基于不確定條件下海水淡化系統(tǒng)管理的模糊魯棒優(yōu)化規(guī)劃模型的開發(fā)和應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間:2021-12-10 13:24
當(dāng)前由于人口急劇增長(zhǎng)、氣候變化、城市化和工業(yè)化的快速發(fā)展,以及現(xiàn)有淡水資源嚴(yán)重污染等原因,導(dǎo)致全球的各地區(qū)都存在著不同程度的水資源缺乏的問(wèn)題。海水淡化是現(xiàn)在解決水資源短缺最有潛力的方法之一,有效的海水淡化系統(tǒng)管理規(guī)劃方案可以更有效率的緩解用水危機(jī)。在現(xiàn)實(shí)中有關(guān)海水淡化系統(tǒng)管理的各個(gè)方面會(huì)受不確定的影響,現(xiàn)有的針對(duì)海水淡化系統(tǒng)管理所開發(fā)的優(yōu)化方法可解決的不確定種類較少、方法的可適用范圍有限,且不能保證所得到的優(yōu)化方案的最優(yōu)性。因此,為了彌補(bǔ)海水淡化系統(tǒng)管理優(yōu)化方法的不足,有必要開發(fā)全新的優(yōu)化方法,為決策者提供有效地決策支持。首先,本文針對(duì)海水淡化系統(tǒng)的管理,考慮海水淡化廠的技術(shù)選擇和容量擴(kuò)建、海水淡化水的分配以及環(huán)境污染物排放量的控制等方面,建立模糊魯棒優(yōu)化規(guī)劃(Fuzzy Robust Optimization Programming model)模型,設(shè)置海水提取泵站的容量約束、空氣污染物的排放量的約束、海水淡化廠生產(chǎn)容量的約束,海水淡化水的需求約束以及技術(shù)約束等約束,以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總成本最小化的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)為優(yōu)化目標(biāo)。模型中的模糊不確定利用梯形隸屬度分布函數(shù)進(jìn)行量化,同時(shí)在模型的目標(biāo)方程中...
【文章來(lái)源】:山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:68 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖2-1?FROP模型構(gòu)建的流程圖??Fig.?2-1?Flowchart?of?the?FROP?model??在本研究中,考慮的環(huán)境影響包括兩方面:空氣污染物的排放和濃鹽水的排??放
?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???海水提取泵站A?海水提取澩站B?海水提取泵站C??沏水淡化r?.\?而水淡化丨b?妁水淡化r?r??;;,;水|x:?1?水b<2?X:水丨x:3?;|'?:4<|X:?4?丄:水K?5?A水|x:6??圖3-1假設(shè)海水淡化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖??Fig.?3-1?Structure?of?a?hypothetical?seawater?desalination?management?system??對(duì)于大部分決策者來(lái)說(shuō),他們主要關(guān)心海水淡化廠的系統(tǒng)總成本和系統(tǒng)對(duì)環(huán)??境所造成的影響。建立海水淡化廠不僅是為了緩解用水危機(jī),同時(shí)也是為了獲取??經(jīng)濟(jì)效益。使用節(jié)省成本的海水淡化技術(shù),例如國(guó)產(chǎn)反滲透技術(shù),因?yàn)樵摷夹g(shù)的??資本成本和操作成本相對(duì)較低從而可以降低系統(tǒng)總成本,但是通過(guò)該技術(shù)的相關(guān)??數(shù)據(jù)可知,使用國(guó)產(chǎn)反滲透技術(shù)會(huì)排放大量的空氣污染物。目前國(guó)內(nèi)出臺(tái)了一系??列環(huán)境保護(hù)法,對(duì)造成重大環(huán)境影響的工業(yè)企業(yè)會(huì)給予停產(chǎn)和整改等重大處罰措??施。使用空氣污染物排放量低的海水淡化技術(shù),例如多效反滲透技術(shù)和進(jìn)口反滲??透技術(shù),在前期會(huì)投入大量的資金成本同時(shí)這類技術(shù)的操作成本也是相對(duì)較高的,??從而會(huì)產(chǎn)生較高的系統(tǒng)總成本。因此,決策者會(huì)在達(dá)到空氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的前??提下,傾向于系統(tǒng)總成本最小化。??3.1.1海水淡化廠的相關(guān)數(shù)據(jù)??三個(gè)海水淡化廠的相關(guān)數(shù)據(jù)如表3-1所示。A,?B,C三個(gè)海水淡化廠的已有??的生產(chǎn)能力分別為0、0、6500m3/d。海水淡化系統(tǒng)的許多構(gòu)成部分都是有不確??23??
