经济能源安全耦合模型

1、经济经济能源安全耦合能源安全耦合模型项目论证模型项目论证能源安全能源安全经济经济能源安全能源安全耦合系统模型耦合系统模型量化准则及量化指标体系量化准则及量化指标体系 123经济安全与能源安全经济安全与能源安全主要内容主要内容4量化方法量化方法 5应用实例应用实例 能源安全能源安全1 1 能源安全的概念及由来能源安全的概念及由来 2 2 经济经济能源安全耦合系统模型能源安全耦合系统模型经济经济能源安全耦合系统能源安全耦合系统 在经济在经济能源安全耦合系统中，各部分的功能源安全耦合系统中，各部分的功能与关系如下：能与关系如下： （1 1）经济系统和能源系统是一国经济）经济系统和能源系统是一国经济社

2、会系社会系统赖以存在和发展的物质基础，其为经济社会统赖以存在和发展的物质基础，其为经济社会发展提供持续不断的自然能源。发展提供持续不断的自然能源。 （2 2）经济）经济社会系统在发展的同时，通过消耗能源，降低社会系统在发展的同时，通过消耗能源，降低经济系统和能源系统的承载能力。经济系统和能源系统的承载能力。 （3 3）能源系统在经济）能源系统在经济社会系统和经济系统之间起到纽带社会系统和经济系统之间起到纽带作用。从能源利用的可持续性上能够直接反映出作用。从能源利用的可持续性上能够直接反映出“人与自人与自然然”的协调关系。能源的可持续利用必须同经济社会的发的协调关系。能源的可持续利用必须同经济社

3、会的发展和经济保护相结合。展和经济保护相结合。 （4 4）在经济）在经济能源复合系统中，任一个子系统出现问题都能源复合系统中，任一个子系统出现问题都会危机到其他子系统的发展，而且问题会通过反馈作用加会危机到其他子系统的发展，而且问题会通过反馈作用加以放大和扩展，最终导致整个大系统的衰退。以放大和扩展，最终导致整个大系统的衰退。 经济经济能源安全耦合系统关系图能源安全耦合系统关系图 水 资 源 系 统社 会 经 济 系 统生 态 环 境 系 统人 口经 济社 会水 资 源 供 给 系 统 森 林 、 草 场 、 河 湖 、土 地 、大 气 、矿 物 资 源 水 资 源 生 成 系 统资源、环境污

4、染、补偿工程基础生态环境用水水文基础水资源经济系统经济系统经济经济社会系统社会系统能源配置系统能源配置系统能源循环系统能源循环系统2 2 耦合系统互动关系量化模型耦合系统互动关系量化模型经济经济能源安全耦合系统模型建模方法能源安全耦合系统模型建模方法 将经济安全系统模型和能源安全系统模型放在一起，将经济安全系统模型和能源安全系统模型放在一起，进行耦合计算。进行耦合计算。其基本思路是：逐个箱体（计算单元）采其基本思路是：逐个箱体（计算单元）采用子模型循环迭代，直至误差小于某一预定值，终止迭代。用子模型循环迭代，直至误差小于某一预定值，终止迭代。 耦合系统动力学模型（耦合系统动力学模型（SEWED

5、SEWED）（1 1）经济社会指标作为因变量的动力学方程）经济社会指标作为因变量的动力学方程 人口：人口：P P)()()()(4321trtrtrtrPdtdP00PPtttPPGGGPWPEtPtbWWWtaQP),(,)(,)(min）（出入( (初始条件）初始条件）（在预定生活水平下（如小康水平、中等发达水平等），（在预定生活水平下（如小康水平、中等发达水平等），对人口的约束）对人口的约束） 式中，式中，PP人口总数；人口总数；tt时间变量（时间变量（ t=1t=1，2 2，3 3，）；）； tt时段出生率；时段出生率； tt时段死亡率；时段死亡率； t t时段迁入率；时段迁入率； t

6、t时段迁出率；时段迁出率； 时刻的人口总时刻的人口总数；数； 生活可利用能源量；生活可利用能源量； tt时段预定生活水平时段预定生活水平下的人均最小需水量；下的人均最小需水量； 粮食产量；粮食产量； 从外区域调从外区域调入的粮食总量；入的粮食总量； 向外区域调出的粮食总量；向外区域调出的粮食总量； tt时段预定生活水平下的人均粮食最低标准；时段预定生活水平下的人均粮食最低标准； 人口政人口政策约束指标；策约束指标； 人均生活耗能约束指标。人均生活耗能约束指标。)(1tr)(2tr)(3tr)(4tr0P0tWPQ)(taPGW入GW出GW)(tbP)(tPPtE工业总产值：工业总产值： IY)

