基于CAS 范式的流域水资源配置与管理及建模仿真

针对传统水资源配置与管理理论和方法的局限性,借鉴和引入复杂适应系统理论,将流域水资源系统看成是由若干个(种)相对独立的自主实体(主体)构成的一个合作共生网络体系.提出基于复杂适应系统理论的流域水资源配置与管理的新理念,及研究框架体系.结合洪汝河流域舞钢的实际,在SWARM平台上建立仿真实验系统,提出简化的仿真模型,仿真结果验证了理论的合理性.     

基于Swarm的跨流域调水多Agent交互和协作仿真研究

阐述和分析以供、需方聚集体Agent相互之间、Agent与环境进行交互-协作-适应为特征的跨流域调水水资源配置和调度管理的复杂适应性.引入合同网协议,设计了改进的合同网协议以及任务分派、角色分配和承诺的兑现等交互协作行为规则,以及合同网协议自动状态机与算法.提出了跨流域调水多Agent仿真模型.与基于传统系统动力学的水资源系统配置和调度管理仿真方法不同,采用复杂适应系统为科学基础的系统仿真技术,在Swarm平台上建立仿真实验系统,仿真结果验证了多Agent模型和基于合同网协议的交互协作行为规则的合理性.     

跨流域水资源系统自优化模拟规划模型

研究了一般流域及跨流域水资源系统的特点，将模拟技术和数学规划方法相结合，建立了具有自优化功能的通用流域水资源系统模拟规划模型。在此基础上，建立了跨流域调水工程系统规划模型。实例计算表明，本文所建立的模型实用、有效、优化成果可靠.     

水资源影子价格动态投入产出优化模型研究

提出了一种基于投入产出动态优化的方法来解决计划期较长的水资源最优配置问题.首先,在概述了现存的计算水资源影子价格的方法和投入产出动态模型等基本理论的基础上,提出了一种动态投入产出优化模型来计算水资源的影子价格,其次给出了中国水资源影子价格计算模型的计算方法和求解过程.最后应用1999年中国33部门水资源投入占用产出表和中国九大流域水资源投入占用产出表的基础数据推算中国和中国九大流域1949～2050年重要年份的水资源影子价格.     

基于VegaPrime的大型流域三维管理系统实现

随着数字流域概念及虚拟现实技术的发展，三维仿真系统作为一种全新角度的管理方法和技术手段，在流域的现代化管理中越来越体现出其重要性。讨论了基于Creator／CTS/VegaPrime平台的大型流域三维可视化管理系统的实现方法，通过采用荆江流域30米分辨率DEM数据、15米分辨率ETM＋遥感影像和1米分辨率航片数据进行流域大面积精确三维地形建模，开发了一个基于MFC的荆江流域三维仿真管理系统，并通过加入水利设施模型数据及属性数据，实现属性信息的查询和分析功能，使系统具备了基本的流域三维可视化管理功能，在技术层面，该文通过Virtual Texture、多级LOD以及分块地形动态载入管理技术的应用，解决了在大型流域仿真中大面积高精度纹理的处理及实时漫游的难点。     

大范围流域内水体三维仿真研究

建设数字流域的一个重要方面是利用数字流域水文地理信息平台建立起洪水演进仿真模拟系统。文章以大范围流域内的水体仿真为研究对象,详细描述了三维水体仿真的快速傅立叶变换(FFT)模型,并给出FFT模型的计算机实现方法及流程。在水体的三维仿真方面,借鉴大地形仿真技术,提出了水体仿真的细节层次技术和无缝拼接技术,并最终将研究结果应用于清江流域的可视化仿真系统。     

一种基于云计算理念的网络化建模与仿真平台——"云仿真平台"

基于仿真网格[1]的研究成果,进一步提出了一种基于云计算理念的网络化建模与仿真平台-"云仿真"平台,讨论了它的研究背景、技术内涵、特色以及体系结构,并介绍了已完成的关键技术研究和典型应用示范系统.初步研究与实践表明:提出的"云仿真"平台能够进一步改善仿真网格对多用户在多粒度资源按需共享、协同、容错迁移等方面的能力,进而建立了一种新的建模仿真模式--"云仿真".最后给出了云仿真平台下一步的工作展望.     