?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???IRO??丨?丨????MED???丨????DRO???丨魯?I????周期1?周期2?周期3?周期1?周期2?周期3?周期1?周期2?周期3??海水淡化廠A?海水淡化廠B?海水淡化廠C??圖4-1由FROP模型得到的海水淡化廠容量擴(kuò)增的技術(shù)方案??Fig.?4-1?Results?of?the?technical?options?for?capacity?expansion?of?the?desalination??plants?obtained?from?the?FROP?model??4.2海水淡化廠的擴(kuò)增的容置規(guī)劃方案??圖4-2展示了通過(guò)FROP模型所得到的三個(gè)海水淡化廠的容量擴(kuò)增的優(yōu)化規(guī)??劃方案。在第一規(guī)劃周期中三個(gè)海水淡化廠分別將容量擴(kuò)增??13000,?14000,?12000?m3/d,這些容量擴(kuò)增方案是每個(gè)海水淡化技術(shù)的容量選項(xiàng)??中數(shù)值最大的那一項(xiàng)。在第二規(guī)劃周期,容量擴(kuò)增最大的是海水淡化廠A?(容量??擴(kuò)增9000m3/d),其次是海水淡化廠C?(容量擴(kuò)增9000m3/d),最后是海水淡化??廠B?(容量擴(kuò)增8000m3/d)。這樣擴(kuò)建的原因是海水淡化廠A附近的需水區(qū)1和??2人口是最多的從而需水總量也是最多的,其實(shí)是海水淡化廠C附近的需水區(qū)的??需水總量,最后是海水淡化廠B附近的需水區(qū)的需水總量。在第三規(guī)劃周期內(nèi),??只有海水淡化廠A需要進(jìn)行容量擴(kuò)建(6000m3/rf),這是因?yàn)楦浇杷畢^(qū)1和2??的需水量有明顯的增加。通過(guò)該項(xiàng)優(yōu)化結(jié)果,可以得知附近需水區(qū)的需水量決定??著附近海水淡化廠的容量擴(kuò)增。??31??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]國(guó)內(nèi)外海水淡化發(fā)展歷史及現(xiàn)狀分析[J]. 朱淑飛,薛立波,徐子丹. 水處理技術(shù). 2014(07)
[2]我國(guó)海水利用現(xiàn)狀及其對(duì)環(huán)境的影響[J]. 高忠文,藺智泉,王鐸,高從堦. 海洋環(huán)境科學(xué). 2008(06)
[3]多級(jí)閃蒸海水淡化技術(shù)[J]. 張百忠. 一重技術(shù). 2008(04)
[4]海水淡化濃鹽水排放與處理技術(shù)研究概況[J]. 余瑞霞,王越,王世昌. 水處理技術(shù). 2005(06)
[5]低溫多效蒸餾法海水淡化技術(shù)[J]. 李濟(jì)英. 中國(guó)水利. 2003(14)
博士論文
[1]基于遺傳算法的海水淡化及其集成系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]. 伍聯(lián)營(yíng).中國(guó)海洋大學(xué) 2012
本文編號(hào):3532701
【文章來(lái)源】:山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:68 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖2-1?FROP模型構(gòu)建的流程圖??Fig.?2-1?Flowchart?of?the?FROP?model??在本研究中,考慮的環(huán)境影響包括兩方面:空氣污染物的排放和濃鹽水的排??放
?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???海水提取泵站A?海水提取澩站B?海水提取泵站C??沏水淡化r?.\?而水淡化丨b?妁水淡化r?r??;;,;水|x:?1?水b<2?X:水丨x:3?;|'?:4<|X:?4?丄:水K?5?A水|x:6??圖3-1假設(shè)海水淡化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖??Fig.?3-1?Structure?of?a?hypothetical?seawater?desalination?management?system??對(duì)于大部分決策者來(lái)說(shuō),他們主要關(guān)心海水淡化廠的系統(tǒng)總成本和系統(tǒng)對(duì)環(huán)??境所造成的影響。建立海水淡化廠不僅是為了緩解用水危機(jī),同時(shí)也是為了獲取??經(jīng)濟(jì)效益。使用節(jié)省成本的海水淡化技術(shù),例如國(guó)產(chǎn)反滲透技術(shù),因?yàn)樵摷夹g(shù)的??