7、(1tkYdtdYII00IttIYY)(taQYIWII（初始约束）（初始约束）（能源对工业增长的约束）（能源对工业增长的约束） 式中，式中， 工业总产值；工业总产值； tt时段工业增长率（减小时段工业增长率（减小率为负）；率为负）； 时刻的工业总产值；时刻的工业总产值； 工业可利工业可利用能源量；用能源量； tt时段工业万元产值利用能源量。时段工业万元产值利用能源量。IY)(1tk0IY0tWIQ)(taI农业总产值：农业总产值： AY)(2tkYdtdYAA00AttAYY)(,)(mintcAtaQYAAAWAA（初始条件）（初始条件）（能源对农业增长的约束）（能源对农业增长的约束）

8、式中，式中， 农业总产值；农业总产值； tt时段农业增长率（减小率时段农业增长率（减小率为负）；为负）； 时刻的农业总产值；时刻的农业总产值； 农业可利用能农业可利用能源量；源量； t t时段农业万元产值利用能源量；时段农业万元产值利用能源量； 耕地面耕地面积；积； tt时段单位耕地面积的产值。时段单位耕地面积的产值。 AY)(2tk0AY0tWAQ)(taAAA)(tcA（2 2）经济社会活动对能源系统影响的中间变量）经济社会活动对能源系统影响的中间变量人口人口)(iiiPPPMtePdtdM（能源的消耗）（能源的消耗） 式中，式中， 第第i i种能源用于人的生活消耗量；种能源用于人的生活消

9、耗量； tt时时段人均消耗能源量；段人均消耗能源量； 能源可再生量（不可再生能源能源可再生量（不可再生能源为为0 0）；）；iPM)(teiPiPM工业工业)(iiiIIIIMteYdtdM（能源的消耗）（能源的消耗） 式中，式中， 第第i i种能源用于工业消耗量；种能源用于工业消耗量； tt时段万元时段万元工业产值消耗能源量；工业产值消耗能源量； 能源可再生量（不可再生能能源可再生量（不可再生能源为源为0 0）；）；iIM)(teiIiIM农业农业)(iiiAAAAMteYdtdM（能源的消耗）（能源的消耗） 式中，式中， 第第i i种能源用于农业消耗量；种能源用于农业消耗量； tt时段万时

10、段万元农业产值消耗能源量；元农业产值消耗能源量； 能源可再生量（不可再生能源可再生量（不可再生能源为能源为0 0）；）；iAM)(teiAiAM综合以上方程式，得到能源消耗总量方程为：综合以上方程式，得到能源消耗总量方程为：iiiAIPiMMMM（3 3）经济系统模型与能源系统模型的耦合）经济系统模型与能源系统模型的耦合 从以上模型方程可以看出：从以上模型方程可以看出： （1 1）在经济社会指标作因变量的动力学方程中，自变量含）在经济社会指标作因变量的动力学方程中，自变量含能源、经济指标（如能源利用量等）；能源、经济指标（如能源利用量等）； （2 2）在经济社会活动对能源系统影响的中间变量方程

11、中，）在经济社会活动对能源系统影响的中间变量方程中，表达了能源消耗因素。这些中间变量又是能源表达了能源消耗因素。这些中间变量又是能源经济系统经济系统模型的自变量。模型的自变量。耦合计算与说明耦合计算与说明耦合计算的基本思路：耦合计算的基本思路： 利用计算机强大的计算功能，从利用计算机强大的计算功能，从t t0 0时刻开始，采用时刻开始，采用逐个模型循环迭代计算，直至误差小于某一预定值，终逐个模型循环迭代计算，直至误差小于某一预定值，终止迭代，完成止迭代，完成t t0+10+1时刻计算，得到时刻计算，得到t t0+10+1时刻状态变量计算时刻状态变量计算结果。再按照同样方法，计算下一时刻结果。直

