基于不确定条件下海水淡化系统管理的模糊鲁棒优化规划模型的开发和应用
发布时间：2021-12-10 13:24
当前由于人口急剧增长、气候变化、城市化和工业化的快速发展,以及现有淡水资源严重污染等原因,导致全球的各地区都存在着不同程度的水资源缺乏的问题。海水淡化是现在解决水资源短缺最有潜力的方法之一,有效的海水淡化系统管理规划方案可以更有效率的缓解用水危机。在现实中有关海水淡化系统管理的各个方面会受不确定的影响,现有的针对海水淡化系统管理所开发的优化方法可解决的不确定种类较少、方法的可适用范围有限,且不能保证所得到的优化方案的最优性。因此,为了弥补海水淡化系统管理优化方法的不足,有必要开发全新的优化方法,为决策者提供有效地决策支持。首先,本文针对海水淡化系统的管理,考虑海水淡化厂的技术选择和容量扩建、海水淡化水的分配以及环境污染物排放量的控制等方面,建立模糊鲁棒优化规划（Fuzzy Robust Optimization Programming model）模型,设置海水提取泵站的容量约束、空气污染物的排放量的约束、海水淡化厂生产容量的约束,海水淡化水的需求约束以及技术约束等约束,以实现系统总成本最小化的经济目标为优化目标。模型中的模糊不确定利用梯形隶属度分布函数进行量化,同时在模型的目标方程中...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＦＲＯＰ模型构建的流程图??Ｆｉｇ．?２－１?Ｆｌｏｗｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＦＲＯＰ?ｍｏｄｅｌ??在本研究中，考虑的环境影响包括两方面：空气污染物的排放和浓盐水的排??放
?山东大学硕士学位论文???海水提取泵站Ａ?海水提取泶站Ｂ?海水提取泵站Ｃ??沏水淡化ｒ?．＼?而水淡化丨ｂ?妁水淡化ｒ?ｒ??；；，；水｜ｘ：?１?水ｂ＜２?Ｘ：水丨ｘ：３?；｜＇？：４＜｜Ｘ：?４?丄：水Ｋ?５?Ａ水｜ｘ：６??图３－１假设海水淡化系统的结构图??Ｆｉｇ．?３－１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ａ?ｈｙｐｏｔｈｅｔｉｃａｌ?ｓｅａｗａｔｅｒ?ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ?ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ?ｓｙｓｔｅｍ??对于大部分决策者来说，他们主要关心海水淡化厂的系统总成本和系统对环??境所造成的影响。建立海水淡化厂不仅是为了缓解用水危机，同时也是为了获取??经济效益。使用节省成本的海水淡化技术，例如国产反渗透技术，因为该技术的??资本成本和操作成本相对较低从而可以降低系统总成本，但是通过该技术的相关??数据可知，使用国产反渗透技术会排放大量的空气污染物。目前国内出台了一系??列环境保护法，对造成重大环境影响的工业企业会给予停产和整改等重大处罚措??施。使用空气污染物排放量低的海水淡化技术，例如多效反渗透技术和进口反渗??透技术，在前期会投入大量的资金成本同时这类技术的操作成本也是相对较高的，??从而会产生较高的系统总成本。因此，决策者会在达到空气污染物排放标准的前??提下，倾向于系统总成本最小化。??３．１．１海水淡化厂的相关数据??三个海水淡化厂的相关数据如表３－１所示。Ａ，?Ｂ，Ｃ三个海水淡化厂的已有??的生产能力分别为０、０、６５００ｍ３／ｄ。海水淡化系统的许多构成部分都是有不确??２３??
