水资源规划及利用幻灯片.ppt
《水资源规划及利用幻灯片.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《水资源规划及利用幻灯片.ppt(48页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、水资源规划及利用水资源规划及利用第1页,共48页,编辑于2022年,星期日 第五节第五节 水资源规划的技术方法水资源规划的技术方法第六节第六节 水资源规划工作的流程及要求水资源规划工作的流程及要求第七节第七节 流域水资源综合利用规划及专项规划流域水资源综合利用规划及专项规划本讲主要内容:本讲主要内容:第九章第九章 水资源评价及规划概述水资源评价及规划概述第2页,共48页,编辑于2022年,星期日第五节第五节 水资源规划的技术方法水资源规划的技术方法第3页,共48页,编辑于2022年,星期日v 水资源本质上具有多种功能和多种用途。随水资源本质上具有多种功能和多种用途。随着社会经济的发展和人们认识
2、的深入,水资源规划着社会经济的发展和人们认识的深入,水资源规划的目标、任务逐渐由单一性向多样化和系统性转变。的目标、任务逐渐由单一性向多样化和系统性转变。第4页,共48页,编辑于2022年,星期日v相应地,对规划技术方法也提出了更高的要求,客观相应地,对规划技术方法也提出了更高的要求,客观上促进了系统科学在水资源研究领域的应用;而水上促进了系统科学在水资源研究领域的应用;而水资源系统分析的发展和完善,又反过来推动了水资资源系统分析的发展和完善,又反过来推动了水资源多目标规划的发展,为其提供了良好的技术支持。源多目标规划的发展,为其提供了良好的技术支持。v 因此,这一节将主要介绍水资源系统分析的
3、因此,这一节将主要介绍水资源系统分析的基础理论、模型及在水资源规划中的应用。基础理论、模型及在水资源规划中的应用。第5页,共48页,编辑于2022年,星期日一、水资源系统分析的基础理论一、水资源系统分析的基础理论v水资源系统是一个涉及多发展目标、多构成和影响因水资源系统是一个涉及多发展目标、多构成和影响因素、多约束条件的复杂巨系统素、多约束条件的复杂巨系统。从系统结构上看,。从系统结构上看,水资源系统是由多种要素、多层次子系统构成的。水资源系统是由多种要素、多层次子系统构成的。组成水资源系统的子系统既有自然系统又有人工组成水资源系统的子系统既有自然系统又有人工系统,因此系统,因此水资源系统同时
4、具有自然和社会的双重水资源系统同时具有自然和社会的双重属性。属性。第6页,共48页,编辑于2022年,星期日一、水资源系统分析的基础理论一、水资源系统分析的基础理论v流域或区域水资源系统通常都包含了许多更小的流域流域或区域水资源系统通常都包含了许多更小的流域(或区域)水资源子系统,在更大的范围内又是国民经(或区域)水资源子系统,在更大的范围内又是国民经济大系统中资源系统的一个分系统。济大系统中资源系统的一个分系统。第7页,共48页,编辑于2022年,星期日v水资源是这个系统中最主要的组成要素,水资源水资源是这个系统中最主要的组成要素,水资源内部可以分为地表水、地下水、大气水等不同形内部可以分为
5、地表水、地下水、大气水等不同形式,存在水量与水质两大问题。水资源系统的功式,存在水量与水质两大问题。水资源系统的功能也呈现出多样性,可以概括为能也呈现出多样性,可以概括为兴利和除害兴利和除害两大两大功能功能.第8页,共48页,编辑于2022年,星期日v兴利兴利功能包括供水、灌溉、发电、旅游、航运、养殖功能包括供水、灌溉、发电、旅游、航运、养殖等多种形式;等多种形式;v除害除害功能也包括防洪、除涝、改良盐碱地、改善功能也包括防洪、除涝、改良盐碱地、改善环境、保护生态等多种形式。水资源规划管理正环境、保护生态等多种形式。水资源规划管理正是通过调整、改变水资源系统的结构,使系统整是通过调整、改变水资
6、源系统的结构,使系统整体功能得以优化。体功能得以优化。第9页,共48页,编辑于2022年,星期日二、水资源系统分析的数学模型二、水资源系统分析的数学模型v数学模型的建立和求解是水资源系统分析中最重要的技术环数学模型的建立和求解是水资源系统分析中最重要的技术环节,属于系统科学体系中技术科学层次的运筹学范畴,是采节,属于系统科学体系中技术科学层次的运筹学范畴,是采用数学语言来抽象描述真实的水资源系统,以便对系统的目用数学语言来抽象描述真实的水资源系统,以便对系统的目标、结构、功能等特征量进行定量分析。标、结构、功能等特征量进行定量分析。第10页,共48页,编辑于2022年,星期日按照不同的分类标准
