可靠供水系统设计中的不确定性研究
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城市供水系统的可靠性分析与改进策略摘要:城市供水系统是现代城市基础设施的重要组成部分,其可靠性直接关系到居民的日常生活和城市的可持续发展。
本论文旨在分析城市供水系统的可靠性,并提出改进策略,以提高系统的稳定性和可靠性。
首先,论文介绍了城市供水系统的背景和意义,概述了目前供水系统存在的问题。
然后,论文通过对供水系统的可靠性指标进行分析,探讨了供水系统故障的原因和影响因素。
接着,论文提出了改进城市供水系统可靠性的策略,包括设备维护、备份方案、应急响应和技术创新等方面。
最后,通过案例分析验证了提出的改进策略的有效性,并对未来的研究方向进行了展望。
关键词:城市供水系统、可靠性分析、改进策略、稳定性、可持续发展城市供水系统是现代城市基础设施的关键组成部分,为居民提供生活所需的清洁饮用水。
然而,随着城市人口的增加和水资源的紧缺,供水系统面临着日益严峻的挑战。
供水系统的故障和中断会给居民的生活带来严重影响,甚至威胁到城市的社会稳定和经济发展。
因此,提高城市供水系统的可靠性至关重要。
本论文旨在通过对城市供水系统的可靠性进行分析,找出其中存在的问题,并提出相应的改进策略,以提高系统的稳定性和可靠性。
通过对供水系统的可靠性指标进行分析,可以了解系统的薄弱环节和故障原因,有针对性地提出改进措施。
同时,结合技术创新和应急响应等方面的策略,可以提高供水系统应对突发事件的能力,确保居民的正常用水需求。
一、城市供水系统的可靠性分析城市供水系统的可靠性分析是评估该系统在正常运行和面对各种故障情况下的稳定性和可靠性。
通过对供水系统的可靠性进行分析,可以识别系统存在的问题和薄弱环节,并提出相应的改进策略,以提高系统的性能和可靠性。
评估供水系统的可靠性指标,例如平均无故障时间(MTBF)、平均修复时间(MTTR)、系统可用性等。
这些指标可以衡量供水系统的稳定性和可靠性水平,从而识别问题所在。
分析供水系统故障的原因,包括设备故障、管道破裂、电力中断等。
城市供水系统建设中安全与可靠性的研究随着城市化进程的快速发展,城市供水系统的安全与可靠性成为一个不可忽视的问题。
供水系统是城市基础设施的重要组成部分,它的安全与可靠性关系到广大市民的生活质量和城市的可持续发展。
因此,对城市供水系统建设中的安全与可靠性进行深入研究,有助于优化城市供水系统的管理与运行,提高其运行效率和服务质量。
一、城市供水系统安全性研究1.灾害防范和抗灾能力提升城市供水系统面临自然灾害和恶劣环境等威胁,如地震、洪涝、台风等。
为提高供水系统对灾害的适应能力和抗灾能力,需要加强灾害防范措施,包括建立完善的防灾预警系统、加强水库、水泵站等关键设施的抗震改造和完善紧急应急预案等。
2.供水水质安全保障供水水质安全是城市供水系统建设中的一项重要任务。
要保障居民饮用水的水质安全,需要加强对水源地的保护和治理,建立健全的水质监测和评估体系,并加强对供水管网的日常巡查和维护工作,确保供水水质符合国家与地方标准。
3.网络安全保护随着信息技术的发展,城市供水系统的自动化程度不断提高,但也给供水系统带来了网络安全的挑战。
为了保护供水系统的网络安全,需要加强网络安全防护措施、加密和认证技术的应用,并建立健全的网络安全管理体系,加强对供水系统中的安全隐患的排查和处理,保障供水系统的正常运行和信息的安全性。
二、城市供水系统可靠性研究1.供水设施的结构与设计优化供水系统的可靠性与供水设施的结构与设计密切相关。
通过对供水设施的结构与设计进行优化,可以提高供水系统的可靠性。
例如,在设计阶段就考虑设施的强度和稳定性,采用先进的材料和技术,减少设施的故障率,提高设施的寿命。
2.供水系统的备份与冗余设计供水系统中的备份与冗余设计是提高供水系统可靠性的重要手段之一。
通过设置备用水源、备用水泵、备用水箱等设备,可以在主设备发生故障时保证供水系统的正常运行。
