水资源系统的模糊-随机规划与多判据决策分析

本研究将致力流域综合管理系统的不确定性和复杂性研究。通过随机分析、模糊数学、多元分析和风险评价等方法的引入，开发一套能处理多重不确定性的优化方法，并将开发的方法用于流域水资源、水环境的管理。具体研究内容包括：（1）深入分析系统种种不确定性因子以及它们之间的复杂互动响应关系，开发一套基于模糊、随机和区间分析的多目标多阶段多情景的最优化方法体系，该方法体系可以有效地在时间、空间上充分考虑双重或多重不确定因素；（2）开发不确定性条件下多阶段水资源分配优化模型及多阶段跨流域跨地区水资源调配优化模型，建立不确定性条件下流域综合管理系统，提高我国在流域层次水资源开发与利用的调控管理能力；（3）开发基于模糊理论的多判据决策分析与智能专家知识系统的后模型分析体系，实现对不可定量信息的综合分析，从而为提高流域综合管理水平、降低决策风险提供科学支持。

水资源系统是一个复杂的巨系统，其包含了多个子系统，且每个子系统内部又包含众多组分。总系统、各级子系统及其组分之间存在着复杂的互动响应关系。同时，各系统的交互响应作用都具有各自的时空演变特征与规律，由此表现出异质性。这些都使得流域系统呈现异常纷繁复杂的动态性、实时性、多目标性、非线性以及不确定性等特征。为了正确认识和把握这种多层次的复杂性，以及综合有效地反映众多子系统及其组分之间的互动关系，项目选取塔里木河流域为依托展开了系列研究。项目从系统特征辨识和不确定性分析入手，在数据采集分析与模拟预测结果的基础上，应用随机分析、模糊数学、多元分析和风险评价等方法，开发了一套多阶段能处理多重不确定性的优化方法并用于塔里木河流域综合管理。具体而言，项目开展的研究工作包括：（1）基于塔里木河流域的水文水资源现状，通过大量的数据收集、现场观测、野外考察和文献查阅等，开发了一套系统复杂性辨识方法，对流域的自然、社会经济和环境条件进行了剖析；同时，通过采用传统技术与高新技术相结合的方式，对时空变化较大的一系列流域数据如土地利用、植被覆盖、土壤条件、水文气象等进行有效的收集和管理。（2）深入分析了流域系统种种不确定性因子以及它们之间的复杂互动响应关系，开发了一套基于模糊随机分析的多阶段最优化方法体系，该方法体系可以有效地在时间、空间上充分考虑双重或多重不确定因素。（3）开发了不确定性条件下多阶段水资源配置优化模型，形成了开孔河流域水资源优化配置和调度的模型管理体系，该模型体系不但能够有效处理系统中存在的双重或多重不确定性信息，还能够有效反映流域系统水资源配置的经济规模效应和水资源短缺的边际效应，并获取整体最优。（4）针对大量相互冲突的目标或决策方案，开发了基于模糊理论的多判据决策后优化分析技术，实现了对各种优化方案的系统分析，从而获取了最佳妥协方案并降低了决策风险。研究成果不仅在国际SCI杂志上发表（已发表SCI论文22篇），而且为解决干旱区流域水资源利用与调配、生态环境恢复和保护、产业发展等实际问题提供了决策支持。此外，研究成果可通过进一步拓展应用于其它流域的综合管理，为解决我国水资源开发与管理一系列实际问题科学、高效的决策提供强有力的理论基础和应用支撑。