7、,数学模型可以分为多种类型。按照不同的分类标准,数学模型可以分为多种类型。v如按所用的方法可分为如按所用的方法可分为模拟模型模拟模型和和最优化模型最优化模型;v按时间因素是否作为变量考虑可分为按时间因素是否作为变量考虑可分为静态模型静态模型和和动态模型动态模型;v按未来水文情况是已知或作为未知随机因素可分为按未来水文情况是已知或作为未知随机因素可分为确定性模确定性模型型和和随机模型随机模型等。等。v最常用的还是最常用的还是分为分为模拟模型模拟模型和和优化模型优化模型两大类。两大类。第11页,共48页,编辑于2022年,星期日v模拟模型模拟模型就是模仿系统的真实情况而建立的模型。在水资源系统就是
8、模仿系统的真实情况而建立的模型。在水资源系统分析研究中可以仿造水资源系统的实际情况,利用计算机模型分析研究中可以仿造水资源系统的实际情况,利用计算机模型(或称模拟程序)模仿水资源系统的各种活动,如水文循环过程、(或称模拟程序)模仿水资源系统的各种活动,如水文循环过程、洪水过程、水资源分配、利用途径等,为决策提供依据。洪水过程、水资源分配、利用途径等,为决策提供依据。v最优化模型最优化模型常用于对于给定规划目标,寻找实现目标的最优途常用于对于给定规划目标,寻找实现目标的最优途径的水资源规划管理。在水资源规划管理中,最优化模型可以径的水资源规划管理。在水资源规划管理中,最优化模型可以帮助人们定量选
9、择或确定水资源系统开发方案、管理策略。帮助人们定量选择或确定水资源系统开发方案、管理策略。(一)模拟模型和最优化模型(一)模拟模型和最优化模型第12页,共48页,编辑于2022年,星期日v水资源规划中常用的最优化模型有水资源规划中常用的最优化模型有线性规划模型、非线性线性规划模型、非线性规划模型、动态规划模型、多目标划模型规划模型、动态规划模型、多目标划模型等。这里将对这等。这里将对这几种模型做简单介绍,至于详细的建模方法和计算方法几种模型做简单介绍,至于详细的建模方法和计算方法可查阅有关可查阅有关“运筹学运筹学”书籍。书籍。(二)常用最优化模型简介(二)常用最优化模型简介第13页,共48页,
10、编辑于2022年,星期日v1.1.线性规划模型线性规划模型v线性规划模型包括目标函数和约束条件两大部分,作用是在线性规划模型包括目标函数和约束条件两大部分,作用是在满足给定的约束条件下使决策目标达到最优。其一般形式为:满足给定的约束条件下使决策目标达到最优。其一般形式为:v目标函数:目标函数:maxmax(minmin)Z Z=v约束条件:约束条件:0;0;第14页,共48页,编辑于2022年,星期日v线性规划模型最重要的线性规划模型最重要的特点特点就是就是目标函数和约束条件目标函数和约束条件的方程必须是线性的的方程必须是线性的,如果其中任何一个方程不是线性,如果其中任何一个方程不是线性的,则
11、该模型就不是线性规划模型,而属于运筹学的的,则该模型就不是线性规划模型,而属于运筹学的另一分支,即非线性规划。另一分支,即非线性规划。第15页,共48页,编辑于2022年,星期日v线性规划的理论已十分成熟,具有统一且简单的求线性规划的理论已十分成熟,具有统一且简单的求解方法,即单纯形法,使线性规划模型易于推广和解方法,即单纯形法,使线性规划模型易于推广和使用。但使用。但线性规划模型的目标函数是单一的,只能解决线性规划模型的目标函数是单一的,只能解决简单的单目标问题,如果实际问题过于复杂,存在多目简单的单目标问题,如果实际问题过于复杂,存在多目标甚至目标间相互矛盾,则运用线性规划模型存在一定标甚
12、至目标间相互矛盾,则运用线性规划模型存在一定的局限。的局限。第16页,共48页,编辑于2022年,星期日v非线性规划模型非线性规划模型也是由目标函数和约束条件两大部分组成,但也是由目标函数和约束条件两大部分组成,但其目标函数和(或)约束条件的方程中含有非线性函数。其目标函数和(或)约束条件的方程中含有非线性函数。v2.2.非线性规划模型非线性规划模型第17页,共48页,编辑于2022年,星期日v与线性规划相比,与线性规划相比,非线性规划模型的优势非线性规划模型的优势在于能够更准确地反在于能够更准确地反映真实系统的性质和特点。水资源系统是多要素、多层次的映真实系统的性质和特点。水资源系统是多要素
