第七章 水资源系统分析方法简介资料

三、系统分析方法的内容
5、排队论 是解决排队型问题的理论和方法。通过各个服务对 象的研究提示系统工作的规律，改进服务系统的工 作能力，使之处于最优的工作状态。（电话通讯系 统、水库等）。
三、系统分析方法的内容
（二）模拟技术 形成于50~60年代，是一种用电子计算机程序模 仿一个系统活动过程的方法，或者说是一种在电 子计算机上进行模拟试验的方法。
（二）问题分析
3 系统工程研究任务界定 设计一个解决泡茶问题的行动计划，要求合理安排 各道工序，最大限度节约时间。
（三）定性策划几个备选方案
根据日常经验，对以上泡茶问题可以有以下三种解法：
甲：⑴洗净水壶；⑵灌上凉水；⑶壶放在火上；⑷等水 开；⑸水开后，以最快的速度洗茶杯，找茶叶；⑹泡 茶，待茶泡好；⑺喝茶。
（三）系统仿真 近20年发展的一门学科。麻省理工学院福系斯特 教授50年代开始提出研究系统动力学、信息流、 资金流、物流、系统动力学、静力学基本议程， 模仿企业活动、市场变化。
三、系统分析方法的内容
（四）大系统理论 1985年钱学森 基本方法：（1）分解聚合；（2）分解协调； （3）广义模型；（4）试验方法
工序列表
序号 1 2 3
4 5 6 7 8
名称 洗壶 灌水 放壶
等水开 洗杯 找茶叶 泡茶 喝茶
紧前工序 无
1 2
3 无 无 3，5，6 7
工序时间(分) 1 0.5 0.3
15 1 1 2.2
甲： 洗壶 1
乙： 洗壶 1
灌水 0.5 洗杯 1
放壶 0.3
等水开 15 喝茶
洗杯，找茶叶
2 2.2 泡茶
（五）现代智能优化方法 人工神经网络、遗传算法、粒子群算法、模拟 退火算法、蚁群算法等
四、线性规划的数学模型
(Mathematical Model of LP)
定义： 求一组变量的值，使其满足一组用线性等式或线
性不等式表示的约束条件，同时使一个线性函数取得 最大值或最小值，把具有这样特征的问题称为线性规 划问题。
三、系统分析方法的内容
3、对策论 决策者在面临竟争者时的决策称为对策论。应 用于经济系统、公司与公司之间的贸易谈判、 产品竞争等。（水利工程中应用不普遍）
4、库存论 在解决物资交换问题的基础上产生和发展起来 的，存储的最优方案就是在保证供应质量的条 件下，使有关物资储备的总费用最小。（水库 蓄水）
找茶叶 1 喝茶 2.2
灌水 0.5 放壶
0.3 泡茶 15 等水开
丙： 洗壶 1
灌水 0.5
放壶 0.3 洗杯 1
0.3 等水开 15
拿茶叶
1 泡茶
2.2 喝茶
（四）方案分析与比较(系统分析）
➢方案分析
甲方案总时间=1+0.5+0.3+15+2+2.2=21 乙方案总时间=1+1+1+0.5+0.3+15+2.2=21 丙方案总时间=1+0.5+(0.3+15)+2.2=19 分析结果：丙方案最节约时间。
（二）问题分析
1wk.baidu.com资源需求 根据我们的日常经验，现代人类的活动通常需要人、
财、物等资源。在这个泡茶问题上，不涉及资金，所需 的资源包括：凉水、茶壶、茶叶、茶碗、火炉。这些资 源目前都已齐备，且假设除人外没有限制。
（二）问题分析
2 目标要求 以最节约资源的方式泡一壶好茶。
这个问题中，前面提到的各项资源除了人力资源外， 都是没有限制的。但实际上，茶壶的大小是确定的， 因而所用水是确定的。 再假定炉火的发热量及热效率是确定的，那么，一旦 装满水的茶壶放到火上，其消耗的能源也是确定的。 茶叶使用量是有定额的。 所以，在泡茶问题上，前述各项资源除随机干扰外，不 存在节约问题。这个问题，唯一涉及的节约问题是关于 一种既无限又有限的资源—时间的节约。
泡茶问题
华罗庚先生的泡茶
“想泡壶茶喝。当时的情况 是：开水没有，开水壶要洗， 茶壶茶杯要洗，火已升了， 茶叶也有了，怎么办?”
（一）问题的描述
1.目标：喝到一碗清新的热茶。 2.条件：已有一个茶壶、一包好茶叶、一个燃着的火炉 和可用的凉水水源。 3.其它要求：以最节约资源的方式实现目标。 4.系统工程研究任务：为解决喝茶问题设计一个行动计 划系统（设计一个解决泡茶问题的行动计划）。
方案建议：丙
（五）泡茶工程经验总结
几大步骤： 确定问题 目标分析 需求分析 方案策划 系统分析（统计、计算、比较） 决策建议 方案实施
系统原理：最优化、并行统筹、工序图法
二、系统分析方法
系统分析方法的步骤 1、确立系统的目标。明确建立该人工系统的目的及欲
达到的目标。 2、收集、分析和研究各种信息和资料，拟定各种可行
四、线性规划的数学模型
(Mathematical Model of LP)
目标函数：
n
Max(或Min)Z c1x1 c2 x2 cn xn c j x j
j 1
S.t a11x1 a12 x2 a1n xn (或 )b1
方案。 3、建立数学模型。 4、以数学模型的手段，对各可行方案分析，确定有关
的数量和质量指标。 5、分析比较，选出最优方案。
二、系统分析方法
三、系统分析方法的内容
系统分析中心内容就是模型化和最优化问题，其 数学理论基础：
（一）运筹学 1、规划论 研究和解决的问题用数学语言表达：在一组约 束条件下寻求目标函数的极值问题。主要有：线 性规划、非线性规划、整数规划、动态规划。
乙：⑴洗净水壶；⑵洗茶杯；⑶找好茶叶；⑷灌凉水； ⑸壶放火上；⑹等水开；⑺水开后，用准备好的茶杯、 茶叶泡茶；⑻等待茶泡好；⑼喝茶。
丙：⑴洗净水壶；⑵灌凉水；⑶壶放火上；⑷洗茶杯； ⑸拿茶叶；⑹水开之前，可干一些其它事；⑺水开， 泡茶；⑻喝茶。
（四）方案分析与比较(系统分析）
1.列出泡茶所需的全部工序 2.确定每道工序所需的时间 3.确定各道工序之间的时间连接关系 4.分析计算每种方案所需的总时间 5.做出比较结论
三、系统分析方法的内容
2、网络理论 40、50年代，美国发展组织生产和企业计划管理 的一门技术。以工程中各项工作的工时作为时间 因素，用网络图反映各项工作的相互关系及工程 全貌，通过分析计算确定对全局有影响的关键工 作和关键路线，使各项工作合理安排，以达到最 优化目的。 （工程施工管理、供水管网系统规划设计）