在供水管网的设计中,采用环回式管网或网络式管网可以减少单点故障的影响,提高供水系统的可靠性。
《水资源系统优化规划与管理》课程论文学院:专业:姓名:学号:任课教师:2017年1月3日水文系统不确定性分析方法综述杨金孟(山东农业大学水利土木工程学院山东泰安271018 )摘要:水文系统是一个复杂的系统,包含了很多不确定性因素,增加了精确模拟和预测水文过程的困难。
为了提高计算结果的可靠性,水文系统的不确定性分析已成为当前研究的热点。
本文对水文系统不确定性分析方法及应用研究进展进行了分类综述,介绍了它们的基本概念、原理和应用现状,并对值得进一步研究的问题进行了展望。
关键词:水文系统;不确定性分析;方法综述A Summary on Uncertainty Analysis Methods of HydrologicalSystemY ANG Jinmeng(College of W ater Conservancy and Civil Engineering,Shandong Agricultural University ,Taian 271018)Abstract: Hydrological system is a complex system with many uncertain factors. These factors are not conductive to the accurate simulation and prediction of hydrological processes. Thus more and more people focus on the uncertainty analysis methods for the hydrological systems to improve the reliability of calculations. In this paper, we summarized the researches and the applications of the uncertainty analysis methods for hydrological systems. Based on the review, we introduced their basic concepts, principles and status of applications and prospected the issues worthy of further research.Keywords: hydrological system; uncertainty analysis; methods summary1 引言水文系统研究的基本内容为水在自然界里的运动、变化过程和分布规律,通常以流域或区域作为研究对象,涉及到降雨、蒸散发、地表径流、地下水运动变化及连接地表水和地下水的土壤水的状况等。
水资源管理中的不确定性建模及应对措施研究在当今全球水资源日益紧缺的情况下,对于水资源的管理和保护愈发成为各国政府和社会各界的共同关注。
然而,由于气候变化、人口增长等多种原因,水资源管理中的不确定性问题日益凸显,为了更好地应对不确定性情况,需要建立合理的模型和应对措施。
一、水资源管理中的不确定性源头在现实生活中,水资源管理的不确定性主要来自以下几个方面:1. 自然因素首先,不可控的自然因素是水资源管理中不确定性的主要源头之一。
例如,气候变化的影响导致一些区域干旱和洪涝等自然灾害的发生,会对水资源的供应和分布产生较大的干扰和不确定性。
2. 人为因素其次,人为因素也是引起水资源管理中不确定性的一大原因。
例如,工业、农业、城市化等人类活动对水资源的利用和污染、水资源开发和利用的行为都会对水资源的分配和供应产生一定的不确定性。
3. 数据不足此外,数据不足也是水资源管理中常见的不确定性因素之一。