13、、多层次的复杂巨系统,要素间、层次间的关系通常都不是简单的线性复杂巨系统,要素间、层次间的关系通常都不是简单的线性关系,而是非线性的,甚至模糊的、不确定的。因此,非线关系,而是非线性的,甚至模糊的、不确定的。因此,非线性规划模型在水资源系统分析中得到了越来越广泛的应用。性规划模型在水资源系统分析中得到了越来越广泛的应用。但但非线性规划模型比线性规划模型要复杂得多,既没有统一的数学形非线性规划模型比线性规划模型要复杂得多,既没有统一的数学形式,也没有通用的求解方法。式,也没有通用的求解方法。第18页,共48页,编辑于2022年,星期日v动态规划模型动态规划模型是解决多阶段决策过程最优化问题是解决
14、多阶段决策过程最优化问题的一种方法。其的一种方法。其基本思路基本思路是将一个复杂的系统分是将一个复杂的系统分析问题分解为一个多阶段的决策过程,并按一定析问题分解为一个多阶段的决策过程,并按一定顺序或时序从第一阶段开始,逐次求出每阶段的顺序或时序从第一阶段开始,逐次求出每阶段的最优决策,经历各阶段而求得整个系统的最优策最优决策,经历各阶段而求得整个系统的最优策略。略。v3.3.动态规划模型动态规划模型第19页,共48页,编辑于2022年,星期日v动态规划模型的动态规划模型的基本原理基本原理是是R.Bellman于于2020世纪世纪5050年年代提出的最优化原理。作为整个过程的最优策略代提出的最优
15、化原理。作为整个过程的最优策略具有这样的具有这样的性质性质:不管该最优策略上某状态以前:不管该最优策略上某状态以前的状态和决策如何,对该状态而言,余下的诸决的状态和决策如何,对该状态而言,余下的诸决策必定构成最优子策略。即最优策略的任一后部策必定构成最优子策略。即最优策略的任一后部子策略都是最优的。子策略都是最优的。v3.3.动态规划模型动态规划模型第20页,共48页,编辑于2022年,星期日v动态规划模型动态规划模型对目标函数和约束条件的函数形式限制对目标函数和约束条件的函数形式限制较宽,并且较宽,并且能够通过分级处理使一个多变量复杂的能够通过分级处理使一个多变量复杂的高维问题化为求解多个单
16、变量问题或较简单的低维高维问题化为求解多个单变量问题或较简单的低维问题问题,因而在水资源系统分析中应用十分广泛。,因而在水资源系统分析中应用十分广泛。第21页,共48页,编辑于2022年,星期日v但动态规划模型也存在一定的局限性,它只是解但动态规划模型也存在一定的局限性,它只是解决问题的一种方法,不像线性规划那样有一套标决问题的一种方法,不像线性规划那样有一套标准的算法,准的算法,对于不同的问题,需要建立不同的递推方对于不同的问题,需要建立不同的递推方程和算法,在使用中带来了很多不便。程和算法,在使用中带来了很多不便。第22页,共48页,编辑于2022年,星期日v随着水资源规划尤其是流域综合规
17、划内容的不断丰富,规随着水资源规划尤其是流域综合规划内容的不断丰富,规划目标逐渐多样化,形成了一个涉及经济目标、社会目标划目标逐渐多样化,形成了一个涉及经济目标、社会目标和生态环境目标三方面、多层次、多指标的目标体系。和生态环境目标三方面、多层次、多指标的目标体系。v4.4.多目标规划模型多目标规划模型第23页,共48页,编辑于2022年,星期日v在技术方法上,多目标规划模型应运而生。在技术方法上,多目标规划模型应运而生。多目标规划模多目标规划模型型也由决策变量、目标函数和约束条件构成,也由决策变量、目标函数和约束条件构成,最大的特点最大的特点是其目标函数包含两个或两个以上相互独立的目标。是其
18、目标函数包含两个或两个以上相互独立的目标。v4.4.多目标规划模型多目标规划模型第24页,共48页,编辑于2022年,星期日多目标规划模型的一般数学形式为:多目标规划模型的一般数学形式为:v目标函数:目标函数:maxZ(X)Z1(X),),Z2(X),),Zp(X)v约束条件:约束条件:gi(X)Gi i1,2,m Xj 0 j1,2,n第25页,共48页,编辑于2022年,星期日v在水资源规划中,不同的规划目标可能不可共存,或有的目在水资源规划中,不同的规划目标可能不可共存,或有的目标难以量化,甚至目标间可能存在矛盾,因此,标难以量化,甚至目标间可能存在矛盾,因此,多目标规划多目标规划模型不
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 水资源 规划 利用 幻灯片
限制150内