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2013年mcm_b题,水资源的调度案例分析文库
Water, Water, Everywhere
案例分析:2014年MCM B题
Content
Problem Description
How to Approach the Problem
Judging
Model I : A High Regarded Water Strategy
Model II: An Outstanding Water Strategy
Model III: Meeting the Demand of Saudi Arabia’s Water Needs
Exercise
Problem Description
Fresh water is the limiting constraint for development in much of the world.
Build a mathematical model for determining an effective(有效), feasible(可行), and cost-efficient(低成本) water strategy for 2013 to meet the projected water needs of [pick one country from the list below] in 2025, and identify the best water strategy.
In particular, your mathematical model must address storage(存储) and movement(运输); de-salinization(淡化); and conservation(节水). If possible, use your model to discuss the economic(经济), physical(自然), and environmental(环境) implications of your strategy.
Provide a non-technical position paper to governmental leadership outlining your approach, its feasibility and costs, and why it is the “best water strategy choice.”
Countries: United States, China, Russia, Egypt, or Saudi Arabia
How to Approach the Problem
为制定国家中的一个构建一个模型以确定用水策略(water strategy),同时确定该国在2025年的最优水资源调配策略。
模型要包括:水资源调配、海水淡化、节水。
什么是水策略?
一个能够确保该国所有地区拥有充足淡水以满足起需求的调配计划。
需要供水的地方可能远离淡水资源,将水从淡水充沛的地方调配到缺少的地方是该策略的主要部分。
什么是最优?
最便宜的水运输方案是值得肯定的。
环境影响等其他因素也不能忽略。
不考虑输送能力的策略是不可行的。为什么输送能力不能忽略?
How to Approach the Problem——Searching the Literature
本文雷同于2009年HiMCM。
通过文献,需要了解到该国2025年各个地区的淡水需求量和冗余量(或者计算方法)。
预测模型?用什么数据预测?
人口数量(老生常谈的一个模型)*人均用水量(国家统计局)。
这些信息都需要文献检索。
How to Approach the Problem——Creating a Model
一个合理、简单的模型(Basic model)应该包含淡水调配过程。
输送费用=管道建设费用+运输费用+污染物费用(可选)
一个优化模型
一个更复杂、更合乎实际的模型(Improved model)应该考虑从沿海地区淡化海水以满足淡水供应。此时淡水供应无上限,但需要考虑淡化成本。
应该在模型中考虑节水因素:
提高淡水的利用率,降低淡水需求却不增加成本
可循环再生水,增加水供应,额外增加成本
How to Approach the Problem——Finding Solutions Stability Test
毫无疑问是个优化问题
不在乎目标函数如何理解,重点是从头到尾坚持一个统一的标准
可以考虑图论
水的供应、需求、原料价格都是近似值,需要确认结果是够会随着他们的微小改变而改变
Judging——Judging Criteria
是否明确“best”的含义:成本最低、最可靠、环境影响最小、质量最好
是否调查各个区域的淡水需求(而不是整个国家的,为什么
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