基于Agent技术的企业资源计划系统研究

从系统工程角度分析企业管理变革与企业信息化的关系 ,剖析了企业资源计划系统面临的关键问题 ;针对关键问题 ,在方法论层次上提出采用多 Agent技术解决上述问题的相关原理和实现方法 ;作为上述方法的应用实例 ,在基于多 Agent系统的 ERP构架基础上 ,讨论了如何实现集成“遗产”系统和对企业流程再造的支持 ;最后提出了一些待研究课题 .     

调水工程变比例三维视景仿真系统构建技术

以长距离输水工程为背景,重点研究了构建三维大地形视景仿真系统的实现技术.针对视景仿真技术在水利领域应用要求的特点,提出了变地形比例的处理方法,并在VC＋＋平台下编译开发了一个虚拟现实的应用程序.实验结果表明,通过大地形的生成、变比例拉伸和调度优化,系统能够在普通PC机上流畅的实时漫游并能弥补仿真中视觉局限的不足,从而更好地为科学选线和工程决策提供依据.     

基于XML和关系数据库的可视化工作流系统

以实现一个具有可视化工作流设计和执行功能的工作流管理系统为目标,提出了一种将XML技术和关系数据库技术相结合、具有层次体系结构的工作流管理系统框架。介绍了工作流管理技术的概念、历史现状以及主要标准和技术,给出了系统的层次结构和系统组成,详细描述了系统的数据存储结构、工作流交接处理过程、XML解析方法以及利用客户端脚本技术实现工作流设计可视化的具体方法,最后在.NET平台上实现了该系统。实际应用表明,该系统能够有效实现企业项目管理中的工作流程管理。     

虚拟水理论及其在新疆的应用

虚拟水是解决水资源短缺问题和水资源安全问题的新概念,是指生产商品和服务所需要的水资源数量;虚拟水战略是指缺水国家或地区通过贸易的方式从富水国家或地区购买水密集型产品(粮食)来获得本地水和粮食的安全。引入虚拟水的概念,介绍虚拟水战略及虚拟水的计算方法,通过计算新疆1990~2004年间农产品单位质量虚拟水含量,为干旱地区解决水资源短缺问题提供新思路,并提出了应用虚拟水战略的前景和建议。图4,表1,参19。     

基于强互惠理论的漳河流域跨界水资源冲突水量协调方案设计

水量的分配方案在一定程度上影响因水量短缺引发的跨界水资源冲突的发展进程.从政府强互惠的角度入手，设计水量协调方案，寻求漳河流域跨界水资源冲突的协调途径是一个新的视角.基于这一思想，从政府的强互惠政策角度对漳河流域跨界水资源冲突系 统建模，从经济效益和社会效益两方面建立政府Agent和用水Agent 的目标函数，以强互惠表现的节水激励和水权交易为例，分别建立强互惠下的节水激励模型和水权交易模型，通过粒子 群优化算法求解，得出两种政策下漳河流域跨界水资源冲突的水量协调方案.水量的协调方案表明：政府强互惠的表现——节水激励和水权交易可以重新调整漳河流域的水量分配方案，以此来减少缺水量，协调漳河流域的跨界水资源冲突.     

基于投入产出价格影响模型的水价调整影响

运用国民经济投入产出的价格影响模型, 以北京市为例, 分析水价单独变化与联动变化对其它经济部门产品或服务价格和水费率的影响, 为制定有效缓解水资源供求矛盾的水价政策提供定量分析依据. 计算结果显示: 假设各类供水部门价格相互独立、不受其它部门价格的影响, 各类水价提高对非供水部门的影响较弱, 主要对居民、行政事业及部分高用水服务业的价格影响相对较大, 影响最大的是教育事业. 在独立供水部门水价变动的影响中, 工商业水价变动对各部门水费影响最大; 污水处理业价格上涨对使用再生水行业水费率影响相对明显. 各类水价同时提高一倍, 除居民水费占消费总支出的比例略高于1%外, 非供水部门的水费率仍低于0.5%. 以居民承受能力最低限水费率2%为目标, 若各部门用水总量保持不变, 水价至少还应有3倍以上的上涨空间, 水价提升不会对经济社会产生大的波动. 大力进行水价改革, 是节约用水的必要和迫切的手段.     