12、至到目结果。再按照同样方法，计算下一时刻结果。直至到目标时刻标时刻t t终止。终止。需要说明的是：需要说明的是： 针对具体区域，选择的主要量化指标各异，需要具体针对具体区域，选择的主要量化指标各异，需要具体对待，但相应的动力学方程基本形式相似；对待，但相应的动力学方程基本形式相似； 模型参数的获得有多种途径，比如，预先人为确定、模型参数的获得有多种途径，比如，预先人为确定、其他方程推算、系统识别等；其他方程推算、系统识别等； 微分方程模型的计算有多种途径，一种是针对简单的微分方程模型的计算有多种途径，一种是针对简单的微分方程，可以采用精确解计算；一种是采用数值方微分方程，可以采用精确解计算；一

13、种是采用数值方法近似计算。法近似计算。 能源模型能源模型能源安全量化准则及量化指标体系能源安全量化准则及量化指标体系能源安全准则能源安全准则 能源安全量化研究需要考虑的基本准则：能源安全量化研究需要考虑的基本准则： 可承载。可承载。可持续。可持续。1 1 能源安全量化指标体系能源安全量化指标体系1.1 1.1 指标体系的建立原则指标体系的建立原则 要在众多指标中选择那些最灵敏、可度量且内涵要在众多指标中选择那些最灵敏、可度量且内涵丰富的主导性指标作为评价因子，应遵守以下原则：丰富的主导性指标作为评价因子，应遵守以下原则： （1 1）科学性原则；（）科学性原则；（2 2）完整性原则；（）完整性原

14、则；（3 3）可操作性）可操作性原则；（原则；（4 4）主导性原则；（）主导性原则；（5 5）独立性原则；（）独立性原则；（6 6）动）动态性原则。态性原则。 1.2 1.2 指标体系的筛选方法指标体系的筛选方法指标体系的筛选方法有：指标体系的筛选方法有：（1 1）频度统计法、理论分析法和专家咨询法筛）频度统计法、理论分析法和专家咨询法筛选指标。选指标。（2 2）主成分分析法和独立性分析法筛选指标。）主成分分析法和独立性分析法筛选指标。1.3 1.3 能源安全指标体系能源安全指标体系 能源安全的指标体系是一个多层次的复杂结能源安全的指标体系是一个多层次的复杂结构体系。根据系统结构关系，可将其分

15、为三大类：构体系。根据系统结构关系，可将其分为三大类：经济社会指标、能源指标和综合性指标。经济社会指标、能源指标和综合性指标。 能源安全指标体系结构框图能源安全指标体系结构框图 能源安全的量化方法能源安全的量化方法 基于基于“社会净福利函数社会净福利函数”的量化方法的量化方法 社会净福利函数，也称为净经济福利。社会净福利函数，也称为净经济福利。其计算公式如下：其计算公式如下：TkCTkGTkW,第第T T个时段选择第个时段选择第k k个方案时所对应的净福利；个方案时所对应的净福利；第第T T个时段选择第个时段选择第k k个方案时所对应的个方案时所对应的GDPGDP；TkW,TkG,TkC,第第

16、T T个时段选择第个时段选择第k k个方案时恢复经济个方案时恢复经济能源系统良能源系统良性循环所需的支出，其值包括能源系统破坏所造成的经性循环所需的支出，其值包括能源系统破坏所造成的经济损失。济损失。 根据能源安全的概念和基本目标，能源安全应遵循以根据能源安全的概念和基本目标，能源安全应遵循以下准则：效益最大化、可生存、可承载和可持续。其量化下准则：效益最大化、可生存、可承载和可持续。其量化方法如下：方法如下：（1 1）效益最大化。）效益最大化。 效益最大化用效益最大化用N N时段内净福利最大表示。即：时段内净福利最大表示。即：NTTrTkWMax11, 式中：式中： 表示第表示第T T个时段

17、选择第个时段选择第k k个方案时所个方案时所对应的净福利；对应的净福利；T T 从现在到未来的一个时段（时段的从现在到未来的一个时段（时段的大小主要依据研究系统的规模、复杂程度以及可预测期的大小主要依据研究系统的规模、复杂程度以及可预测期的长短而定）。长短而定）。T T 的取值为的取值为1,2,1,2,N N ；N N 系统可有效预系统可有效预测的最大时段个数（如每测的最大时段个数（如每5 5年为一个时段，年为一个时段，3030年预测期内年预测期内N N=6=6）；）；k k 第第T T个时段的第个时段的第k k个方案；个方案；r r 第第T T个时段个时段的贴现率。的贴现率。TkW,（2 2

