Сочинение на тему Вероятностный анализ оптимального управления складскими площадями

Введение

Наводнение является одним из основных и наиболее частых стихийных бедствий в мире (Jiang et al., 2006). Как показала Всемирная Метеорологическая Организация (ВМО, 2014 г.), штормы и наводнения составляли 79 процентов от общего числа стихийных бедствий в период с 1970 по 2012 гг., Что привело к 54 процентам смертей и 84 процентам экономических потерь. Многие исследователи обнаружили (IPCC, 2014; Saghafian et al., 2010; Jiang et al., 2006; Li, 2011), что наводнения происходили все чаще и демонстрируют тенденцию к увеличению ущерба в последние десятилетия. Глобальные проблемы, такие как изменение климата, рост населения и ухудшение экосистемных услуг, могут также способствовать повышению риска наводнений (ВМО, 2018 г.). Китай богат водными ресурсами, имея значительные реки общей протяженностью 42000 км. Между тем, Китай также является одной из стран, которые больше всего страдают от наводнений в мире с точки зрения как числа погибших, так и экономических потерь.

Карта (рисунок 1), предоставленная ВМО (2014 г.), показывает, что Китай потерял более 100 млрд. долларов в результате стихийных бедствий в период с 1970 по 2012 гг., что в основном связано с наводнениями. С увеличением воздействия вмешательства человека и изменения климата, разнообразие рисков наводнений, таких как более высокий риск прорыва плотины, определяется как новые характеристики риска наводнений (Wan and Wang, 2011). Его длина составляет 1000 км, а площадь бассейна составляет 270000 км2 с населением 170 млн. Человек и в общей сложности 12 млн. Га обрабатываемых земель, что занимает третье место среди всех китайских бассейнов. Годовой сток и осадки в реке Хуай составляют 62,2 млрд. М3 (Gebeyehu et al., 2018) и 875 мм соответственно. Осадки также показывают неравномерное распределение, которое концентрируется в период с июля по сентябрь (70%) и уменьшается с юга (1400-1600 мм) в северные районы (600-700 мм) (Qian et al., 2017). Из-за этих характеристик река Хуай постоянно страдает от наводнений. Например, с 1994 по 2007 годы наводнения происходили десять раз (Gebeyehu et al., 2018). Более того, Jun et al. (2012) обнаружили, что водные ресурсы в реке Хуай довольно чувствительны к изменению климата. Поэтому управление водными ресурсами в реке Хуай сталкивается не только с проблемами текущей ситуации, но и с проблемами на будущее.

Определение проблемы

Как упоминалось выше, многие стихийные бедствия, особенно наводнения, часто происходят в бассейне реки Хуай. Чтобы справиться с наводнениями вместе с проблемами засухи, китайское правительство построило большое количество водных проектов вдоль реки Хуай, таких как ворота и плотины, а также проекты с неструктурными мерами. Среди структурных мер эксплуатация складских площадок может эффективно облегчить ситуацию с наводнениями, храня паводковые воды внутри них, чтобы защитить важные города вниз по течению. Тем не менее, интересы жителей, проживающих в местах хранения, пострадают, так как они используют участки для жилищного и сельскохозяйственного производства. По-видимому, защита районов / городов, расположенных ниже по течению, и минимизация наводнений в зонах хранения являются двумя противоречивыми целями.

Таким образом, существует значительная и неотложная потребность в разработке эффективного и надежного улучшения работы хранилищ для снижения ущерба от наводнений в подверженных наводнениям районах. Некоторые оптимальные стратегии для средней части реки Хуай были предложены в предыдущих исследованиях (Sun, 2016; He, 2017; Mu, 2018) путем моделирования движения воды в русле реки и в зонах хранения. Sun (2016) разработала 1-мерную речную модель HEC-RAS в сочетании с многоцелевым алгоритмом оптимизации NSGA II, в котором зоны хранения моделируются как концептуальные резервуары. Он (2017) сравнил результаты трех различных многоцелевых оптимизированных алгоритмов с той же моделью, что и Sun (2016). Му (2018) обновил функцию оценки ущерба и дополнительно разработал модель 1D-SA на основе рельефа местности, которая распределяет воду с пространственным распределением, и модель 1D-2D. Независимо от того, какие модели или алгоритмы использовались ранее, для них общим является то, что одни и те же данные использовались в качестве граничных условий.

Это гидрограф потока и рейтинговая кривая с 28 июня по 4 сентября 2007 года. Это означает, что результаты модели и предлагаемые стратегии действительны для этого условия потока. Другими словами, неизвестно, хорошо ли работают эти стратегии с другим гидрографом притока. Тестирование производительности стратегий в различных условиях притока может помочь решить эту проблему, и могут быть сгенерированы некоторые обновленные предложения. В настоящее время работа ворот хранилища определяется гидрологическими данными (обычно уровень воды) на близлежащей станции, ссылаясь на правила (Комиссия по рекам Хуайхэ Министерства водных ресурсов, P. R. C., 2004), полученные путем анализа исторических событий. В этих правилах обнаружены некоторые недостатки, главным образом потому, что они пренебрегают технологией прогнозирования. Чтобы быть более конкретными, они уделяют большое внимание малой вероятности наводнения, что приводит к ненужному повреждению в зонах хранения. Тем не менее, в случае сильного дождя, эксплуатация складских помещений не может обеспечить безопасность городов, расположенных ниже по течению. Учитывая эти проблемы, следует разработать адаптивную меру, такую ​​как оперативная схема в реальном времени для работы в зоне хранения, с учетом притока и прогнозирования в восходящем направлении.

Цель и исследовательский вопрос

Цель

Сокращение ущерба от наводнений для экономики, общества и окружающей среды обычно является целью борьбы с наводнениями. В этом тематическом исследовании конфликт существует между защитой города Бэнбу ниже по течению и сохранением средств к существованию в местах хранения, где развиваются местные поселения и сельскохозяйственная деятельность. Таким образом, как сбалансировать интерес между Bengbu и складскими помещениями, нужно ответить в этом исследовании. Кроме того, основываясь на анализе предыдущих исследований (см. Раздел 2), их недостатки (условие единого притока и отсутствие стратегии контроля в реальном времени) должны быть преодолены. В заключение, в этом исследовании будет предпринята попытка улучшить оптимальное управление хранилищами с целью снижения риска наводнений с учетом возможных изменений притока вверх по течению, а также будут изучены возможности работы в режиме реального времени. Подцели определены как

 
• Определить эффективность существующих оптимальных стратегий работы в условиях различных паводковых гидрографов, идущих вверх по течению;

 

• Определить возможные улучшения оптимальных стратегий работы с учетом неопределенности гидрографов паводков, поступающих вверх по течению; и

 

• Предложить первоначальный вариант эксплуатации зон хранения в режиме реального времени, учитывая неопределенность гидрографа наводнения, поступающего из верхнего течения.