相比,水分配效率提高,污染物产生减少,经济损失和水资源短缺的量化更准确.
结论:
- 伊斯玛方法为管理河流流域WQQ的复杂不确定性提供了一个强大的框架.
- 这项研究对提高盆地水质,平衡经济效益与水质风险,确保稳定的社会经济发展具有重大意义.
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