基于Copula函数的水资源供需风险损失模型及其应用

针对传统水资源供需风险损失评价方法无法对供水量和需水量之间复杂的非线性关系进行定量研究,本文首次建立了基于Copula函数的水资源供需风险损失模型.首先基于差分法和原函数存在定理模拟了供水量和需水量的边缘概率分布函数;其次提出了基于非线性优化思想对Copula函数进行参数估计;第三步分别对各种Copula函数进行拟合优度检验和非参数X~2检验,选择最优的Clayton Copula函数模拟供水量和需水量的联合概率分布;最后建立水资源供需风险损失的二重积分表达式.研究结果表明,当不考虑利用外调水和再生水时,2020年北京市水资源供需风险期望损失约为1159.7亿元;利用南水北调水和再生水后,北京市水资源供需风险期望损失约为37.7亿元,下降幅度达96.7%.     

卡通流水生成系统

介绍了一个卡通流水生成系统。在系统中用户先交互画出少量的控制点，再通过选择水波类型以及输入少量参数，系统便可以自动生成与目前电视动画中的卡通流水质量相当动画序列。系统主要包括4个部分：流水路径控制模块，水波类型控制模块，水波以及浪花生成模块。流水路径控制模块根据用户输入的控制点和透视参数生成流水路径控制曲线族以确定流水的路径和水面覆盖范围，水波类型控制模块则定义了卡通流水中常见的水波类型，水波以及浪花生成模块则根据系统内部定义的水波类型生成不同的水波与浪花。该系统可以使普通的用户把复杂的卡通流水手工绘制劳动转化成输入少量的点和参数，从而显著提高卡通动画的生产效率并节约大量纸张。     

海伦黑土区农田水分动态平衡与数值模拟

农田土壤水分动态是作物需水管理的关键。运用水量平衡模型和HYDRUS-1D模型对农田土壤水运移动态进行研究。结果表明农田土壤水分随降水、蒸发变化具有明显的时空分异特性,调节了不同时期作物的需水要求。HYDRUS-1D模型等数值模拟方法的应用为深入揭示农田土壤水分运动规律,协调不同时期农田供水与作物需水之间的矛盾提供了可靠依据。图3,表2,参16。     

水权交易机制及博弈模型研究

针对水权交易市场最常见的买卖双方具有多人的双边交易形式,引入双边拍卖交易模式.首先给出水权拍卖交易过程,建立了不完全信息下的水权交易双方叫价拍卖的贝叶斯博弈模型;设计了水权交易双方叫价拍卖的机制,给出拍卖规则和市场出清规则,给出的机制满足有效性和激励相容性.     

基于博弈论的区域二次配水方案及其改进遗传算法解

结合水权、水市场的基本制度,以及博弈论、遗传算法原理,建立区域二次配水博弈模型,解决完全水权交易方式和行政调节方式下的区域水资源配置问题.阐述基于博弈论的区域二次配水建模思路和方法,在共同竞争模式下促进节余水资源深度利用和区域利益最大化,并根据模型方程特点对遗传算法的编码方案、适应度函数、交叉算子等进行改进,实现面向水权转让优化的模型求解.实验表明:该模型有效的解决供水方与用水方的利益平衡矛盾,并完成区域二次配水中水资源的配置和优化,为管理者决策提供理论参考.     

基于SD方法的水资源有偿使用制度生态经济效应仿真研究——以浙江省为例

文章引入SD方法,以水资源有偿使用制度为例,构建了水资源制度的生态经济效应仿真模型.模型分为五大子系统:人口子系统、经济子系统、水资源自然子系统、水生态环境子系统、水资源制度子系统,包括60多个变量和30多个系统方程.以浙江省2009年为启动年份,模拟了2009到2013的结果,进行了模型验证,然后设置了现状方案及水资源有偿使用三种方案,进行了水资源有偿使用制度仿真模拟研究;结果发现生活用水量、工业用水量、污水排放量、工业万元GDP用水量、工业单方水产出等生态经济效应指标都随着方案的不同有所变化,农村和农业征收水资源费将会推进农村生活用水减少和农业节水,第三产业和工业增加水资源费将会提高水资源经济效应,同时在相同产值情况下会减少污水排放量.     

基于混合遗传算法的区域大系统多目标水资源优化配置模型

针对区域水资源优化配置中重水量轻水质、重国民经济需水轻生态环境需水的特点,基于大系统总体优化配置理论与方法,综合考虑生态环境需水和水质因素,构建了基于混合遗传算法的区域大系统多目标水资源优化配置模型.运用混合遗传模拟退火算法对模型进行求解,将所提配置模型及方法应用于海河流域大清河,计算表明2010年P=50{\%}、75{\%}、95{\%}时不同保证率情况下生活和生态环境需水均能满足需求,系统协调度均大于0.84.