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2022美赛B题题目及思路

背景：几个世纪以来，人们在河流和小溪上建造水坝来阻挡水，建立水库，作为管理水供应 的一种手段。这些水库用于储存各种用途(如农业、工业、住宅)的水，为休闲和娱乐(如钓鱼、 划船)提供一个区域，帮助防止下游洪水，并为发电的涡轮机提供水。 水力发电(水电) 是由这 些涡轮机产生的电能，因为它们将下降或快速流动的水的势能转换成机械能 随着气候变化，在许多地区，来自大坝和水库的水量正在减少。因此，水坝可能无法满足这 些地区的用水需求。此外，低水流量减少了水力发电厂产生的电量，导致这些地区的电力供 应中断。如果大坝后面的水库水位足够低，水力发电就会停止。 美国亚利桑那州(AZ)、加利福尼亚州(CA)、怀俄明州(WY)、新墨西哥州(NM)和科罗拉多州(CO) 的自然资源官员目前正在谈判，以确定管理格伦峡谷和胡佛大坝的用水和电力生产的最佳方 式，以解决这些相互竞争的利益。数百年以前的协议继续影响着今天的水管理法规、政策和 实践。这些协议从科罗拉多河系统中分配了比该系统现有的更多的水。系统继续生效的原因 是一些用户没有使用他们的全部分配。如果科罗拉多河流域的干旱状况继续下去，那么在某 一时刻，水量将不足以满足利益相关方的基本用水和发电需求。因此，为当前和未来的供水 条件制定一个合理、合理的水资源分配计划是至关重要的。 附加提示 州自然资源谈判代表要求你的团队为他们的五个州(AZ、CA、WY、NM 和 CO)制定一个水资 源分配计划。这些官员认为，近期的降雨短缺和更高的温度将持续下去，导致供应(可用水) 和需求(电力需求)方面的问题。他们提供了下列建议: •格伦峡谷大坝(鲍威尔湖)和胡佛大坝(米德湖)的运行应该密切协调，因为从格伦峡谷大坝流 出的水供应了胡佛大坝输入的部分水。 •这两个大坝的系列配置所提出的挑战是确定一个适合的水和电力分配给农业，工业和五个 州的居民。 •你的解决方案应该提出当保障社区用水要求在规定水平并且两个水库的水在规定高度(考 虑到水库中水位线高度与水量体积之间的关系)时格伦峡谷和胡佛大坝应该采取什么样的水 流。建议应该多久重新运行一次模型，以考虑到供需状况的变化。 •墨西哥对五个州消耗完它们的份额后剩下的剩余水资源拥有主权。你的计划应该涉及墨西 哥的权利。 •在你的计划中的水分配实施后，讨论应该允许多少水(如果有的话)从科罗拉多河流入加利福 尼亚湾? 要求 在根据谈判代表的指引制定用水分配计划时，你应： •开发并分析一个数学模型，以帮助谈判者应对一套固定的供水和需求状况。使用模型来通 知大坝运行：当米德湖的水位为 M，鲍威尔湖的水位为 P 时，每个湖应该抽取多少水来满 足规定的需求?如果不提供额外的水(通过降雨等)，并考虑到需求是固定的，需要多长时间才 能满足需求?随着时间的推移，必须额外供应多少水，以确保这些固定需求得到满足? •使用模型推荐最佳的方法解决一般(农业、工业、住宅)使用和电力生产的水资源可用性的竞 争利益。明确说明用来解决竞争利益的标准。 •使用你的模型来解决如果没有足够的水来满足所有的水和电力需求时应该做什么。 •将你的模型应用于以下各种场景： O 相关社区对水和电的需求随着时间的推移而变化。当受影响地区的人口、农业和工业增 长或萎缩时，会发生什么? O 可再生能源技术的比例在使用的初始值之上增加。 O 实施了更多的节水和节电措施。 您的解决方案不应利用或依赖于这些州的任何现有的历史协议或当前的组织或个人的政治 权力，而是代表您的团队在该地区分配水的最佳数学解决方案。作为提交解决方案的一部分， 请准备一到两页的文章，适合发表在《干旱》杂志上，这是一本为美国西南部的水利基础设 施管理人员准备的月刊。 注意：您的 PDF 总页数不超过 25 页，解决方案应包括： •一页摘要表。•目录。•完整的解决方案。•一到两页适合发表的论文。•引用列表。 注:MCM 竞赛有 25 页的限制。您提交的所有方面都计入 25 页的限制(摘要页、目录、参考 书目和任何附录)。必须在你的报告中标注你的想法、图像和其他材料的来源引用。 词汇表 水力发电:由涡轮机产生的电能，它将下降或快速流动的水的势能转换成机械能。 分享任意学习群即可领取历届建模资料。

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