?山东大学硕士学位论文???ＩＲＯ?？丨?丨?？??ＭＥＤ?？?丨?？??ＤＲＯ?？?丨鲁?Ｉ?？??周期１?周期２?周期３?周期１?周期２?周期３?周期１?周期２?周期３??海水淡化厂Ａ?海水淡化厂Ｂ?海水淡化厂Ｃ??图４－１由ＦＲＯＰ模型得到的海水淡化厂容量扩增的技术方案??Ｆｉｇ．?４－１?Ｒｅｓｕｌｔｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｅｃｈｎｉｃａｌ?ｏｐｔｉｏｎｓ?ｆｏｒ?ｃａｐａｃｉｔｙ?ｅｘｐａｎｓｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ??ｐｌａｎｔｓ?ｏｂｔａｉｎｅｄ?ｆｒｏｍ?ｔｈｅ?ＦＲＯＰ?ｍｏｄｅｌ??４．２海水淡化厂的扩增的容置规划方案??图４－２展示了通过ＦＲＯＰ模型所得到的三个海水淡化厂的容量扩增的优化规??划方案。在第一规划周期中三个海水淡化厂分别将容量扩增??１３０００，?１４０００，?１２０００?ｍ３／ｄ，这些容量扩增方案是每个海水淡化技术的容量选项??中数值最大的那一项。在第二规划周期，容量扩增最大的是海水淡化厂Ａ?（容量??扩增９０００ｍ３／ｄ），其次是海水淡化厂Ｃ?（容量扩增９０００ｍ３／ｄ），最后是海水淡化??厂Ｂ?（容量扩增８０００ｍ３／ｄ）。这样扩建的原因是海水淡化厂Ａ附近的需水区１和??２人口是最多的从而需水总量也是最多的，其实是海水淡化厂Ｃ附近的需水区的??需水总量，最后是海水淡化厂Ｂ附近的需水区的需水总量。在第三规划周期内，??只有海水淡化厂Ａ需要进行容量扩建（６０００ｍ３／ｒｆ），这是因为附近需水区１和２??的需水量有明显的增加。通过该项优化结果，可以得知附近需水区的需水量决定??着附近海水淡化厂的容量扩增。??３１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外海水淡化发展历史及现状分析[J]. 朱淑飞,薛立波,徐子丹. 水处理技术. 2014(07)
[2]我国海水利用现状及其对环境的影响[J]. 高忠文,蔺智泉,王铎,高从堦. 海洋环境科学. 2008(06)
[3]多级闪蒸海水淡化技术[J]. 张百忠. 一重技术. 2008(04)
[4]海水淡化浓盐水排放与处理技术研究概况[J]. 余瑞霞,王越,王世昌. 水处理技术. 2005(06)
[5]低温多效蒸馏法海水淡化技术[J]. 李济英. 中国水利. 2003(14)
博士论文
[1]基于遗传算法的海水淡化及其集成系统优化设计研究[D]. 伍联营.中国海洋大学 2012
本文编号：3532701
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＦＲＯＰ模型构建的流程图??Ｆｉｇ．?２－１?Ｆｌｏｗｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＦＲＯＰ?ｍｏｄｅｌ??在本研究中，考虑的环境影响包括两方面：空气污染物的排放和浓盐水的排??放
?山东大学硕士学位论文???海水提取泵站Ａ?海水提取泶站Ｂ?海水提取泵站Ｃ??沏水淡化ｒ?．＼?而水淡化丨ｂ?妁水淡化ｒ?ｒ??；；，；水｜ｘ：?１?水ｂ＜２?Ｘ：水丨ｘ：３?；｜＇？：４＜｜Ｘ：?４?丄：水Ｋ?５?Ａ水｜ｘ：６??图３－１假设海水淡化系统的结构图??Ｆｉｇ．?３－１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ａ?ｈｙｐｏｔｈｅｔｉｃａｌ?ｓｅａｗａｔｅｒ?ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ?ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ?ｓｙｓｔｅｍ??对于大部分决策者来说，他们主要关心海水淡化厂的系统总成本和系统对环??境所造成的影响。建立海水淡化厂不仅是为了缓解用水危机，同时也是为了获取??经济效益。使用节省成本的海水淡化技术，例如国产反渗透技术，因为该技术的??资本成本和操作成本相对较低从而可以降低系统总成本，但是通过该技术的相关??数据可知，使用国产反渗透技术会排放大量的空气污染物。目前国内出台了一系??列环境保护法，对造成重大环境影响的工业企业会给予停产和整改等重大处罚措??施。使用空气污染物排放量低的海水淡化技术，例如多效反渗透技术和进口反渗??透技术，在前期会投入大量的资金成本同时这类技术的操作成本也是相对较高的，??从而会产生较高的系统总成本。因此，决策者会在达到空气污染物排放标准的前??提下，倾向于系统总成本最小化。??３．１．１海水淡化厂的相关数据??三个海水淡化厂的相关数据如表３－１所示。Ａ，?Ｂ，Ｃ三个海水淡化厂的已有??的生产能力分别为０、０、６５００ｍ３／ｄ。海水淡化系统的许多构成部分都是有不确??２３??
