耦合贝叶斯的两阶段随机优化方法在水质管理中的应用研究

发布时间：2017-07-20 08:33

  本文关键词：耦合贝叶斯的两阶段随机优化方法在水质管理中的应用研究

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【摘要】：近年来,无节制的点源和非点源污染排放造成的水环境污染问题日益严重,有效的水质管理规划已成为控制污染、促进流域系统的经济社会可持续发展的迫切任务。在水质管理规划系统中,大量不确定性存在于系统各组分(社会、经济、环境、技术、政策等)以及各组分的相互关系中。这些不确定性通过相互作用和动态影响而被进一步放大,并且会对决策方案产生影响,从而影响环境目标和经济效益。因此,本研究开发了一个基于贝叶斯的两阶段随机优化(BTIO)方法用于不确定性条件下的水质管理规划系统中。BTIO将贝叶斯方法耦合到区间两阶段随机规划(ITSP)框架中,可以有效处理水质模型输入数据不足引起的不确定性、表示为概率分布的随机不确定性以及区间值不确定性。构建的BTIO模型应用于三峡库区香溪河流域的水质管理规划实例研究中,以帮助决策者寻求最优的水质管理和污染控制方案。根据一系列的概率性水质约束条件,获得系统收益、工农业等活动的最优生产水平以及相应的总磷(TP)和化学需氧量的(COD)排放量。结果显示,模型反映了系统收益与违约风险(由系统各组分固有的不确定性引起)之间的复杂权衡关系；磷矿和磷化工厂是整个流域经济的支柱产业,这与当地丰富的磷矿资源密切相关,并且与它们较高的收益也有关；TP排放的主要贡献者是点源(磷矿公司和磷化工厂),COD排放的主要贡献者则是非点源(畜牧养殖和农村生活污水)。获得了污染物排放的相关信息,可以帮助管理者综合考虑经济发展、水质目标和产业结构,调整当地工农业生产规划以及政策措施。
【关键词】：贝叶斯 两阶段 不确定性 模拟 优化 水质管理
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X52
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 研究背景9-11
• 1.2 水质管理规划系统中不确定性分析11-12
• 1.3 不确定性条件下流域水质管理规划问题的提出12
• 1.4 研究内容12-15
• 1.4.1 研究目标12-13
• 1.4.2 研究框架13-15
• 第2章 文献综述15-25
• 2.1 国内外水质管理实践工作进展15-17
• 2.2 国内外水质管理方法研究进展17-23
• 2.2.1 水质模拟模型17-20
• 2.2.2 优化模型20-21
• 2.2.3 贝叶斯分析21-23
• 2.3 本章小结23-25
• 第3章 香溪河流域概况25-31
• 3.1 自然地理特征25-27
• 3.2 社会经济概况27-28
• 3.3 污染特征28-31
• 第4章 耦合贝叶斯的两阶段随机优化方法在水质管理中的应用31-59
• 4.1 概述31-32
• 4.2 耦合贝叶斯的两阶段随机优化方法的开发32-38
• 4.2.1 水质模拟32-34
• 4.2.2 贝叶斯分析34-36
• 4.2.3 耦合贝叶斯的两阶段随机优化模型36-38
• 4.3 香溪河流域水质管理规划模型研究38-44
• 4.3.1 香溪河水质管理模型构建38-42
• 4.3.2 数据获取42-44
• 4.4 结果分析与讨论44-57
• 4.4.1 水环境容量的贝叶斯统计结果分析45-47
• 4.4.2 行业生产水平分析47-50
• 4.4.3 污染物排放结果分析50-54
• 4.4.4 经济效益分析54-55
• 4.4.5 讨论55-57
• 4.5 本章小结57-59
• 第5章 结论与展望59-61
• 5.1 结论59-60
• 5.2 展望60-61
• 参考文献61-68
• 附录68-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文71-72
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作72-73
• 致谢73

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