当政策制定者和实施者需要依据数据来制定计划和决策时,如果数据不足或者不准确,就会直接影响到制定的计划和决策的准确性和可行性。
二、水资源管理中的不确定性建模针对上述不确定性源头,为了更好地了解和应对不同类型的不确定性情况,需要对水资源管理中的不确定性进行建模和分析。
其中,主要的不确定性建模方法包括:1. 概率统计方法概率统计方法是一种经典的不确定性建模方法,其主要思想是基于概率分布来对不确定性进行描述和分析。
在水资源管理中,概率统计方法主要应用于对自然因素和数据不足等不确定性源头的建模。
2. 模糊数学方法模糊数学方法是一种非精确的不确定性建模方法,其主要思想是基于模糊数学理论,以模糊度来描述和度量不确定性。
在水资源管理中,模糊数学方法主要应用于对人为因素和水资源的利用和污染等不确定性源头的建模。
3. 系统动力学方法系统动力学方法是一种综合性的不确定性建模方法,它主要适用于大规模和复杂的不确定性系统建模。
在水资源管理中,系统动力学方法可以用来对自然和人为因素以及数据不足等多种不确定性源头进行系统性建模和分析。
水工结构中的可靠度设计分析杨碧琪发布时间:2023-06-01T08:04:26.345Z 来源:《工程建设标准化》2023年6期作者:杨碧琪[导读] 近年来,水利工程建设难度越来越大,工程结构内部相互联系又相互制约,各种不确定因素都会在一定程度上影响设计、施工、管理、应用等环节,导致工程耐久度、安全性等体现出不确定的特征。
而这类特征基本都要间接或直接通过结构可靠度的相关理论研究才能获得更为合理的表述。
为了推动结构可靠度在水工结构设计标准中的应用,本文从可靠度设计的重要性和现状着手,对其理论模型进行了分析,提出了可靠度设定的相关方法,并最终分析了可靠度设计面临的一些障碍。
潍坊市市政工程设计研究院有限公司江门分公司广东江门 510630摘要:近年来,水利工程建设难度越来越大,工程结构内部相互联系又相互制约,各种不确定因素都会在一定程度上影响设计、施工、管理、应用等环节,导致工程耐久度、安全性等体现出不确定的特征。
而这类特征基本都要间接或直接通过结构可靠度的相关理论研究才能获得更为合理的表述。
为了推动结构可靠度在水工结构设计标准中的应用,本文从可靠度设计的重要性和现状着手,对其理论模型进行了分析,提出了可靠度设定的相关方法,并最终分析了可靠度设计面临的一些障碍。
关键词:结构可靠度;水工结构设计;分项系数极限状态;概率可靠度引言水工结构设计需基于可靠的理论数据展开计算,以使各类抗力要素与荷载作用都能被综合进去,最大程度保证设计安全。
过去在设计时,往往是应用单一安全系数等方式,虽然比较概念明确、操作简单,但其本质上是通过定数模型对不确定性问题进行处理,理论层面有所欠缺,无法真正有效评价水工结构的安全性和稳定性。
结构可靠度主要是研究结构在各类随机因素影响下的相关安全表现,有利于解决结构在刚度、强度和稳定性等方面的问题。
因此,重点对结构可靠度在水工结构设计中的运用进行分析,对于设计整体效果优化则具有极大现实意义。
城市供水管网可靠性研究摘要:确保城市供水,是一个地区经济与社会发展的关键,经济社会要发展必须首先坚持供水先行。
建立一套完善的供水系统是保证城市供水效率的必要措施和基本条件。
本文对供水管网系统进行分类,并浅析各类别对可靠性的影响。
关键词:供水管网系统;可靠性;引言城市供水管网系统是现代化城市最重要的基础设施之一,其运行可靠与否直接影响着人们的日常生活和工业生产。
随着现代科学技术的快速发展和人们生活水平的不断提高,供水管网系统的可靠性成为近年来研究的热点之一。
在管网优化设计中,注重供水系统的可靠性分析,可对管网薄弱环节进行预防控制,从而提高管网系统的投资效益。
1.供水系统的可靠性概念1.1供水系统的可靠性概念可靠性是指产品在规定条件下合规定时间内完成规定功能的能力,表示在一定时间内产品无故障发生的概率。
而所谓供水系统的可靠性是指在规定时间内,在规定的使用状态下供水系统完成预定功能的性能。
