【模型工具】对城市水系统的转型建模
原文信息题目：Modelling transitions in urban water systems
作者：W. Rauch a,*, C. Urich b,c, P.M. Bach b, B.C. Rogers c,d, F.J. de Haan e, R.R. Brown f, M. Mair a, D.T. McCarthy b, M. Kleidorfer a, R. Sitzenfrei a, A. Deletic b
作者单位：
a Unit of Environmental Engineering, Institute of Infrastructure, University of Innsbruck, Technikerstr. 13, 6020 Innsbruck, Austria
b Monash Infrastructure, Civil Engineering Department, Monash University, Australia
c Cooperative Research Centre for Water Sensitive Cities, Australia
d School of Social Sciences, Monash University, Australia
e Melbourne School of Design & Melbourne Sustainable Society Institute, The University of Melbourne, Australia
f Monash Sustainable Development Institute, Monash University, Australia
期刊：Water Research
时间：2017
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2017.09.039
文章亮点
1.考虑城市水利基础设施的长期规划转型。
2.将城市和社会动态与基础设施的发展联系起来。
3.对复杂耦合系统采取探索性的规划方法。
4.预测城市水系统向分散式排水解决方案的过渡。
背景与目的
城市涉水基础设施需要长期规划。城市水系统的转型由城市环境的变化以及社会动态驱动。这些基本过程的复杂性在于，复杂耦合系统演化的动态不能用线性的因果关系来解释，也不能在狭隘的假设下预测。因此，规划需要考虑集成灵活基础设施系统在各种未来条件下的功能行为和性能。研究整合了城市发展模式、水基础设施变化和社会系统变化的因素，将其集成到一个模型中，实现了对城市水系统转型的模拟。
研究方法
研究构建了一个集成模型，包含了城市发展模块（UDM）、社会转型模块（STM）和生物物理模块（BPM）三个关键模块。模型的输入为有关环境条件的情景（例如水资源动态、气象条件、人口变化、土地利用模式）。STM采用多模式方法（MPA）生成服务解决方案，通过需求、约束和竞争的条件来对当前方案进行评估，随着时间的推移逐步进行归并、进化和淘汰。UDM则采用基于智能体的建模方法（ABM）模拟政府、家庭、企业和开发商对城市环境的影响。BPM则基于自然科学的知识，模拟计算不同的城市水系统规划方案下的水系统性能。
研究结果
通过对墨尔本的一个集水区的城市水系统演化模拟验证，发现模型模拟得到的城市水系统转型过程与实际系统具有高度的相似性。案例区域的模拟实践证明该模拟框架提供了可以在非固定条件下规划集成和灵活的基础设施系统的方法。其特殊优势在于它能够通过算法生成城市水管理情景，使规划者能够在各种未来情景下测试政策、规划和基础设施选择的有效性。
编者点评
研究将社会系统与城市水系统耦合在一起进行建模，能够模拟不同情景下的城市水系统布局规划方案，对于新建城市的多目标可持续规划设计具有重大的意义。
关键图表
图1 集成模型的典型工作流
图2 案例区域集中式排水基础设施的建模和观测
城市水系统领域
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