Bài giảng "Phân tích hệ thống tài nguyên nước: Mô hình hóa hệ thống TNN" cung cấp cho người học các khái niệm về mô hình hóa hệ thống TNN, hệ thống hỗ trợ ra quyết định, mô hình toán học trong PTHTTNN, phương pháp mô hình tối ưu và Mô phỏng. Mời các bạn cùng tham khảo.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Phân tích hệ thống tài nguyên nước: Mô hình hóa hệ thống TNN - Ngô Lê An
- LOGO
Mô hình hóa hệ thống TNN:
Ứng dụng trong bài toán quy
hoạch và quản lý
LOGO
- LOGO
Nội dung
1 Khái niệm
2 Hệ thống hỗ trợ ra quyết định
3 Mô hình toán học trong PTHTTNN
4 Phương pháp mô hình: Tối ưu & Mô phỏng
- LOGO
Mô hình hệ thống TNN – Khái niệm
Ví dụ về tiếp cận mô hình hệ thống TNN
- LOGO
Mô hình hệ thống TNN – Khái niệm
Vai trò của mô hình toán học trong phân tích hệ thống
v
Bài toán thiết kế/ mô phỏng:
Tối đa những đầu ra mong muốn và tối thiểu những đầu
ra không mong muốn thông qua những đầu vào có khả năng
kiểm soát hoặc kiểm soát một phần
Đầu vào Đầu ra
Có khả năng kiểm soát Mong muốn
Kiểm soát một phần Trung lập
Hệ thống
Không có khả năng kiểm soát Không mong muốn
Phản hồi
- LOGO
Mô hình hệ thống TNN – Khái niệm
Vai trò của mô hình toán học trong phân tích hệ thống
Phương pháp mô hình toán là phù hợp nhất cho bài toán quy hoạch
và QLTNN khi:
1. Mục tiêu quy hoạch và quản lý được định nghĩa một cách rõ ràng
hợp lý
2. Có nhiều phương án thay thế khác nhau mà có thể thỏa mãn được
mục tiêu xác định, và lựa chọn phương án tốt nhất là chưa chắc
chắn
3. Hệ thống TNN và những mục tiêu của nó có thể miêu tả được bởi
các phương trình toán học
4. Những thông tin cần thiết như những tác động thủy văn, kinh tế, môi
trường và sinh thái gây ra từ bất cứ quyết định nào có thể được ước
tính tốt hơn thông qua sử dụng mô hình
5. Những thông số của những mô hình có khả năng ước tính từ dữ liệu
thu được trong thực tế.
- Hệ thống hỗ trợ ra quyết định – Decision Support System LOGO
(DSS)
v
Trước khi ra quyết định nhà quy
hoạch và quản lý phải xem xét sự
quan tâm và mục đích của đông
đảo những người có liên quan
(stakeholders)
v
Quá trình quy hoạch, quản lý và
ra quyết định liên quan đến sự
đàm phán và thỏa hiệp dọc theo
những stakeholders – những
người có những quan tâm, mục
tiêu và ý kiến khác nhau về quản
lý hệ thống TNN
- LOGO
Hệ thống hỗ trợ ra quyết định (DSS)
ü
Mô hình có đáp ứng những yêu cầu thông tin của tất cả
những stakeholders khác nhau?
ü
Stakeholders tin và chấp nhận những mô hình và những
kết quả của những mô hình đó?
ü
Giúp đạt được một tầm nhìn chia sẻ chung?
ü
Để những thông tin, kết quả đạt được từ mô hình trở nên
hữu ích trong quá trình ra quyết định, những thông tin đó
hoặc đầu ra từ những mô hình đó phải dễ hiểu, tin cậy và
kịp thời.