1.2供水系统的子系统根据供水系统的组成可分为水源、泵站、水处理构筑物、输水管和管网。
2.水源的可靠性分析水源是供水系统的基础内容,因此保证水源可靠性是保障供水系统可靠性的首要任务。
2.1水源的分类供水系统的水源可分为地表水资源及地下水资源两类。
地表水是指存在于地壳表面,暴露于大气的水,是河流、冰川、湖泊、沼泽四种水体的总称地表水含盐量和硬度较低,但水质随季节变化较大,枯水期含盐量、硬度较高,浊度较低;而丰水期由于受降水量的影响,含盐量、硬度较低,浊度较高。
目前多以地表水作为主要取水水源。
水源情况将影响水处理设施、构筑物及水处理工艺选择情况,从而影响生产成本及运行效益。
2.2地表水源可靠性指标地表水源的可靠性需以水源的实际水文情况作为依据,其指标选择通常涉及供水量及水质。
水源供水量的可靠性指标通常采用取水保证率。
取水保证率是指从水源按最大设计流量正常取水的概率。
根据《室外设计供水规范》规定,用地表水作为城市供水水源时,其设计枯水流量的保证率,应根据城市规模和工业大用户的重要性选定,一般可采用90%~97%。
供水工程自动控制系统的安全性及可靠性研究摘要:供水工程是将水源经过沉淀、过滤、消毒等工艺处理,通过管网引入居民、工业企业等地方供应给人们使用的工程。
随着科技的不断发展,供水工程越来越多地引入了自动控制系统,以提高工程运行的效率。
因需持续、稳定提供水质达标的自来水,自控系统的安全性和可靠性是首要考虑因素。
本文将针对供水工程自动控制系统的安全性及可靠性展开分析,以供参考。
关键词:供水工程;自动控制;安全性;可靠性;前言:供水工程自动控制系统具有高效性和精确性、灵活性和可靠性、节能和环保、远程监控和智能化管理等特点。
供水工程通常是为了满足人们基本生活需求的重要设施,对于供水的持续和稳定性要求非常高。
如果自动控制系统不可靠,经常出现故障或停机,就会影响到供水工程的正常运行,给人们的生活带来诸多不便。
1.供水工程自动控制系统概述供水工程自动控制系统是现代城市供水系统中不可或缺的一部分。
它通过使用先进的技术手段和设备,实现对整个供水过程的监测、调控和管理,以确保供水系统的高效运行和水质安全。
首先,供水工程自动控制系统的主要功能之一是监测。
通过传感器和监测设备,可以实时获取供水系统中的各项参数,如水位、流量、压力、PH值等,从而了解系统的运行状态和水质情况。
这些数据通过自动控制系统的集中监控平台进行统一管理和显示,使运维人员可以及时掌握系统运行情况,并采取相应的措施。
其次,供水工程自动控制系统可以实现对供水过程的自动化调控。
根据供水需求和水质要求,系统可以自动进行调节和控制。
例如,在低水位或用水高峰期,系统可以自动启动水泵,增加供水量;而在水质不达标时,系统也可以自动启动处理设备,调节水质。
通过自动调控,可以提高供水系统的运行效率,保证供水的稳定性和水质的安全性[1]。
另外,供水工程自动控制系统还具有报警和故障诊断的功能。
当系统发生异常情况或故障时,系统会自动发出报警信号,并在监控平台上显示故障信息,以便运维人员及时处理。
城市供水系统可靠性优化研究随着城市人口和经济的不断增长,城市供水系统的可靠性成为了一个迫切需要解决的问题。
供水系统的可靠性直接关系到居民的日常生活和城市的持续发展。
因此,为了提高城市供水系统的可靠性,我们需要进行深入研究和优化。
首先,我们需要了解城市供水系统的特点和问题。
供水系统由水源、输水管网、处理设备和用户组成。
在供水过程中,存在着水源不稳定、管网老化、设备故障和用户需求不均等一系列问题。
这些问题对供水系统的可靠性产生了很大的影响。
其次,我们可以通过改进供水系统的设计来提高其可靠性。
在设计过程中,应充分考虑水源的稳定性和可持续性。
选择稳定可靠的水源是保障供水系统可靠性的基础。
此外,管网的设计应该具有合理的布局和足够的容量,以应对日益增长的用户需求。
同时,应采用先进的处理设备,提高水质处理效果,并减少设备故障的概率。
