基于适应性水权交易的区间两阶段随机规划模型研究

发布时间：2017-10-11 11:48

  本文关键词：基于适应性水权交易的区间两阶段随机规划模型研究

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【摘要】：水资源是人类赖以生存的,必不可少的物质资源,同时也是社会发展的战略性经济资源。水资源是否可持续将直接影响到经济,生态和社会可持续发展的前进方向。近些年来,随着社会经济的高速发展,我国的水资源变得越来越短缺,各个用水部门对水资源的竞争变得日益激烈,如何开展水资源的可持续利用,如何进行水资源的高效利用成为了社会发展的巨大挑战。与此同时,水资源的开发与利用还要同时考虑生态环境等问题,不能以破坏生态环境为代价来获得短暂的经济发展;水资源是一个复杂巨系统,其内部拥有多重不确定性,因此,对水资源系统进行规划与管理面临多方面的矛盾与冲突。因此,本研究在综合考虑了与水资源相关的生态,社会,经济,环境等各方面的基础上,以复杂适应性的角度,水权交易模型为基本模型,用不确定优化方法来解决水资源规划问题,为相关方案决策者提供相关的参考依据。本研究通过对现有水权交易模型与复杂适应系统理论的研究与分析,针对两者的相似性与共性,将两者进行耦合,提出适应性水权交易模型。为了对模型进行仿真和求解,本研究详细的描述了区间两阶段随机规划模型(TISP),本研究中,改变了传统观念,将整个水资源研究系统分为两个过程(开采过程和分配过程)、两个阶段(第一阶段:预定义阶段和第二阶段惩罚阶段),以经济效益最大为目标函数,形成了基于适应性水权交易模型的区间两阶段随机规划模型。将重新建立的模型应用在水资源管理系统中,管理者们主要负责将开采的多水源(地表水和地下水)在公平和公正的基础上进行初始水权的分配,在初始水权分配之后,管理者们需要保证市场机制的公平运行,各用水主体用水可以根据自身的现状决定是否出售或者购买水权,为了验证模型的可行性,将模型应用于多区域,多水源,多用户的地区,得到了不同区域不同用户的预计可用水量,结果表明:1)水权交易模型能够提高水资源的利用效率,使用水效率高的区域获得较高的预计可用水量,水资源从水资源低效利用区流向水资源高效利用区;2)水权交易模型通过水权的流通,可以降低各区域因极度缺水而导致的系统崩溃的可能性,因而提高了系统的稳定性;3)模型能够在充分考虑风险与收益的情况下,最优化系统的整体收益,得到不同用户的最优预计可用水量。通过模型验证,发现在高来水水平时,由于预计可用水量是预先制定的,存在一定的水量损失,为了进一步提高水资源利用效率,减少水资源浪费,本研究在原模型的基础上提出了改进模型:水库-水权交易综合模型,在区域引入水库的调蓄功能,增加调蓄水量的参数,同时将该模型进行应用,结果表明:1)水权交易模型和水库-水权交易综合模型都能够不同程度的提高水资源的利用效率,两种模型都可通过水权的买卖实现水资源高效分配,水库-水权交易综合模型还可以实现水资源年际间的流通;2)水权交易模型和水库-水权交易综合模型都可以提高水资源的稳定性,降低缺水情况和系统崩溃发生的可能性。由于水权交易模型仅能够实现水资源年内的高效分配,故水库-水权交易综合模型能够更大程度的提高水资源系统的稳定性。
【关键词】：复杂适应系统 水权交易 区间两阶段 水资源 规划模型
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV213.4
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 1 绪论11-22
• 1.1 选题背景11-16
• 1.1.1 立题依据11
• 1.1.2 我国水资源现状11-14
• 1.1.3 水资源管理的特点14-15
• 1.1.4 水资源优化配置原则15-16
• 1.2 研究内容及国内外研究动态16-19
• 1.2.1 CAS理论及其发展现状16-18
• 1.2.2 水权交易理论及其国内外进展18-19
• 1.3 研究框架与创新19-22
• 1.3.1 研究内容19-20
• 1.3.2 创新点20
• 1.3.3 研究框架20-22
• 2 适应性水权交易模型与区间两阶段随机规划模型22-32
• 2.1 适应性水权交易模型22-27
• 2.1.1 复杂适应性理论22-24
• 2.1.2 水权交易系统24-26
• 2.1.3 适应性水权交易模型26-27
• 2.2 区间两阶段随机规划模型27-32
• 2.2.1 区间线性规划模型（IP）27-29
• 2.2.2 两阶段随机规划模型（TSP）29-30
• 2.2.3 区间两阶段随机规划模型（ITSP）30-32
• 3 基于适应性水权交易的区间两阶段随机规划模型构建32-35
• 3.1 耦合模型的建立32-33
• 3.2 模型的求解33-35
• 4 基于适应性水权交易的区间两阶段随机规划模型应用研究35-47
• 4.1 研究区概况35-36
• 4.2 基于适应性水权交易的区间两阶段随机规划模型应用36-37
• 4.3 基于适应性水权交易的区间两阶段随机规划模型结果分析37-45
• 4.3.1 预计可用水量分析37-40
• 4.3.2 水权买卖量与缺水量分析40-44
• 4.3.3 开采水量分析44-45
• 4.4 本章小结45-47
• 5 水库-水权交易综合模型研究47-59
• 5.1 水库-水权交易综合模型应用47-49
• 5.2 水库-水权交易综合模型结果分析49-58
• 5.2.1 预计可用水量分析53
• 5.2.2 缺水量与实际可用水量分析53-55
• 5.2.3 买卖水量与调蓄水量分析55-58
• 5.3 本章小结58-59
• 6 结论及展望59-61
• 6.1 结论59
• 6.2 展望59-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-67
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文67

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本文编号：1012368