Hệ thống hỗ trợ ra quyết định (Decision Support System)
- LOGO
Hệ thống hỗ trợ ra quyết định (DSS)
v
DSS = sự kết hợp của các mô hình và ngân hàng dữ liệu dùng để
cung cấp cho quá trình ra quyết định
§
(chỉ) một bảng tính excel cũng có thể là một DSS
v
DSS không tạo ra các quyết định
§
DSS chỉ cung cấp thông thi cho các nhà ra quyết định
§
Mức độ thông tin dựa vào tình huống và người dùng: phức tạp? Đơn giản?
§
Giao diện đồ hoạ (ví dụ GIS) là có ích nhất
- LOGO
Hệ thống hỗ trợ ra quyết định (DSS)
v
DSS:
Những kỹ thuật mô hình tương tác và
hiển thị (giao diện đồ họa),
trong giới hạn của nó,
có thể cho phép điều chỉnh mức độ thông tin cần thiết và
có thể cho người ra quyết định một vài quyền kiểm soát
những dữ liệu đầu vào,
sự vận hành mô hình và
dữ liệu đầu ra.
- LOGO
Hệ thống hỗ trợ ra quyết định (DSS)
Những thành phần của nhiều hệ thống hỗ trợ ra quyết định
Sự trình bày đồ họa Hệ thống đo đạc
Viễn thám Đo đạc thực địa Khảo sát
Hệ thống thông tin
Quy tắc và nền
GIS Cơ sở dữ liệu
Người sử dụng
tảng kiến thức
Hệ thống mô hình
Giao diện thân thiện với
Mô hình chức
Mô hình hệ thống
Mô hình kinh tế năng hóa người
tự nhiên
sử dụng
người sử dụng
Hệ thống phân tích
Công cụ Công cụ phát
Công cụ phát Công cụ
chuẩn đoán triển chiến
triển hệ thống đánh giá
đơn giản lược
Loucks & van Beek, 2005
- LOGO
Hệ thống hỗ trợ ra quyết định (DSS)
Mô hình chia sẻ tầm nhìn (Shared – Vision Modelling)
-
Dễ hiểu
-
Có khă năng tương thích với những dữ liệu có sẵn
-
Làm việc và cung cấp những mức độ và khối lượng thông tin cần thiết
-
Dễ dàng hiệu chỉnh và kiểm định khi có thể
-
Cho stakeholders quyền kiểm soát tương tác vào những dữ liệu đầu
vào, chỉnh sửa, vận hành mô hình và hiển thị đầu ra mà họ có thể
hiểu và cần.
Hệ thống mô hình mở (Open Modelling Systems)
-
Tạo khả năng cho tất cả các stakeholders lồng ghép được những mô
hình riêng của họ trong một hệ thống tổng quát
-
Những stakeholders tin vào những mô hình của riêng họ hơn là
những mô hình được cung cấp bởi các cơ quan chính phủ hoặc
những viện nghiên cứu
Ví dụ: Giải quyết vấn đề tài nguyên nước liên quốc gia (sông quốc
tế), những đất nước khác nhau có thể muốn bao gồm những mô hình
thủy động lực học riêng cho những nhánh sông thuộc đất nước họ.
- LOGO
Hệ thống hỗ trợ ra quyết định (DSS)
Ví dụ: Giao diện chính của mô hình WEAP
- LOGO
Mô hình toán học trong PTHTTNN
Những giai đoạn phân tích hệ thống
Giai đoạn 1 Giai đoạn 2 Giai đoạn 3 Giai đoạn 4 Giai đoạn 5
Hình Xây xựng Giải mô Kiểm tra Giải
thành mô hình hình toán mô hình quyết
vấn đề toán học học vấn đề
Ví dụ bài
toán phân
bổ nước
- LOGO
Phương pháp mô hình: Tối ưu vs. mô phỏng
1. Ví dụ minh họa cho bài toán mô phỏng
--
Quá trình mô phỏng cho hệ thống hồ chứa – phân bổ nước được
tính toán liên tiếp cho một bước thời gian tới bước thời gian kế tiếp
Cho mỗi bước thời gian:
- Tiến hành tính toán cân bằng nước
cho mỗi nút.