除了设计,供水系统的运维和管理也是提高可靠性的重要环节。
定期维护和检修是保持供水系统稳定运行的关键。
只有在设备状态良好的情况下,供水系统才能提供高质量的服务。
此外,建立完善的运维管理体系,包括设立监测系统、制定运维计划、配备专业人员等,能够及时发现和解决问题,确保供水系统的连续供水能力。
在优化城市供水系统可靠性的过程中,我们还应考虑如何应对突发事件。
自然灾害、人为破坏等不可预测的事件可能导致供水系统的中断或受损,因此,我们需要制定应急规划和措施,并加强与相关部门的协调和合作。
这样,我们可以在遭受灾害或紧急情况时,迅速采取措施恢复供水系统的正常运行。
此外,引入先进的信息技术也可以提高城市供水系统的可靠性。
通过建立智能监测系统和远程控制系统,可以实时监测供水系统的运行状态,并能够及时发现故障,减少停水时间。
同时,通过数据分析和预测,可以提前作出调整和处理,降低系统故障的风险。
最后,对于城市供水系统的可靠性优化,我们还应该注重公众参与和宣传教育工作。
公众是供水系统的最终受益者,他们的理解和支持对于供水系统的稳定运行至关重要。
基于不确定性分析的供水管网模型精度评估舒诗湖【摘要】本文以简单供水管网为算例,研究了在供水管网系统模型参数和变量不确定性条件下的模拟结果精度评估方法,提出了基于随机抽样的模型不确定性量化技术和相应的模型精度评估新思路,为城镇供水企业管网微观模型精度评估提供了参考依据.【期刊名称】《城镇供水》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】3页(P58-60)【关键词】供水管网;水力模型;不确定性分析;随机抽样【作者】舒诗湖【作者单位】城市水资源开发利用(南方)国家工程研究中心,上海200082【正文语种】中文国际上水系统信息化研究、开发和建设正处于高速发展期。
随着我国城市化进程的加快和信息化技术的普及,城市供水系统信息化建设已经进入了历史最好发展时期,大城市供水企业均建有供水管网GIS系统和供水SCADA系统,为供水管网系统微观模拟提供了静态和动态基础数据,供水管网系统微观模型建设的春天已经来临。
供水管网系统的计算机模拟是管网系统规划设计和运行调度的重要基础。
大量工程方面的数学模型采用确定的方法来描述系统行为,例如目前国内的管网模型都是采用确定性模型。
然而,所有现实生活中的问题在某个方面都伴随着不确定性。
管网建模过程中的不确定性可能来自参数实测、参数估计等过程,数学上的确定性和天然的不确定性间的矛盾会严重影响模拟和优化结果的可靠性[1]。
自从上世纪七十年代初提出模型的不确定性思想之后,这一领域的研究即引起了不同背景研究人员的广泛兴趣,从而推动了对过程辨识理论、滤波理论、时间序列分析以及灵敏度分析等方法在环境系统中应用的探讨与融合,并产生了不确定性分析的可行工具[2]。
如果模型中每个输人参数的概率分布是相互独立的,则输出参数的概率分布也能求得。
但是在大多数情况下,无法用一个解析方程来表示输人、输出参数的函数关系,因此就不得不采用其他方法,如敏感度分析法(SA)、蒙特卡罗模拟法(MCS)、拉丁超立方抽样法(LHS)、模糊集方法和随机抽样模拟法等。
供水管网模型水质不确定性研究龙天渝;王军慧【摘要】供水管网模型是保障供水管网水质安全的重要手段,受输入参数不确定影响水质模型计算的水质值是不确定的;为研究节点基本用水量、水损系数、主体水反应系数和管壁反应系数对供水管网水质特性的影响,提出了在假定他们的随机变化服从正态分布的条件下,采用蒙特卡罗随机抽样法,应用动态的水质模型计算得到节点水质的分布特征,给出了算法在管网中的应用;结果表明:当所有不确定输入参数共同作用时,节点水质的不确定性最大,水质反应系数是对节点水质不确定性影响程度最大的参数.【期刊名称】《重庆工商大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2014(031)012【总页数】5页(P97-101)【关键词】供水管网;水质模型;水力输入参数;水质输入参数;蒙特卡罗【作者】龙天渝;王军慧【作者单位】重庆大学城市建设与环境工程学院,重庆400045;重庆大学城市建设与环境工程学院,重庆400045【正文语种】中文【中图分类】X143供水管网的水力模型在工程应用中比较多,水质模型由于其复杂性,工程应用还比较少。