18、）可生存。）可生存。 针对能源安全研究的问题，可生存的量化如下：针对能源安全研究的问题，可生存的量化如下：min,gTkgmin,WlTkWl（对经济社会系统的要求）（对经济社会系统的要求）（对能源系统的要求）（对能源系统的要求） 式中：式中： 第第T T个时段选择第个时段选择第k k个方案时所对应的个方案时所对应的人均人均GDPGDP； 满足当前人们最低生活标准所需的人均满足当前人们最低生活标准所需的人均GDPGDP； 第第T T个时段选择第个时段选择第k k个方案时所对应的生个方案时所对应的生活总需求能源量；活总需求能源量； 满足人们的生理与生活所需的满足人们的生理与生活所需的最小能源需求

19、量；最小能源需求量；Tkg,mingTkWl,minWl（3 3）可承载。）可承载。其量化方法如下：其量化方法如下： maxWkWx WecTkW,（能源承载能力）（能源承载能力）（环境承载能力）（环境承载能力） 式中：式中： 能源总需求量；能源总需求量； 最大可供能最大可供能源量；源量； 对应环境承载能力阈值的净福利。对应环境承载能力阈值的净福利。WxmaxWkWec（4 4）可持续。）可持续。 各个子系统安全的量化方法如下：各个子系统安全的量化方法如下： TkRTkWTkRTkW,1,1,TkRTkRTkWTkW,1,1,TkWTkWuse,sup（经济社会系统）（经济社会系统）（能源系统

20、）（能源系统） 式中：式中： 第第T T个时段选择第个时段选择第k k个方案时所对应的个方案时所对应的人口总数；人口总数； 第第T T个时段选择第个时段选择第k k个方案时系统能个方案时系统能源总需求量；源总需求量； 第第T T个时段选择第个时段选择第k k个方案时系统个方案时系统总可供能源量；总可供能源量；能源总需求量与总可供能源量两者能源总需求量与总可供能源量两者之间的匹配调节值；之间的匹配调节值；TkR,TkWuse,TkW,sup 将效益最大化作为能源安全的目标函数，可生存、可将效益最大化作为能源安全的目标函数，可生存、可承载、可持续作为能源安全的约束条件，便可构造出能源承载、可持续作

21、为能源安全的约束条件，便可构造出能源安全的一般数学模型，如下：安全的一般数学模型，如下：NTTrTkWMax11,min,gTkgmin,WlTkWlmin,EqTkEqmaxWkWx WecTkW,TkRTkRTkWTkW,1,1,TkWTkWuse,supTkEqTkEq,1,目标函数：目标函数：约束条件：约束条件：（效益最大化）（效益最大化）（可生存）（可生存）（可承载）（可承载）（可持续）（可持续）基于基于“发展综合指标测度发展综合指标测度”（DDDD）的量化方法）的量化方法（1 1）“可承载可承载”程度的量化方法程度的量化方法本文采用模糊数学中的隶属度对其进行量化。本文采用模糊数学中

22、的隶属度对其进行量化。 假如反映可承载能力的因子有多个。现考察任一指标假如反映可承载能力的因子有多个。现考察任一指标e e，其对应的隶属度为，其对应的隶属度为(e),(e),称作单指标（或单因子）称作单指标（或单因子）e e可可承载隶属度，它是对可承载程度的一种度量。承载隶属度，它是对可承载程度的一种度量。 为了无量纲化以及能使单因子间互相比较，采用下面为了无量纲化以及能使单因子间互相比较，采用下面的指标转换：的指标转换： 对于单因子指标对于单因子指标e e，选定可承载限度，选定可承载限度e e0 0，当，当e e越大，可承越大，可承载程度也越大时（如人均粮食产量），定义载程度也越大时（如人均