資本成本和操作成本相對(duì)較低從而可以降低系統(tǒng)總成本,但是通過(guò)該技術(shù)的相關(guān)??數(shù)據(jù)可知,使用國(guó)產(chǎn)反滲透技術(shù)會(huì)排放大量的空氣污染物。目前國(guó)內(nèi)出臺(tái)了一系??列環(huán)境保護(hù)法,對(duì)造成重大環(huán)境影響的工業(yè)企業(yè)會(huì)給予停產(chǎn)和整改等重大處罰措??施。使用空氣污染物排放量低的海水淡化技術(shù),例如多效反滲透技術(shù)和進(jìn)口反滲??透技術(shù),在前期會(huì)投入大量的資金成本同時(shí)這類技術(shù)的操作成本也是相對(duì)較高的,??從而會(huì)產(chǎn)生較高的系統(tǒng)總成本。因此,決策者會(huì)在達(dá)到空氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的前??提下,傾向于系統(tǒng)總成本最小化。??3.1.1海水淡化廠的相關(guān)數(shù)據(jù)??三個(gè)海水淡化廠的相關(guān)數(shù)據(jù)如表3-1所示。A,?B,C三個(gè)海水淡化廠的已有??的生產(chǎn)能力分別為0、0、6500m3/d。海水淡化系統(tǒng)的許多構(gòu)成部分都是有不確??23??
?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???IRO??丨?丨????MED???丨????DRO???丨魯?I????周期1?周期2?周期3?周期1?周期2?周期3?周期1?周期2?周期3??海水淡化廠A?海水淡化廠B?海水淡化廠C??圖4-1由FROP模型得到的海水淡化廠容量擴(kuò)增的技術(shù)方案??Fig.?4-1?Results?of?the?technical?options?for?capacity?expansion?of?the?desalination??plants?obtained?from?the?FROP?model??4.2海水淡化廠的擴(kuò)增的容置規(guī)劃方案??圖4-2展示了通過(guò)FROP模型所得到的三個(gè)海水淡化廠的容量擴(kuò)增的優(yōu)化規(guī)??劃方案。在第一規(guī)劃周期中三個(gè)海水淡化廠分別將容量擴(kuò)增??13000,?14000,?12000?m3/d,這些容量擴(kuò)增方案是每個(gè)海水淡化技術(shù)的容量選項(xiàng)??中數(shù)值最大的那一項(xiàng)。在第二規(guī)劃周期,容量擴(kuò)增最大的是海水淡化廠A?(容量??擴(kuò)增9000m3/d),其次是海水淡化廠C?(容量擴(kuò)增9000m3/d),最后是海水淡化??廠B?(容量擴(kuò)增8000m3/d)。這樣擴(kuò)建的原因是海水淡化廠A附近的需水區(qū)1和??2人口是最多的從而需水總量也是最多的,其實(shí)是海水淡化廠C附近的需水區(qū)的??需水總量,最后是海水淡化廠B附近的需水區(qū)的需水總量。在第三規(guī)劃周期內(nèi),??只有海水淡化廠A需要進(jìn)行容量擴(kuò)建(6000m3/rf),這是因?yàn)楦浇杷畢^(qū)1和2??的需水量有明顯的增加。通過(guò)該項(xiàng)優(yōu)化結(jié)果,可以得知附近需水區(qū)的需水量決定??著附近海水淡化廠的容量擴(kuò)增。??31??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]國(guó)內(nèi)外海水淡化發(fā)展歷史及現(xiàn)狀分析[J]. 朱淑飛,薛立波,徐子丹. 水處理技術(shù). 2014(07)
[2]我國(guó)海水利用現(xiàn)狀及其對(duì)環(huán)境的影響[J]. 高忠文,藺智泉,王鐸,高從堦. 海洋環(huán)境科學(xué). 2008(06)
[3]多級(jí)閃蒸海水淡化技術(shù)[J]. 張百忠. 一重技術(shù). 2008(04)
[4]海水淡化濃鹽水排放與處理技術(shù)研究概況[J]. 余瑞霞,王越,王世昌. 水處理技術(shù). 2005(06)
[5]低溫多效蒸餾法海水淡化技術(shù)[J]. 李濟(jì)英. 中國(guó)水利. 2003(14)
博士論文
[1]基于遺傳算法的海水淡化及其集成系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]. 伍聯(lián)營(yíng).中國(guó)海洋大學(xué) 2012
本文編號(hào):3532701
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