导致水质模型的不确定性的因素众多,不仅包括水力输入参数:节点流量Q和管段水损系数C;还包括水质输入参数:主体水反应系数kb和管壁反应系数kw。
对供水管网模型的不确定性研究,以水力的不确定性的研究见多,而水质不确定研究的研究较少。
Kapelan等[1]在仅考虑节点流量不确定性的条件下,提出了一个随机优化设计模型,并用遗传算法进行了求解。
刘孟军[2]用一阶泰勒展开式导出的节点压力和管段流量对节点流量的近似偏导矩金溪[3]用线性化供水管网概率水力模型,研究了节点流量的随机性对管网水力特性的影响,研究发现当节点流量的变异系数较大时,进行线性近似的随机性分析会导致较大的误差。
Barkdoll[4]在一个较小的供水管网之上,分析稳态流和非稳态流条件下了节点流量对于水压和水质的影响,这里的节点流量是基本用水量,给定节点流量的分布特征是高斯分布和均匀分布。
可靠供水系统设计中的不确定性研究G. Chung a, K. Lansey a, *, G. Bayraksan b文章信息文章历史:关键词:2008年3月25日收到供水系统2008年8月1日收到修改稿数据的不确定性2008年8月12日接受空间相关数据于2008年11月26日在线提供鲁棒优化摘要:在长期可以预见的自然变异的状态和不确定性的条件下,可靠性是一个关键的影响设计供水系统的因素。
然而,相关的设计问题往往涉及不确定性模型的构建,这个问题很可能是棘手的。
在本文中,我们考虑一个市供水系统在15年规划期的初始阶段和在规划期第一、第六年建设和扩建的可能性。
相关的不确定性模型在水资源供需确定这个问题中可以应用鲁棒优化方法的形式和Bertsimas,SIM控制的方法来解决(设计一个可靠的供水系统)。
鲁棒优化的目标是找到一个解决方案的系统解决数据的不确定性,然而这样的系统往往是过于保守和昂贵的。
所以在Bertsimas和SIM卡的方法中,它可以在不同的保守系统之间来权衡系统的可靠性和经济可行性/成本。
过度保守主义的系统是包含在概率约束范围之内的。
因此,总成本可以作为保守程度的增加保障措施(增加可靠性)。
在供水系统应用,保守系统的水平和购买设备的进口水平之间存在一个权衡。
可以发现,鲁棒优化方法解决了参数的不确定性而不过分影响系统。
当我们运用我们的方法在假设条件下,可以扩展到具有相似结构的简单的系统。
因此,我们的研究表明,这种方法在供水系统的设计中,用以防止系统故障在一定的风险水平内是一个有用的工具。
1.简介供水系统通常包括多个水源和需求中心(农业,住宅,工业和商业用户)。
供水系统的设计中处理比较好的优质的水源往往来自含水层或各种表面供应层,用以将其提供给用户用来提供消防流量。
供水系统的设计是一个权衡水处理厂之间的大小(规模经济)和植物数量,管道和泵的尺寸和能量消耗,并组件的尺寸,运行时间和水的质量的设计。
为了适应经济增长,供水系统的设计地区都发现有必要从依靠传统的水供应及地表水或相对地表水更微薄的表面流动而转变为与稳定性相结合的大型水利工程,来确定水的利用与保护措施。
所有这些决定都是受了未来的不确定的经济增长率和水资源的可用性,变化中的社会和制度条件的影响。
大量的关于模拟供水系统的研究已经在进行了(蔡,2008;Chung等人,2008;该。
等人。
,2008;米切尔等,2008)。
市政供水系统被定义为符合标准的物理基础设施,提供水源进而从用户那里收集水。
对供水系统的替代组件的设计通常是基于未来人口的数量和气候条件的预测等条件。
不确定性预测正是所有供水内在系统的设计要求。