23、粮食产量），定义 ；当；当e e越大，可承载程度越小时（如能源储量），定义越大，可承载程度越小时（如能源储量），定义 。0exeeex0 对于某单因子在对于某单因子在T T时刻指标时刻指标 ，描述的可承载程度，描述的可承载程度为为 （隶属函数可根据具体情况选定）。那么，由（隶属函数可根据具体情况选定）。那么，由多个因子组成的整个系统的可承载隶属程度描述如下：多个因子组成的整个系统的可承载隶属程度描述如下：)(TYi)(TYiLI11)()(niiaLITYTLIi 式中，式中，n n1 1系统有系统有n n1 1个因子被考虑是否可承载；个因子被考虑是否可承载；LI(T)LI(T)系统在系统在T

24、 T时段可承载隶属度；时段可承载隶属度； 第第i i个因子的指数权个因子的指数权重。可根据因子的重要程度给重。可根据因子的重要程度给 赋值。赋值。iaia（2 2）“有效益有效益”的量化方法的量化方法 首先要区分两个概念：经济增长和经济发展。经首先要区分两个概念：经济增长和经济发展。经济增长是指一个国家或地区人均生产或人均收入的增济增长是指一个国家或地区人均生产或人均收入的增加，是一个偏重于数量的概念。经济发展是一个既包加，是一个偏重于数量的概念。经济发展是一个既包括数量又包括质量提高的概念，即常说的发展的概念。括数量又包括质量提高的概念，即常说的发展的概念。 经济增长指标经济增长指标EG(T

25、)EG(T) 取经济学指标（如，国民生产总值、工农业总产取经济学指标（如，国民生产总值、工农业总产值、人均国民生产总值等）值、人均国民生产总值等）SPSP，设初始年，设初始年SPSP值为基准值为基准值值SPSP0 0。为了使数据无量纲化，可以将指标进行初始。为了使数据无量纲化，可以将指标进行初始化，即令化，即令 。 0)(SPTSPx 用下面的隶属函数（也可据具体情况另选）来量用下面的隶属函数（也可据具体情况另选）来量化表示经济增长指标：化表示经济增长指标：axaxTEG)( 式中，式中， 为待定系数。关于系数为待定系数。关于系数 的说明可参见有关的说明可参见有关文献（左其亭、陈曦，文献（左其

26、亭、陈曦，20032003）。）。aa经济发展指标经济发展指标发展综合指标测度发展综合指标测度DD(T) DD(T) 发展综合指标测度发展综合指标测度DD(T)DD(T)的量化方法为：的量化方法为： 21)()()(TLITEGTDD 式中，式中， 是分别给定的经济增长是分别给定的经济增长EG(T)EG(T)、可承载、可承载LI(T)LI(T)的指数权重。可根据其重要程度给的指数权重。可根据其重要程度给 赋值。赋值。21,21,能源安全的目标函数能源安全的目标函数效益最大效益最大(BTI)(BTI) 令令BTI= BTI= ，称，称BTIBTI为目标函数值。能源安为目标函数值。能源安全要求发展

27、给人类带来尽可能大的效益，可以用目标函全要求发展给人类带来尽可能大的效益，可以用目标函数值最大来衡量。即：数值最大来衡量。即：NTDDNT1)(Max(BTI)= NTNTDDMax1)(（3 3）“可持续可持续”准则的量化及能源安全态势的判定准则的量化及能源安全态势的判定 对于发展综合指标测度对于发展综合指标测度DD(T)DD(T)，“可持续可持续”定义为：定义为：DD(T)DD(T-1) DD(T)DD(T-1) 令令 （如果（如果T=1T=1，约定，约定x=1x=1）。）。 ) 1()(TDDTDDx 按照可持续定义，给出按照可持续定义，给出T T时段相对时段相对T-1T-1时段发展持续

28、时段发展持续提高的隶属函数（也可据具体情况另选），如下式提高的隶属函数（也可据具体情况另选），如下式：111)(xxxTDDSU 定义全时段发展相对可持续性的隶属度（简称态势定义全时段发展相对可持续性的隶属度（简称态势隶属度）为：隶属度）为：01( )NNNSUTDD TSDDT= 式中，式中，NN整个时段个数（如整个时段个数（如N N年）；年）；N N0 0是选定的是选定的常数（如常数（如5 5，1010，N N）。）。 依据实际资料作出发展综合指标测度依据实际资料作出发展综合指标测度DD(T)DD(T)曲线图。曲线图。根据该图就可以判定发展是不是能源安全，发展的态势如根据该图就可以判定发展

