2024ICM问题D真题

2024 ICM问题D：五大湖水问题

背景美国和加拿大的五大湖是世界上最大的淡水湖群。这五个湖泊和连接的水道构成了一个巨大的流域，其中包含这两个国家许多大型城市地区，气候和局部天气条件各不相同。

这些湖泊的水被用于许多目的(捕鱼、娱乐、发电、饮用、航运、动物和鱼类栖息地、建筑、灌溉等)。因此，大量利益相关者对流入和流出湖泊的水的管理有着利益关系。特别是，如果湖泊中的水被抽干或蒸发得太少，则可能发生洪水，沿岸的住宅和企业将受到影响;如果抽干的水太多，则大型船只无法通过水路运输物资，支持当地经济。主要问题是调节水位，使所有利益相关者都能受益。

每个湖的水位是由进入和离开湖的水量决定的。这些水位是温度、风、潮汐、降水、蒸发湖底形状、河流流量和径流、水库政策、季节性循环和长期气候变化之间复杂相互作用的结果。在大湖水系的水流中，有两个主要控制机制--位于苏圣玛丽(Sault Ste.Marie)的苏运河(Soo Locks)的补偿工程(三座水力发电厂、五座通航水闸和在急流上游处的一座闸门式大坝)和位于康沃尔的摩西-桑德斯大坝(Moses-SaundersDam)，如附录所示。

虽然两座控制大坝、许多渠道和水渠以及流域水库可能受到人类控制，但降雨、蒸发、侵蚀、冰塞和其他水流现象的速度超出了人类的控制范围。地方管辖区的政策可能会产生与预期不同的效果，就像水流域的季节性与环境变化一样。这些变化反过来又影响该地区的生态系统，进而影响湖泊及周边动植物群的健康以及生活在水流域的居民。尽管五大湖似乎有规律的年度模式，但正常水位2至3英尺的差异会对一些利益相关者产生重大影响。

这个动态网络流量问题是“棘手的”--由于相互依赖性、复杂的要求和内在的不确定性，解决起来极具挑战性。对于湖泊的问题，我们有不断变化的状态和利益相关者的利益冲突。请参阅问题D附录以获取更多信息。

要求

国际联合委员会(IJC)请求责公司国际网络控制模型师(ICM)提供支持，协助管理和控制机制模型(附录中提到的两座大坝--补偿工程和摩西-桑德斯大坝)的管理，这些大坝直接影响五大湖水系的水位。您的ICM主管已指派您的团队负责开发模型和管理计划，以实施该模型。您的上司指出，有几个考虑因素可能有助于实现这一目标，首先是建立五大湖网络模型，并将苏必利尔湖的河流流量连接到大西洋。您的主管提到的其他一些可选的考虑因素或问题如下:

确定五大湖在任何时间点的最佳水位，同时考虑到各种利益相关者的愿望(成本和收益可能对每个利益相关者不同)

建立算法，根据湖泊的流入和流出数据，维持五个湖泊的最佳水位。

了解您的控制算法对两个控制大坝出流的灵敏度。根据2017年的数据，您的新控制措施是否会使该年各利益相关者的实际记录水位达到满意或更好的水平?

你的算法对环境条件的变化(如降水、冬季积雪、冰堵塞)有多敏感?

你的广泛分析只集中在影响安大略湖的利益相关者和因素上，因为最近对该湖水位管理的关注。

IJC还对您用于提供信息模型和建立参数的历史数据感兴趣，因为他们想知道您的管理和控制策略与以前的模型相比如何。请向IJC领导层提供一页备忘录，说明您模型的关键特征，以说服他们选择您的模型。

您的PDF解决方案总共不超过25页，应包括：

一页的总结表，清楚地描述你处理问题的方法，以及你在问题背景下分析得出的最重要的结论。
目录。
您的完整解决方案。
一页的备忘录。
参考书目。
人工智能使用报告(如果使用)

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