因此,一个确定性模型构建的决策应该是基于满足需求/供给的条件下构建的,不考虑不确定性可能会导致两个后果:(i)运行后比预期的利益(即,它是提供所需的成本更高的水)要低,(ii)一些系统发生故障的概率增大,故障定义为不满足给定的需求或其他有关系统的约束(沃特金斯和麦金尼,1997)。
这些结果可以被操作在一定的成本之内但灵活性必须内置到系统的设计过程中,让那些调整得以进行。
确定性优化就是用来消除这种灵活性的不可控性,因此,基于可靠性的设计工具的研究是必要的,它们可以协助决策者制定一个长期供水方案应对对水的需求和供应的未来变化。
水系统的复杂性和相关的不确定性使不确定性的设计变成了一个具有挑战性的工程。
一些随机优化方法已经开始应用于供水系统的设计与运行中了。
大多数的方法采用双级或多级线性或非线性随机规划来得到结果。
这些研究的主要目标是将预期成本最小化的水量进行预估spotmarkets(Lund和以色列,1995);并制定长期以及短期的供水管理策略。
对水资源管理下水的供应能力的研究主要有以下几人(詹金斯和兰德,2000);以及设计和操作供水系统(elshorbagy等人。
,1997)。
在另一方面,情景分析法对水系统规划管理下的不确定性的影响是由Pallottino等人提出的。
(2005)。
最近,两阶段和多阶段随机规划也被应用于水交易(具有区间参数的技术)和罗等人研究的水资源管理(2007,Li et al)。
关于水权交易的问题解决,一些被应用在加拿大的急流溪流域相关方面随机的程序为此提供了解决办法。
(2007)它们通常是应用不精确的多阶段随机整数规划的案例研究。
有些供水优化的研究在系统故障风险方面。
例如,菲林和塔拉斯(1990)研究了供水规划的鲁棒性,这表明地区的储水对全球气候变化方面能力是有限的。
沃特金斯和麦金尼(1997)认为通过对标准偏差的不确定性因素的研究,发现可以将目标函数约束到一个两阶段的随机模型中,隆德,以色列(1995)。
这是嵌入在马尔维等人的鲁棒优化框架之中的。
(1995)。
机会约束模型可以明确限制概率无法满足的约束条件。
机会约束模型,往往不是直观的模型,通常是一些客观问题造成的困难的优化方法,这可能需要的概率分布和数值积分方面的知识。
埃尔Gamel和哈雷尔(2003)应用机会约束的遗传算法在水供应和灌溉渠系的管理之中。
在本文中,利用Bertsimas鲁棒优化框架和SIM卡(2004)等方法是用来开发一个可靠的供水系统设计。
一个完善的解决方案可以被定义为一个在不确定的情况下仍然保持可行性的方案。
这种类型的鲁棒优化方法最早是用来确定线性规划问题的(1973)。
确定性的模型的目标函数有明显的约束来保证鲁棒性;因此保守的解决方案,被发现几乎是不可能实现的。
本塔尔和Nemirovski(1999,勒布雷特elghaoui,2000)和(1997),和El Ghaoui等。
(1998)扩展确定性模型。
由于实际系统本身都很有可能很难找到一个解决方案。
Bertsimas和SIM 控制的方法控制系统的可靠性的保守程度在不增加原问题的可以降低求解难度。
在后面,我们提供了基于鲁棒优化的背景框架,其次是供水模型公式不确定的数据。
接下来,我们提出了不确定性模型的细节和完善的解决方案。
系统的可靠性和经济性之间的权衡使用的保守程度的可行性市政供水系统中的应用证明。
、最后,我们以结论和未来的研究来结束关于可靠性的研究。
2.强大的优化框架在确定性数学的经典假设中,方程的所有参数(输入数据)是已知的并且是精确的。
这很少有实际应用的情况,由于许多参数包含不确定性如对未来的预测测量。
处理不确定性的方法之一是设计一个系统即确定'robust”参数的变化。
这时,系统仍然是可行的,运行在一个接近最优方程中。
Soyster(1973)制定了如下的线性规划模型,找到一个对所有数据的不确定性进行整合的集合,,即一个线性集合,这是可行的解决方案:最大限度地提高CX值:这表示约束矩阵的第j列,和列不确定性的条件假定属于一个已知的集合,KJ。