29、是不是能源安全，发展的态势如何，以及研究区的发展水平，进而优选能源安全途径。何，以及研究区的发展水平，进而优选能源安全途径。能源安全判别曲线示意图能源安全判别曲线示意图 DD(T)1.00.20123T1T能源安全优化模型能源安全优化模型目标函数目标函数 要求表征发展的目标函数要求表征发展的目标函数BTIBTI值达到最大。即，在值达到最大。即，在某一特定的时段，在满足一定条件下，使某一特定的时段，在满足一定条件下，使N N个时段的总个时段的总效益达到最大（即效益达到最大（即BTIBTI最大）。于是，有目标函数：最大）。于是，有目标函数：Max(BT1)=)(1NTDDMaxN

30、T约束条件约束条件约束条件包括：约束条件包括： 可承载；可承载； 可持续；可持续； 经济经济社会社会水能源水能源生态耦合系统结构关系约束；生态耦合系统结构关系约束； 其他约束条件其他约束条件模型求解方法模型求解方法 能源安全优化模型是一个十分复杂的多能源安全优化模型是一个十分复杂的多阶段非线性优化模型。针对这样一种复杂的阶段非线性优化模型。针对这样一种复杂的优化模型，现阶段比较常用的求解方法包括：优化模型，现阶段比较常用的求解方法包括：数值解技术数值解技术和和计算机模拟技术计算机模拟技术。 13.5.1 13.5.1 博斯腾湖流域水资源管理面临的挑战博斯腾湖流域水资源管理面临的挑战13.5 1

31、3.5 应用实例应用实例 在博斯腾湖及其流域水资源管理过程中，有在博斯腾湖及其流域水资源管理过程中，有以下几点疑问需要回答。以下几点疑问需要回答。应该如何合理控制开都河农田引水量？应该如何合理控制开都河农田引水量？地下水开采量应控制在什么样标准为宜呢？地下水开采量应控制在什么样标准为宜呢？如何控制宝浪苏木东、西支分水比？如何控制宝浪苏木东、西支分水比？ 如何控制大湖水位为最佳？如何控制大湖水位为最佳？ 如何控制博斯腾湖大湖泵站的抽水量既满足大湖水如何控制博斯腾湖大湖泵站的抽水量既满足大湖水体体“抽盐补淡，淡化水体抽盐补淡，淡化水体”的需要，又满足向孔雀的需要，又满足向孔雀河输水和经济发展的要求

32、？河输水和经济发展的要求？ 13.5.2 13.5.2 量化指标的选取与定量描述方法量化指标的选取与定量描述方法选取的指标包括：选取的指标包括：人口总数（属于人口总数（属于“社会社会”指标）。指标）。 工农业总产值（属于工农业总产值（属于“经济经济”指标）。指标）。粮食总产量（侧面反映粮食总产量（侧面反映“土地资源土地资源”、“水资源水资源”指标）。指标）。博斯腾湖水体矿化度（属于博斯腾湖水体矿化度（属于“水环境水环境”指标）。指标）。芦苇总生产量（属于芦苇总生产量（属于“生态环境生态环境”指标）。指标）。（农业、工业、生活用水）水资源分配量。（农业、工业、生活用水）水资源分配量。 13.5.

33、3 13.5.3 博斯腾湖流域博斯腾湖流域1986198619971997年指标量化结果及年指标量化结果及可持续发展态势判别可持续发展态势判别 根据博斯腾湖流域根据博斯腾湖流域1986198619971997年社会、经济、资源、环年社会、经济、资源、环境有关指标，按照上面介绍的量化方法和计算公式，来定量境有关指标，按照上面介绍的量化方法和计算公式，来定量描述量化指标，判定该流域的可持续发展态势。计算的量化描述量化指标，判定该流域的可持续发展态势。计算的量化值曲线如下图所示，目标函数值值曲线如下图所示，目标函数值BTI=0.523BTI=0.523，态势隶属度，态势隶属度SDDT=0.613SD

34、DT=0.613。 博斯腾湖流域可承载隶属度博斯腾湖流域可承载隶属度LI(T)LI(T)变化曲线图变化曲线图 00.81198619871988198919901991199219931994199519961997年LI(T)值博斯腾湖流域经济增长指标博斯腾湖流域经济增长指标EG(T)EG(T)变化曲线图变化曲线图 00.81198619871988198919901991199219931994199519961997年EG(T)值博斯腾湖流域发展测度博斯腾湖流域发展测度DD(T)DD(T)变化曲线图变化曲线图00.8119861987

