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水资源管理多属性决策与风险分析理论方法及应用研究

王志良  
【摘要】: 水资源管理中存在大量的评价与决策问题,评价与决策都是依据一定的准则作出的,实际问题中准则通常不是唯一的,多准则决策就成了必然。 水资源管理多准则决策分多目标决策和多属性决策。前者理论方法较为完善,研究成果较多,内容主要集中于水库群的联合调度和局部区域多水源的联合调度方面。至于大范围水资源调配的多目标决策理论及方法,在“八五”、“九五”攻关课题中都有研究,结果表明,多目标模型难建、难解,决策结果不实用。后者应用成果不少,但内容主要局限在水质的多属性评价和水利工程的环境影响多属性评价两方面,缺乏系统性的理论方法。有关区域水资源调配的多属性决策分析的理论方法及应用成果更是少见。在生产实践中,水利工作者事实上采用的是多属性决策方法,只不过该法理论依据不足,方法本身也需要改进和完善。开展这方面的研究工作,既有学术价值,又有实用价值。 本文在前人研究成果的基础上,以可持续发展为理论依据,以系统学、现代多元统计、水资源学和计算机科学等为技术手段,建立了一整套水资源管理评价和决策的理论方法,并将这些理论方法和生产实际相结合,解决了一些生产实际中的难题。 绪论部分阐述了选题背景及意义,综述了该领域国内外研究现状,简介了本次研究的主要内容。 基于可持续发展的内涵,论文第2章提出了评价水资源调配应遵循的5项基本原则,即社会合理性原则、经济合理性原则、生态合理性原则、效率合理性原则和系统合理性准则。以黑河流域水资源配置方案为评价对象,考虑到水 资源系统的层次结构性,建立了用于方案优选的初始多层次指标体系。第3章 提出了对初始评价指标进行定量筛选的定量方法,即主成分分析方法。应用结 果表明,28个指标的前4个主成分的累计贡献率达90%以上。实现了高维空间 映射为低维空间而空间特征不变的问题,解决了以往仅仅靠经验或简单的相关 性判断来挑选评价指标的方式。 第4章意在研制新的求解高维非线性规划的优化方法,为第5章及第11 章的模型求解奠定基础,为此引入了混沌优化算法,计算结果表明该算法不仅 有效,而且计算速度快。定权是多属性决策中关键环节之一,也是难以突破的 问题之一。第5章对此展开了研究,在引入协商权重和组合权重这些新概念的 基础上,构建了协商定权的多维非线性规划模型,为特定环境下的权重确定提 供了理论和方法。基于组合评价的观点,建立了组合评价的模型,给出了具体 的算法步骤,用此方法解决了区域水资源用水水平评价的问题。 第6、7、8三章重点研究水资源管理多属性综合评价的方法,评价的对象 是区域水资源调配方案及区域用水水平。从方法论的角度,受到组合权重的启 发,提出了组合评价的新思路。其优点是利用了更多的信息量,集中了不同评 价方法的优点,因此,组合方法得到的结论,比任何单独一种方法得出的结论 都更可信。探讨了工程可拓集理论在多属性评价问题的应用可能性。在多属性 决策理论及应用研究领域,目前的研究主要是对AHP方法的改进,可拓集理论 的引入,拓展了多属性决策的思路,丰富了综合评价的方法。由于在论文的指 标选定和定权之间,没有对指标标定等数据预处理进行讨论,为了弥补此不足, 也为了研究典型城市的水资源配置问题,第8章采用定性与定量相结合的系统 学方法,结合有前边几章的理论方法,解决了绵阳市水资源合理配置的方案优 选问题。 与第6、7、8章相比,第9章也属多属性决策问题,但评价的视角和方法 有显著的差异,该章应用数据包络分析技术,建立了评价水资源管理绩效的线 性规划模型,该模型不仅可以从投入产出的效率对具有类似决策单元进行技术 有效性或技术有效性的评价,而且也可从该角度出发对区域水资源的对水资源 规划备选方案进行评价。 通常情况下,决策个体往往不止一个,而且个体之间存在利益冲突。为此, 第10章讨论了水资源管理中的群决策问题,提出了两种水资源管理群决策方 法,一是经典群决策法,二是群决策理想者决策法。为了检验方法的可行性, 将它们应用到华北水资源合理配置方案的决策问题中,结果表明,两者均行之 有效。 区域水资源系统的内部及其环境均存在不确定因素,决策时应考虑风险因 素,文献中对因洪水造成的经济损失及水利工程的可靠性等风险问题研究较多, 不确定情况下的区域水资源规划问题研究较少。第H章在这方面做了一些探 索,构造了新的度量风险的风险函数,提出了丰、平、枯年呈正态分布的观点, 结合决策技术,对海河流域水资源配置进行了风险分析。研究成果对于降低水 资源管理风险具有重要意义。 结论部分概括了本次研究的主要工作及创新点,指出了存在的不足和需要 进一步开展的工作。


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