突发事件下城市应急供水风险评估与动态决策

摘要

水资源是工农业生产和居民生活的必不可少的重要资源，而城市供水系统是保证满足这些用户用水需求的关键设施，被称为城市生命线工程之一。然而现实生活中，频繁发生的突发事件（如地震、暴雨等）严重威胁着城市供水系统的正常运行，进而影响城市的正常生产活动，常常带来不可估量的损失。因此对城市供水系统进行全面、系统的风险分析，制定应急供水对策就显得非常重要。
　　本文基于不确定理论，针对突发事件，采用不确定风险分析和可靠性分析方法对城市供水系统进行风险评估;建立相关机会目标规划模型，极大化事件发生可能性;为决策者进行风险评估与制定应急供水方案提供基础。主要研究内容如下:
　　第一，引入不确定测度度量突发事件发生的可能性;将供水量假设为不确定变量，构建不确定环境下的供水损失函数;结合不确定可靠性分析和马尔科夫潜在影响模型计算系统脆弱性。在此基础上，定义供水系统损失函数，构建供水量为不确定变量的城市供水系统风险评估模型。其次将供水量和需水量同时假设为不确定变量，构建多因素的不确定环境下的供水损失函数;在已定义的供水系统损失函数的基础上，构建需水量和供水量均不确定的城市供水系统风险评估模型。
　　第二，在突发事件造成供水不足，进而导致多个用户的用水需求不能同时满足的情况下，根据轻重缓急，制定供水优先结构;建立相关机会目标规划模型，极大化满足用户用水需求的可能性，并设计混合智能算法求解所建模型。
　　第三，针对突发事件，利用构建的城市供水系统风险评估模型，对邯郸市供水系统进行风险分析;随后将相关机会目标规划模型应用到邯郸市应急供水规划中，确定最优应急供水配置方案。
　　本文的研究将进一步推进和完善风险评估理论的发展，拓宽不确定风险和不确定规划的应用范围，为城市供水系统风险评估和应急供水提供理论基础和决策依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 城市供水系统风险评估的研究现状

1．2．2 城市应急供水的研究现状

1．3 本文的研究内容

1．4 本文的创新点

第2章 理论基础

2．1 不确定理论

2．1．1 不确定测度

2．1．2 不确定变量

2．1．3 不确定分布

2．1．4 不确定变量的独立性与运算法则

2．2 不确定风险分析

2．3 不确定可靠性分析

2．4 马尔科夫潜在影响模型

2．5 本章小结

第3章 城市供水系统风险评估模型

3．1 城市供水系统风险评估

3．1．1 城市供水突发事件

3．1．2 传统风险评估模型

3．2 供水量为不确定变量的城市供水系统风险评估模型

3．2．1 事件发生可能性分析

3．2．2 供水量为不确定变量的缺水率函数

3．2．3 系统脆弱性分析

3．2．4 城市供水系统风险评估模型

3．2．5 单变量城市供水系统风险分析

3．3 需水量和供水量均不确定的城市供水系统风险评估模型

3．3．1 需水量和供水量均不确定的缺水率函数

3．3．2 改进的城市供水系统风险评估模型

3．3．3 双变量城市供水系统风险分析

3．4 本章小结

第4章 不确定环境下相关机会目标规划模型

4．1 相关机会目标规划模型

4．2 混合智能算法

4．2．1 不确定模拟

4．2．2 遗传算法

4．2．3 人工神经网络

4．2．4 混合智能算法

4．3 本章小结

第5章 实例分析

5．1 研究对象介绍

5．2 供水量为不确定变量的城市供水系统风险评估模型的应用

5．2．1 串联供水系统风险分析

5．2．2 并联供水系统风险分析

5．2．3 一般供水系统风险分析

5．3 需水量和供水量均不确定的城市供水系统风险评估模型的应用

5．3．1 串联供水系统风险分析

5．3．2 并联供水系统风险分析

5．3．3 一般供水系统风险分析

5．4 相关机会目标规划模型的应用

5．5 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果