城市水系統(tǒng)規(guī)劃決策的不確定性研究.pdf

1、城市水系統(tǒng)是自然和人工水資源通過相互交換、循環(huán)與更新的復(fù)雜體系。為了實(shí)現(xiàn)城市生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性，建成以人為本、和諧的現(xiàn)代化城市，必須制定能反映發(fā)展愿景、又切合實(shí)際的城市水系統(tǒng)規(guī)劃?？茖W(xué)、有效的城市水系統(tǒng)規(guī)劃對(duì)于指引城市水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)和保障社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展具有重要的意義。城市水系統(tǒng)的規(guī)劃要滿足多層次、多方面、多目標(biāo)需求，因此需運(yùn)用許多學(xué)科(例如水文學(xué)、流體力學(xué)、氣象學(xué)、生態(tài)學(xué)、社會(huì)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、各種工程學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、環(huán)境

2、科學(xué)與工程等)的知識(shí)，需要不同學(xué)科和領(lǐng)域的科技與管理人員的共同參與，更要用到大量的信息和工具來(lái)輔助決策。規(guī)劃人員，需處理和使用的海量數(shù)據(jù)、信息、方法、工具，以及規(guī)劃對(duì)象本身，都可能存在不確定性，這些不確定性在規(guī)劃的過程中傳遞、累積，從而影響規(guī)劃結(jié)果的可信性。因此研究城市水系統(tǒng)規(guī)劃決策的不確定性具有非常重要的意義。本文討論了城市水系統(tǒng)的概念和城市水系統(tǒng)規(guī)劃的決策過程以及決策方法，指出規(guī)劃決策中的不確定性。然后總結(jié)了不確定性的來(lái)

3、源、分類和數(shù)學(xué)分析理論及方法，并根據(jù)城市水系統(tǒng)規(guī)劃決策的要素、過程和特征，系統(tǒng)地闡述了城市水系統(tǒng)規(guī)劃決策過程中存在的不確定性以及它們的數(shù)學(xué)分析方法。由于城市水系統(tǒng)規(guī)劃中的不確定性錯(cuò)綜復(fù)雜，本文選擇重點(diǎn)分析了小樣本數(shù)據(jù)條件下城市用水量預(yù)測(cè)模型的不確定性、城市水系統(tǒng)規(guī)劃和管理相關(guān)指標(biāo)及指標(biāo)評(píng)價(jià)方法的不確定性、數(shù)據(jù)輸入的不確定性和地理信息數(shù)據(jù)的不確定性。在“基于WISYS水資源信息系統(tǒng)的北京某新區(qū)水系統(tǒng)規(guī)劃”案例研究中，對(duì)WIS

4、YS系統(tǒng)支持下的城市水系統(tǒng)規(guī)劃決策的不確定性進(jìn)行了數(shù)學(xué)描述和計(jì)算，結(jié)合WISYS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，提出帶有概率分布的區(qū)間數(shù)形式來(lái)表達(dá)不確定信息的輸入，在不確定性信息幕景的計(jì)算和分析過程中，通過Visual Basic編程實(shí)現(xiàn)了指標(biāo)計(jì)算模塊的Monte Carlo模擬，并將Monte Carlo模擬計(jì)算的指標(biāo)結(jié)果存儲(chǔ)回地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，然后利用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用來(lái)分析參數(shù)不確定性在規(guī)劃決策過程中的傳播。在不確定性信息輸入

5、的情況下建立了節(jié)水和水利用程度由低到高的3種水系統(tǒng)規(guī)劃的方案幕景，并選取地表水利用、地下水利用、工程費(fèi)用、財(cái)政負(fù)擔(dān)4個(gè)綜合指標(biāo)對(duì)3種幕景進(jìn)行了比較和分析。同時(shí)對(duì)不考慮不確定性的情況進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。用SPSS對(duì)Monte Carlo模擬的指標(biāo)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到指標(biāo)計(jì)算結(jié)果的概率分布和均值的95%信任區(qū)間，將其與參數(shù)值為確定值時(shí)的指標(biāo)計(jì)算結(jié)果相比較，發(fā)現(xiàn)參數(shù)輸入為確定值的指標(biāo)結(jié)果并不在Monte Carlo模擬得到的指標(biāo)

6、均值的95％信任區(qū)間中。說明參數(shù)值輸入的不確定性會(huì)對(duì)決策結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。然后通過比較三種幕景的Monte Carlo模擬計(jì)算的結(jié)果，對(duì)規(guī)劃方案進(jìn)行了選擇。對(duì)于所選評(píng)價(jià)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度和Monte Carlo方法的優(yōu)缺點(diǎn)也進(jìn)行了討論。該案例成功地對(duì)應(yīng)用決策支持系統(tǒng)的水系統(tǒng)規(guī)劃決策中不確定性進(jìn)行表達(dá)和計(jì)算，對(duì)于城市水系統(tǒng)規(guī)劃決策的不確定性和有效性分析做出了有益的實(shí)踐。最后，文中簡(jiǎn)要討論了進(jìn)一步工作的方向，對(duì)于規(guī)劃決策過程中各種因