35、1988198919901991199219931994199519961997年DD(T)值 13.5.4 13.5.4 博斯腾湖流域可持续水资源管理优博斯腾湖流域可持续水资源管理优化模型化模型 目标函数目标函数目标函数采用下式：目标函数采用下式：Max(BTI)=)(1NTDDMaxNT(13.5.1)(13.5.1) 约束条件约束条件 可承载可承载LI(T)0.8， TT1 (13.5.2)(13.5.2) 可持续可持续 SDDT0.8 (13.5.3)(13.5.3) 决策变量的约束决策变量的约束QLLO+QBLO10

36、104 向孔雀河输水量大小的控制。向孔雀河输水量大小的控制。 (13.5.4)(13.5.4) 式中，式中，Q QLLOLLO，Q QBLOBLO分别为小湖、大湖的出流量（即分别为小湖、大湖的出流量（即达吾堤闸出流、西泵站扬水）。达吾堤闸出流、西泵站扬水）。大湖水位大湖水位HBLHBL的控制。的控制。 1044.5HBL1047.5 (13.5.5)(13.5.5) 全流域水资源系统变化的约束全流域水资源系统变化的约束 也就是，把综合反映水文也就是，把综合反映水文生态相互关系的生态相互关系的SubMod(Q,C,E)SubMod(Q,C,E)模型嵌入到管理模型中，即模型嵌入到管理模型中，即Su

37、bMod(Q,C,E) (13.5.6)(13.5.6) 经济经济社会系统动态变化约束社会系统动态变化约束 也就是把经济也就是把经济社会系统模型嵌入到管理模型社会系统模型嵌入到管理模型中，即中，即SubMod(SESD) (13.5.7)(13.5.7) 模型表达式模型表达式 博斯腾湖流域可持续水资源管理优化模型。博斯腾湖流域可持续水资源管理优化模型。 )(BTIMaxSDDT0.8QLLO+QBLO101041044.5HBL1047.5 SubMod(Q,C,E)SubMod(SESD) 目标函数：目标函数：约束条件：约束条件：（）（） 13.5.5 13

38、.5.5 博斯腾湖流域未来可持续水资源管理决策博斯腾湖流域未来可持续水资源管理决策方案方案 方案设计及控制变量选择方案设计及控制变量选择 为了寻找博斯腾湖流域可持续水资源管理的途为了寻找博斯腾湖流域可持续水资源管理的途径，需要优选几个主要控制变量的取值。根据博斯径，需要优选几个主要控制变量的取值。根据博斯腾湖流域具体实际，选择了腾湖流域具体实际，选择了1818个方案。其中，变化个方案。其中，变化控制变量人为选择了控制变量人为选择了1717个方案，方案个方案，方案1818是计算机搜是计算机搜索的最优方案（左其亭等，索的最优方案（左其亭等，20032003）。）。

39、 代表方案结果分析代表方案结果分析 方案方案1 1：按现状发展趋势进行预测、计算、评价。：按现状发展趋势进行预测、计算、评价。计算结果（目标函数值计算结果（目标函数值BTI=0.782BTI=0.782，态势隶属度，态势隶属度SDDT=0.156SDDT=0.156）表明，发展态势是恶性态势，该方案为）表明，发展态势是恶性态势，该方案为不可选方案。不可选方案。 这里只列出三个有代表方案计算结果，分析这里只列出三个有代表方案计算结果，分析如下。如下。 方案方案1414：为了和优选方案进行对比，选出一个：为了和优选方案进行对比，选出一个较差方案。计算结果为：较差方

40、案。计算结果为： 方案方案1818：由计算机优选，得到最优方案。计算：由计算机优选，得到最优方案。计算结果为：结果为：目标函数值目标函数值BTI=0.920BTI=0.920，态势隶属，态势隶属SDDT=0.986SDDT=0.986。目标函数值目标函数值BTI=0.789BTI=0.789，态势隶属，态势隶属SDDT=0.573SDDT=0.573。 博斯腾湖博斯腾湖1998-20211998-2021年三个代表方案年三个代表方案DD(T)DD(T)曲线图曲线图 00.8119981999200020012002200320042005200620072008200920102011201220132014201520162017201820192020年DD(T)值方