- Xác định lượng nước xả từ hồ chứa
- Phân bổ nước tới người sử dụng
Kết quả: R, S và Xi ~ t
Qt
- LOGO
Phương pháp mô hình: Tối ưu vs. mô phỏng
1. Ví dụ minh họa cho bài toán tối ưu
--
Bài toán quy hoạch hồ chứa – phân bổ nước cũng có thể được miêu
tả như một bài toán tối ưu khi tìm Xit, St và Rt sao cho tổng lợi
nhuận thực đạt được từ việc phân bổ nước tới 3 hộ sử dụng nước
là lớn nhất T
Max (B1t +B2t +B3t )
t
Và các rằng buộc
X1t +X2t + X3t ≤ Rt
St+1 = St + Qt – Rt cho t = 1, 2,..., BT (x ) ai xi bi xi2 i 1,2,3
i i
St ≤ K 35
30
Benefit, B 25
20
Qt
15 B1
B2
10
B3
5
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Allocation, x
- LOGO
Phương pháp mô hình: Tối ưu vs. mô phỏng
2. Mô phỏng với tối ưu:
-
Kỹ thuật tối ưu là tìm một quyết định tối ưu cho vận hành hệ thống ở
đó đáp ứng tất cả những ràng buộc của hệ thống trong đó tối đa
hoặc tối thiểu hàm mục tiêu.
-
Mô hình mô phỏng cung cấp phản ứng của hệ thống dưới những
đầu vào xác định để tạo khả năng cho người ra quyết định kiểm tra
những hậu quả của những kịch bản khác nhau của một hệ thống tồn
tại hoặc hệ thống mới mà không phải tiến hành xây dựng nó
-
Mô hình mô phỏng không giới hạn tới bất kỳ loại hình toán học cụ
thể nào và có thể định nghĩa nhiều mối quan hệ, trong khi đó điều
này không dễ dàng với mô hình tối ưu
-
Mô hình tối ưu không có khả năng phán xét và diễn tả một cách toán
học tất cả những mục tiêu quy hoạch, những rằng buộc về kỹ thuật,
kinh tế và chính trị, những không chắc chắn và những xem xét quan
trọng khác, ở đó sẽ ảnh hưởng tới quá trình ra quyết định
-
Nghiệm tối ưu của bất cứ mô hình nào là tối ưu chỉ với đề cập tới mô
hình cụ thể đó, không phải với toàn hệ thống thực
- LOGO
Phương pháp mô hình: Tối ưu vs. mô phỏng
2. Mô phỏng với tối ưu:
-
Mô hình tối ưu cần diễn tả hiện những mục tiêu, trong đó mô mô
hình mô phỏng không
-
Mô hình mô phỏng giải quyết câu hỏi “Điều gì sẽ xảy ra?” dưới
những kịch bản khác nhau. Mô hình tối ưu trả lời câu hỏi “Điều gì
nên làm?”, “Quyết định nào là tốt nhất?” dưới những giả sử.
-
Hạn chế của mô hình mô phỏng trong phân tích đa phương án: khi
có rất nhiều những phương án, những nghiệm hoặc quy hoạch khả
thi và không đủ thời gian hoặc nguồn để mô phỏng tất cả chúng dẫn
tới khó đạt được những phương án có thể tốt nhất, thậm chí với sự
hỗ trợ của những kỹ thuật hiệu quả cho việc lựa chọn giá trị của
những biến quyết định
-
Sử dụng kết hợp tối ưu và mô phỏng: Ví dụ
ü
Tối ưu để xác định một số nhỏ những phương án tốt, khả thi và mô
phỏng để kiểm tra, đánh giá và cải thiện những phương án đó.
ü
Tối ưu để xác định những giá trị của những biến quyết định thiết kế
và vận hành trước khi mô phỏng được làm để đánh giá tác động có
- LOGO
www.themegallery.com
Thank You !
www.themegallery.com
LOGO
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
