基于不確定性的環(huán)境系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)化決策模型研究與應(yīng)用.pdf

1、不確定性優(yōu)化模型已成為有效處理環(huán)境系統(tǒng)分析中不確定性決策問題的重要工具，其優(yōu)化模型體系的構(gòu)建與算法研究具有重要學(xué)術(shù)和應(yīng)用價(jià)值。本文旨在構(gòu)建能夠直觀反映風(fēng)險(xiǎn)和系統(tǒng)收益之間關(guān)系的不確定性風(fēng)險(xiǎn)顯性優(yōu)化模型體系以及設(shè)計(jì)相應(yīng)高效的啟發(fā)式算法，系統(tǒng)地研究了統(tǒng)一測度下的不確定性優(yōu)化模型體系的構(gòu)建過程、基于不確定性模擬技術(shù)的算法設(shè)計(jì)、算法在求解不確定性優(yōu)化問題時(shí)搜索質(zhì)量和效率的測試，并以水資源系統(tǒng)和流域環(huán)境系統(tǒng)為案例來驗(yàn)證模型的科學(xué)性及其算法在實(shí)際的環(huán)

2、境系統(tǒng)決策應(yīng)用中的有效性。取得了如下成果：
　　 ⑴在已有的不確定性理論方法的基礎(chǔ)上，考慮約束條件和目標(biāo)函數(shù)中參數(shù)對風(fēng)險(xiǎn)的影響，建立直觀反映風(fēng)險(xiǎn)與意愿水平對應(yīng)關(guān)系的不確定性優(yōu)化模型，其包括：風(fēng)險(xiǎn)顯性隨機(jī)規(guī)劃模型、風(fēng)險(xiǎn)顯性模糊規(guī)劃模型、風(fēng)險(xiǎn)顯性隨機(jī)模糊混合規(guī)劃模型、改進(jìn)的風(fēng)險(xiǎn)顯性區(qū)間規(guī)劃模型以及不同測度下的拓展模型。若模型中同時(shí)含有隨機(jī)、模糊、隨機(jī)模糊混合參數(shù)或區(qū)間參數(shù)，可以建立多種形式的耦合優(yōu)化模型。提出了不確定測度以及風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)

3、的定義，通過最大化不確定性測度模型向最小化風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)模型的轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)了不同測度下的優(yōu)化模型的統(tǒng)一，進(jìn)而形成一套不確定性風(fēng)險(xiǎn)顯性優(yōu)化模型的理論與方法體系。
　　 ⑵將混沌猴群算法(CMA)與隨機(jī)模擬和模糊模擬技術(shù)相結(jié)合，分別設(shè)計(jì)了基于隨機(jī)模擬和模糊模擬的混沌猴群算法，用于求解隨機(jī)和模糊風(fēng)險(xiǎn)顯性不確定性優(yōu)化問題。并利用混沌猴群算法實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)顯性區(qū)間線性規(guī)劃(REILP)模型的求解。選取可信性模糊規(guī)劃模型算例，對CMA參數(shù)的靈敏度進(jìn)行測試

4、，證實(shí)了通用的CMA參數(shù)設(shè)置同樣適用于不確定性優(yōu)化模型的求解。以一個(gè)假設(shè)的最大日負(fù)荷總量背景下的土地利用規(guī)劃為數(shù)值案例，分別構(gòu)建三大類不確定性優(yōu)化模型進(jìn)行求解以驗(yàn)證算法的有效性，并對參數(shù)的分布進(jìn)行靈敏度測試，進(jìn)而探討了三類不確定性優(yōu)化模型的特征。
　　 ⑶針對城市水資源優(yōu)化系統(tǒng)中存在的不確定性與復(fù)雜性，分別構(gòu)建了模糊環(huán)境下的水資源優(yōu)化配置風(fēng)險(xiǎn)顯性模糊非線性規(guī)劃(REFNLP)模型和模糊.區(qū)間不確定環(huán)境下的水資源風(fēng)險(xiǎn)顯性模糊區(qū)間線

5、性規(guī)劃(WR-REFILP)模型，并分別設(shè)計(jì)了基于模糊模擬的混沌猴群算法以及改進(jìn)的REILP模型算法進(jìn)行求解，獲得了不同置信度與意愿水平下的各規(guī)劃水平年各子區(qū)水資源配置的風(fēng)險(xiǎn).收益權(quán)衡方案，為決策者提供所能接受的風(fēng)險(xiǎn)水平下的決策方案。且通過與其他算法的結(jié)果比較，證實(shí)了新的智能算法-混沌猴群算法在求解多維優(yōu)化問題時(shí)具有算法簡單、高效性和魯棒性等特點(diǎn)。此外，對所構(gòu)建的兩種模型的差異性進(jìn)行了探討，給出了多目標(biāo)不確定性優(yōu)化模型求解的其中關(guān)于多目

6、標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)顯性區(qū)間線性規(guī)劃(MOREILP)模型求解的一種思路。
　　 ⑷選取流域生態(tài)管理系統(tǒng)作為另一研究案例，以進(jìn)一步驗(yàn)證所提出方法體系的有效性以及設(shè)計(jì)的新的算法在求解大規(guī)模不確定優(yōu)化問題時(shí)體現(xiàn)的優(yōu)越性。分別構(gòu)建了流域環(huán)境系統(tǒng)管理優(yōu)化決策的可信性機(jī)會約束規(guī)劃模型(CFCCP)和改進(jìn)的REFILP模型，得到一定置信水平或意愿水平下的管理策略的最優(yōu)時(shí)空分布。研究風(fēng)險(xiǎn)水平與成本的變化規(guī)律，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)-成本權(quán)衡曲線，選擇理想點(diǎn)區(qū)域中的決策方