不确定性流域污染负荷优化分配模型及其应用

第３５卷第１２期２０１５年１２月环境科学学报ＡｃｔａＳｃｉｅｎｔｉａｅＣｉｒｃｕｍｓｔａｎｔｉａｅＶｏｌ．３５，Ｎｏ．１２Ｄｅｃ．，２０１５基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项（Ｎｏ．２０１２ＺＸ０７１０１⁃００２）；国家自然科学基金（Ｎｏ．７１１０３１６６）ＳｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＭａｊｏｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＰｒｏｊｅｃｔｏｆＷａｔｅｒＰｏｌｌｕｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＴｒｅａｔｍｅｎｔｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．２０１２ＺＸ０７１０１⁃００２）ａｎｄｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．７１１０３１６６）作者简介：吴超（１９８９—），男，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｗｕｃｈａｏ１９０＠１２６．ｃｏｍ；∗通讯作者（责任作者），Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｓｕｊｉｎｇ１６９＠１６３．ｃｏｍＢｉｏｇｒａｐｈｙ：ＷＵＣｈａｏ（１９８９—），ｍａｌｅ，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｗｕｃｈａｏ１９０＠１２６．ｃｏｍ；∗Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｓｕｊｉｎｇ１６９＠１６３．ｃｏｍＤＯＩ：１０．１３６７１／ｊ．ｈｊｋｘｘｂ．２０１５．０５５７吴超，苏婧，胡友彪，等．２０１５．不确定性流域污染负荷优化分配模型及其应用［Ｊ］．环境科学学报，３５（１２）：４１２０⁃４１２７ＷｕＣ，ＳｕＪ，ＨｕＹＢ，ｅｔａｌ．２０１５．Ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙｉｎｗａｔｅｒｓｈｅｄｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｌｏａｄａｌｌｏｃａｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅｌａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＡｃｔａＳｃｉｅｎｔｉａｅＣｉｒｃｕｍｓｔａｎｔｉａｅ，３５（１２）：４１２０⁃４１２７不确定性流域污染负荷优化分配模型及其应用吴超１，２，苏婧１，３，∗，胡友彪２，纪丹凤１，熊锋１，魏代春１，席北斗１，朱建超１１．中国环境科学研究院地下水与环境系统工程创新基地，北京１０００１２２．安徽理工大学地球与环境学院，淮南２３２００１３．广东省浩然环保水污染治理院士工作站，广州５１０６３０收稿日期：２０１５⁃０４⁃１６修回日期：２０１５⁃０６⁃２３录用日期：２０１５⁃０７⁃０９摘要：流域优化决策模型以最优化建模方法指导流域管理决策过程，然而流域系统的不确定性会导致决策存在一定风险．本研究通过建立区间参数机会约束线性规划（ＩＣＩＬＰ）模型来处理流域决策过程中的不确定性，并将该模型运用于太滆运河流域优化决策中，探讨在不同违反概率下系统最优解．结果表明，随着允许入湖量约束违反概率增加，系统对污染物削减量和削减成本有所降低．由于受到经济成本和削减量约束，系统优先减小环境代价较大、削减效率较低的工程项目规模．但受到最低处理率约束，违反概率增加到一定水平时各工程项目趋于定值．虽然较高的违反概率使系统成本降低，但也会导致削减效率降低，不利于流域保护．因此，在实际管理中应根据管理需求选择合适的削减方案以达到保护流域水质的目标．关键词：流域；污染负荷分配；不确定性；区间参数；机会约束文章编号：０２５３⁃２４６８（２０１５）１２⁃４１２０⁃０８中图分类号：Ｘ５２４文献标识码：ＡＵｎｃｅｒｔａｉｎｔｙｉｎｗａｔｅｒｓｈｅｄｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｌｏａｄａｌｌｏｃａｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅｌａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＷＵＣｈａｏ１，２，ＳＵＪｉｎｇ１，３，∗，ＨＵＹｏｕｂｉａｏ２，ＪＩＤａｎｆｅｎｇ１，ＸＩＯＮＧＦｅｎｇ１，ＷＥＩＤａｉｃｈｕｎ１，ＸＩＢｅｉｄｏｕ１，ＺＨＵＪｉａｎｃｈａｏ１１．ＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＢａｓｅｏｆＧｒｏｕｎｄＷａｔｅｒ＆ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｙｓｔｅｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎｅｓｅＲｅｓｅａｒｃｈＡｃａｄｅｍｙｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００１２２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥａｒｔｈａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｕａｉｎａｎ２３２００１３．ＣＮＨＯＭＥＬＡＮＤＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＷａｔｅｒＰｏｌｌｕｔｉｏｎＧｏｖｅｒｎａｎｃｅＡｃａｄｅｍｉｃｉａｎＷｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６３０Ｒｅｃｅｉｖｅｄ１６Ａｐｒｉｌ２０１５；ｒｅｃｅｉｖｅｄｉｎｒｅｖｉｓｅｄｆｏｒｍ２３Ｊｕｎｅ２０１５；ａｃｃｅｐｔｅｄ９Ｊｕｌｙ２０１５Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｇｕｉｄｅｔｈｅｄｅｃｉｓｉｏｎｍａｋｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｗａｔｅｒｓｈｅｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｂｕｔｔｈｅｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙｏｆｗａｔｅｒｓｈｅｄｓｙｓｔｅｍｃｏｕｌｄｌｅａｄｔｏｓｏｍｅｒｉｓｋｄｅｃｉｓｉｏｎ．Ｉｎｔｈ