2022年美赛B题-水电共享-F奖论文分享及思路解析

 

题目要求
一、建立一个模型，提出一组固定的水供应和需求条件，分析两个大坝（鲍威尔湖和米德湖）的运营：当米德湖的水位为M，鲍威尔湖水位为P时

1.每个湖应该抽取多少水满足规定的需求？
2.如果没有额外的水供应，需要多久，需求才能得到满足？
3.随着时间推移，必须提供多少额外的水来确保满足固定的需求。
二、使用问题一的模型提出最佳的方法，解决农业、工业、住宅使用和电力生产这4者之间的竞争利益。说明解决利益的标准。

1.如何分配两个湖的水，解决农业、工业、住宅和电力之间的竞争利益？并提出最佳的方法。
2.详细说明使用的什么标准去解决的利益
三、建立模型解决，如果没有足够的水来满足水和电的需求，应该做什么？

四、在以下条件下，说明问题

1.农业、工业、住宅对水和电的需求会随时间的推移而变化，当人口、农业、工业增加或减小，会发生什么？
2.可再生能源的比例超过预想值时，会发生什么？
3.额外实施了节水节能措施时，会发生什么？
五、写一到二页的文章，代表解决方案，提出你的看法，适合在《干旱与渴》上发表。
摘要：

近年来，美国西部遭受了一场前所未有的严重干旱，鲍威尔湖和米德湖的水已经不再充足了。如何合理配置给周边农业、工业和住宅的水电，已成为一个迫切需要解决的问题，这正是本文的主要目的。首先，我们从像往常一样供水充足时的正常情况开始。由于现实的复杂性，我们将整个水的分配过程抽象成一个严格而有序的系统。每个参数都经过了仔细的考虑，并制定了几个适当的约束条件，以便尽可能接近实际情况。其次，为了准确地测量五种状态的缺水和发电造成的损益，我们采用了许多有效的方法，如分配系数法来构造一组合适的函数。为了典型地反映缺水对每个状态的严重影响，我们使用分析层次过程（AHP）来帮助我们进行全面的合作。

其次，我们对水源、水电比例等各种可靠的统计数据进行了细致的评价，提出了在优先用水的前提下的优化供电策略。在此基础上，我们决定采用双层规划算法，它考虑了上层供水不足所造成的损失，并考虑了下层剩余发电的收益。值得一提的是，我们使用粒子群优化（PSO）算法，在每次迭代中找出每一层的最优解。我们的模型具有较强的适用性的优势。当复杂的情况发生变化时，我们只需要相应地调整一些参数，以得出可靠的结论。例如，干旱的发生意味着水库的初始水位将会下降，其变化都在我们的模型的控制范围内。在处理这一情况时，我们利用基于时间序列分析的ARIMA来预测两个水库未来的月水位变化，这使我们能够更多地评价情况

关键词：双层编程粒子群优化评价措施油层运行

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