Bài giảng Phân tích hệ thống tài nguyên nước: Kỹ thuật tối ưu trong TNN

Bài giảng Phân tích hệ thống tài nguyên nước: Kỹ thuật tối ưu trong TNN trình bày các khái niệm cơ bản, ví dụ về bài toán tối ưu, bài toán tối ưu tổng quát, phân loại bài toán tối ưu, nghiệm bài toán tối ưu. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Phân tích hệ thống tài nguyên nước: Kỹ thuật tối ưu trong TNNKỹthuậttốiưutrongTNN Giớithiệu Nộidung1 Các khái niệm cơ bản2 Ví dụ về bài toán tối ưu3 Bài toán tối ưu tổng quát4 Phân loại bài toán tối ưu5 Nghiệm bài toán tối ưu Khái niệm cơ bản Quy hoạch, quản lý và thiết kế: Các quá trình cơ bản của phát triển bền vững. Quy hoạch và thiết kế: Phân tích các chi phí, các lợi ích đạt được và các ảnh hưởng đến môi trường. Thiếu phân tích này: Sử dụng lãng phí tài nguyên (thiên nhiên cũng như nguồn lực xã hội), không đạt được sự cân bằng giữa phát triển và duy trì môi trường, hệ sinh thái.Khái niệm cơ bản Khái niệm cơ bản Hệ thống: Một hệ thống là một tập hợp của các thành phần và mối quan hệ của chúng hình thành nên một thực thể (ví dụ, một lưu vực sông) được tác động bởi các lực hay ảnh hưởng ngoại vi (bên ngoài) hoặc đầu vào (lượng mưa) và tạo ra một hiệu ứng hoặc đầu ra (dòng chảy) cụ thể. Khái niệm cơ bản Có thể nói, một hệ thống là một tập hợp các đối tượng có thể biến đổi đầu vào thành đầu ra; đầu ra đúng (chính xác) được hệ thống sản sinh tùy thuộc vào tính chất hệ thống hoặc các thông số nhất định (ví dụ, loại đất, thảm thực vật, địa hình, địa mạo…). Khái niệm cơ bản Phân tích hệ thống: Phân tích hệ thống được sử dụng trong việc xác định những tình huống có thể xẩy ra đảm bảo được đầu tư là ít nhất (về tài chính hay năng lượng) song lại tạo ra lợi ích tối đa trong phân bổ nguồn lực, phát triển kinh tế và an sinh môi trường. Nói chung, phân tích hệ thống là nghệ thuật và khoa học về phân rã/phân chia/tách các hiện tượng phức tạp thành các hệ thống con nhỏ hơn, tách rời (ờ mức độ nào đó) và dễ hiểu hơn, sau đó tiến hành phân tích sự tương tác giữa các hệ thống con và giữa các hệ thống con với môi trường lớn hơn (Churchman, 1968). Khái niệm cơ bản Phân tích hệ thống: Sử dụng phân tích hệ thống chúng ta có thể tập trung vào các hoạt động của các thành phần theo các điều kiện khác nhau của hệ thống. Khái niệm cơ bản Trong nhiều tình huống, bằng cách tập trung vào các mối quan hệ và tương tác giữa các các thành phần của hệ thống phức tạp, phân tích các hệ thống có thể cung cấp một cách thức để phân loại thông qua vô số các giải pháp có thể cho một vấn đề và thu hẹp việc tìm kiếm một số ít những giải pháp có khả năng tối ưu cùng với việc xác định và mô tả/minh họa các tác động của các phương án cũng như việc đánh đổi/lựa chọn giữa các mục tiêu mâu thuẫn nhau. Phương pháp chung cơ bản được sử dụng trong phân tích hệ thống tài nguyên nước là mô tả/mô phỏng các hệ thống vật lý và kinh tế xã hội bằng các mô hình toán học. Ví dụ Phân bổ nước tới những người sử dụng và dòng chảy môi trường. Lợi nhuận đạt được từ việc phân bổ các giá trị xi (i = 1,2,3) 35 Bi ( xi ) ai xi bi xi2 i 1,2,3 30 25 Benefit, B 20 15 B1 Bi(xi) = Lợi nhuận tới người sử 10 B2 B3 dụng i nhờ việc sử dụng lượng 5 nước xi 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Allocation, xVí dụ Biến quyết định: xi , i 1, 2, 3 3 maximize (ai xi bi xi2 )• Mục tiêu: i 1• Ràng buộc: x1 x2 x3 R Q 3 maximize (ai xi − bi xi2 )• Mô hình tối ưu: i =1 x rang buoc 3 xi + R =Q i =1 Ví dụ Vận hành tối ưu hồ chứa. Hai nhiệm vụ cơ bản: (1) Xác định các tham số khác nhau của các hàm số mô tả đặc tính hồ chứa; và (2) Xác đị ...