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[拼音]:duomubiao shuili guihua

[英文]:multiobjective water conservancy planning

綜合考慮經濟、社會、環境等多種規劃目標的水利規劃。一項水利規劃,特別是治理開發任務複雜的流域規劃或地區水利規劃,常涉及國計民生的廣闊領域,其影響總是多方面的。20世紀70年代前,各項水利建設多取決於國家經濟發展需要,各國的水利規劃也多屬於只考慮經濟目標的單目標規劃。

多目標規劃理論,最早於1896年由義大利經濟學家V.帕累託從政治經濟學角度提出。他把一些本質上不可比的目標化成單一目標求優。之後,V.諾伊曼等從對策論角度提出了多目標決策問題。1951年,美國學者T.科普曼斯從生產和分配的活動分析中提出了多目標優化問題。同年,H.W.庫恩與A.W.塔克爾從數學規劃角度提出了向量極值問題。但所有這些都僅限於某些基本途徑的探討。具體用於水利規劃的分析技術,是70年代初通過美國陸軍工程兵團、墾務局和洛克菲勒基金會等資助進行的哈佛水計劃才逐步發展起來。1962年美國的A.馬斯教授等人所著《水資源系統設計》一書發表後引起了各國水利界的廣泛重視。1973年經美國總統批准頒佈的《水土資源規劃原則與標準》,是第一個有關多目標規劃問題的官方規定。

特點

與單目標規劃相比,多目標規劃有下列主要特點。

(1)多目標間的度量單位多不相同,相互難以比較。一般經濟目標如國家經濟發展、地區開發等,可直接按增加國家或地區的淨經濟收入以貨幣值表示;環境質量、社會福利等目標,難以採用經濟效益衡量,則多就特定問題的性質選擇某些具有代表性的指標以物理量、化學量或生物量表示。這一特點決定了多目標規劃只能更多建立在向量分析的基礎上。

(2)各目標的權益不少是相互矛盾、相互競爭的。一個目標的改善大都要以損害其他目標為代價。為此,分析本身只能揭示各目標在不同方案中所能達到的程度和其變化規律。對方案的比較與抉擇,還需結合決策者的意願和愛好加以衡量。

(3)多目標問題的優化解不是唯一的,只能在協調各目標權益的前提下求得某一最佳均衡解。

(4)更加需要採用多學科規劃方法。多目標規劃工作也可分成:問題識別、方案擬定、影響評價與方案論證等四個步驟(見水利規劃)。但其中的每一步驟都必須有有關學科的專門人才參與,才能從不同角度、不同方面全面地研究和分析問題。

多目標決策分析

這是多目標規劃在規劃方法上區別於單目標規劃的最主要方面。分析途徑可概括為:

(1)按照目標要求,擬定其直接或間接的測度;

(2)識別決策問題的邊界和基本組成,選擇適宜的模型結構與求解技術;

(3)擬定決策準則,分析與評價非劣解。有關抉擇技術,近十多年來已由各國學者作了大量探索,迄今還沒有一個公認的成熟方法。可供參用的主要方法如下。

多目標效益費用分析法

適合於各目標標量均可採用貨幣值衡量的一種抉擇方法。方法本身與傳統的單一經濟目標的分析方法無本質區別,所不同的是考慮了不同目標的權重與折現率。對決策者認為是重要的目標賦以較大的權值,反之則權值較小;對決策者希望將來能更多考慮的目標採取較低的折現率,反之則折現率較高。綜合後,規劃方案總的折現淨效益可表示為:

式中j為各目標序號,j=1,2,3...P;λj為第j個目標的權值;Cji和Cji分別為第j個目標在t 年的效益與費用;ij為第j個目標折現率。

系統優化分析法

旨在通過嚴密的分析技術,揭示系統內部諸因素的相互關係,並結合決策者的意願對規劃方案進行優選。根據求解方法的功能,這類方法又可分為三種。

(1)非劣解生成技術:特點是首先將向量轉化為標量,而後應用現行的標量優化方法,生成多目標問題的非劣解集;最後,再由決策者從中選出最佳均衡解。其中最常見的有權重法與約束法,均可應用解析和數值演算法生成非劣解集。此外,屬於這種方法的還有以權重法為基礎,以單純形法為求解手段的多目標線性規劃法,和藉助動態規劃原理求解的多目標動態規劃法等。

(2)結合決策者意願的決策技術:即不採取分析人員單獨生成全部非劣解,而以決策者的意願為基礎一次求得所需的最佳均衡解。這類方法又可分為:以價值函式或效用函式表達決策者意願的方法,如期望效用法;以目的或理想值等表達的方法,如目的規劃法;以各目標函式值之間的權衡關係表達的方法,如替代價值權衡法等。

(3)結合決策者意願的改進生成決策技術:即介於上述兩種方法之間,以決策者已經部分明確的意願為基礎生成非劣解,再通過分析人員與決策者間的對話,按照決策者的改進意見重新計算,直至求得滿意解止。一些學者提出的步驟法、序列多目標問題解法等都屬這一種。

現代技術與傳統分析相結合的方法

與上述系統優化方法一樣,也利用現代技術求得可行的決策範圍,並由分析人員以一定方法表達出全部成果,但最終決策仍按傳統分析方法,由決策者就技術、經濟、社會、環境等方面綜合衡量,而不強求事先確定一些主觀的引數。其中,有代表性的方法主要是:

(1)圖解比較法,即通過圖解將全部成果反映成各目標間的效果轉換曲線或效果轉換面,供決策權衡。

(2)影響矩陣法,即利用記錄卡形成顯示各方案在設計條件下和在某些因素髮生變化時的分項影響。對各項影響都按優、中、差分類,並採用不同顏色表示。

(3)準則對照法,與影響矩陣法相似,但不是直接對方案影響進行比較,而是就規定的決策準則逐一進行評價。

參考書目

D.C.Major, Multiobjective waterResources Planning, AmericanGcophysical Union,Washington,D.C.,1977.