2024年美赛MCM/ICM D题 五大湖水资源问题 思路

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这个数学建模问题要求开发一个复杂的网络控制模型(ICM)来协助管理五大湖的水位,这涉及到广泛的数据分析、算法开发、以及对不同利益相关者需求的综合考虑。我们将这个问题分为几个主要步骤来详细讨论解决方案。

1. 建立网络模型

首先,需要建立一个涵盖五大湖及其连接水道的网络模型。这个模型应该能够模拟水流入和流出的动态,包括自然因素(如降雨、蒸发、冰塞等)和人为控制(如水坝操作)。这需要收集和整合各种数据:

  • 地理和水文数据:包括湖泊的大小、形状、深度、以及连接它们的水道的特征。
  • 气候数据:历史和当前的温度、风速、降水量、蒸发率等。
  • 水库和水坝操作数据:特别是苏水闸和摩西-桑德斯大坝的操作记录。

2. 确定最佳水位

需要开发一个方法来确定五大湖在一年中任何时候的最佳水位,这将涉及到:

  • 利益相关者需求分析:收集和分析不同利益相关者(如居民、企业、环保组织等)的需求和偏好。
  • 成本-收益分析:评估维持特定水位的成本和收益,以找到平衡点。

3. 开发控制算法

利用步骤1和步骤2的信息,开发一个算法来自动调节水坝操作,以维持最佳水位。这个算法需要:

  • 灵敏度分析:评估算法对环境变化(如降水、冰塞等)的反应。
  • 历史数据分析:使用过去的数据来测试算法的效果ÿ

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