?山东大学硕士学位论文???ＩＲＯ?？丨?丨?？??ＭＥＤ?？?丨?？??ＤＲＯ?？?丨鲁?Ｉ?？??周期１?周期２?周期３?周期１?周期２?周期３?周期１?周期２?周期３??海水淡化厂Ａ?海水淡化厂Ｂ?海水淡化厂Ｃ??图４－１由ＦＲＯＰ模型得到的海水淡化厂容量扩增的技术方案??Ｆｉｇ．?４－１?Ｒｅｓｕｌｔｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｅｃｈｎｉｃａｌ?ｏｐｔｉｏｎｓ?ｆｏｒ?ｃａｐａｃｉｔｙ?ｅｘｐａｎｓｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ??ｐｌａｎｔｓ?ｏｂｔａｉｎｅｄ?ｆｒｏｍ?ｔｈｅ?ＦＲＯＰ?ｍｏｄｅｌ??４．２海水淡化厂的扩增的容置规划方案??图４－２展示了通过ＦＲＯＰ模型所得到的三个海水淡化厂的容量扩增的优化规??划方案。在第一规划周期中三个海水淡化厂分别将容量扩增??１３０００，?１４０００，?１２０００?ｍ３／ｄ，这些容量扩增方案是每个海水淡化技术的容量选项??中数值最大的那一项。在第二规划周期，容量扩增最大的是海水淡化厂Ａ?（容量??扩增９０００ｍ３／ｄ），其次是海水淡化厂Ｃ?（容量扩增９０００ｍ３／ｄ），最后是海水淡化??厂Ｂ?（容量扩增８０００ｍ３／ｄ）。这样扩建的原因是海水淡化厂Ａ附近的需水区１和??２人口是最多的从而需水总量也是最多的，其实是海水淡化厂Ｃ附近的需水区的??需水总量，最后是海水淡化厂Ｂ附近的需水区的需水总量。在第三规划周期内，??只有海水淡化厂Ａ需要进行容量扩建（６０００ｍ３／ｒｆ），这是因为附近需水区１和２??的需水量有明显的增加。通过该项优化结果，可以得知附近需水区的需水量决定??着附近海水淡化厂的容量扩增。??３１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外海水淡化发展历史及现状分析[J]. 朱淑飞,薛立波,徐子丹. 水处理技术. 2014(07)
[2]我国海水利用现状及其对环境的影响[J]. 高忠文,蔺智泉,王铎,高从堦. 海洋环境科学. 2008(06)
[3]多级闪蒸海水淡化技术[J]. 张百忠. 一重技术. 2008(04)
[4]海水淡化浓盐水排放与处理技术研究概况[J]. 余瑞霞,王越,王世昌. 水处理技术. 2005(06)
[5]低温多效蒸馏法海水淡化技术[J]. 李济英. 中国水利. 2003(14)
博士论文
[1]基于遗传算法的海水淡化及其集成系统优化设计研究[D]. 伍联营.中国海洋大学 2012
本文编号：3532701
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