该模型引入硬约束(即满足上述条件)的所有子集,即KJ。
因此,最佳的解决方案可能会牺牲一个标称优化的一个重要部分的条件(即,确定问题的平均参数值)为了保证鲁棒性。
因此,问题的解决方案是具有保守性的。
硬约束条件是非常重要的,它用来满足一些工程问题,如大坝、堤防设计。
在这些情况下,结构失效会造成重大的损害。
因此,结构的稳定性是首要关注的问题,这是会作为硬要求。
保守的条件用来保证系统的可靠性,然而,这会增加建设成本和运行成本。
相反,灵活性可以纳入规划模型用来找到最经济的选择。
为了解决这个问题,本塔尔和Nemirovski(1999,2000)在不同的约束条件的不确定性下研究这个问题。
对于不相关的变量,引入数据的不确定性的随机扰动的形式如下:其中ij是一个平均值,等式后是一个给定的不确定性水平和H ~ ij,是对称分布的随机变量的间隔。
乘法的标称值,aij,和不确定性水平,nij,是由Baij提出的。
因此,一个~ ij 为一个有界的,对称的(但不一定是均匀的)支持½AIJ 的随机变量。
随机扰动影响特定的不平等的不确定数据项约束都假定为独立同分布,然后修改引入的额外的变量,y和z:最大限度地提高CX集合表示不确定数据元素指标约束和UI是一个用户定义的积极的保守主义用来控制每个约束的条件,本塔尔和Nemirovski参数(2000)发现问题是可以解决的(x,y,z)与第i个约束被侵犯的概率是可以计算出来的。
可控制程度的不考虑具有保守性,这种做法的结果是造成了上述问题单纯靠计算是很难解决的,因为上述问题在本质上是一个线性规划(LP)问题。
为了克服这种计算困难,Bertsimas和SIM(2004)开发了一种新方法,保留了线性确定性模型在控制水平的保守性。
考虑下面的随机优化问题:最大限度地提高CX不确定性是以相同的方式建模作为结果,Ben-Tal和涅米罗夫,即,第i个约束,代表指标T集对称的和有界的随机变量给出的方程。
为了控制保守程度,Bertsimas和SIM引入一个额外的参数,GI,可以采取任何实际价值在范围内½jjij ;,在一个方程式中,最重要的系数为P,它的顺序是在完全允许的变化范围之内的,而其余的系数被固定在其标称值范围内。
然后,方程(4)是重新在一个完善的形式下来提高系统的可靠性:3.供水系统3.1.问题陈述和符号鲁棒优化方法可以应用到现实的假设供水系统之中,但必须事先考虑一个通用的系统。
如图水系统包括地下水(含水层),表面,而进口的水的来源,国内农业灌溉用户,水和废水处理厂如图1所示。
这可能是一个外部水源可以在每单位体积的成本进口加上成本的运输系统的运输水循环。
3.2.目标函数值得注意的是,目标是最小化总成本系统组件时(管,管,泵,和水和废水处理设施),操作系统的维护和购买进口的水的最小值如下:管道的长度的常数项作为一个积极的成本可以用管道的直径来预估,K,0(即,没有连接所需的)。
因此,一个二进制变量可以加这个模型,在时间t的定义从节点i 管存在管流是由重力和运河的建设成本的深度函数如下:结论:在这项研究中,一个鲁棒优化的方法应用于一个假设的供水系统用来预估最小系统成本。
结果表明,Bertsimas和SIM卡的方法可以作为一个有用的工具,在不引入供水系统的设计额外的复杂优化问题的前提下将风险降低在一定的水平之下。
这种方法也可以适用于一般的供水系统,无需添加复杂的优化问题。
考虑到在实际系统中的数据本身就涉及不确定性,可以考虑这些不确定性因素的影响,以提高系统的可靠性和安全性。
不确定性的降水量,水的需求,水的供应,与降水之间的关系和水需求水的可用性是造成数据额外溢出的参数。
违反约束条件的概率这些参数相关。
鲁棒优化解决问题的方法在结构上与原来的方法几乎相同;然而,它在最坏的情况下仍然是可行的。
未来的工作包括让系统更好的表现它的稳定性,包括添加额外的不确定性参数使系统在优化性方面得到提升。