本文是一篇決策模擬論文，本文采用情景仿真和智能優(yōu)化方法來(lái)研究節(jié)水政策下企業(yè)生產(chǎn)用水決策問(wèn)題以及實(shí)現(xiàn)不同規(guī)模企業(yè)節(jié)水政策組合的優(yōu)化。
第一章 緒論
1.1 研究背景
近年來(lái)，工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展、人類(lèi)生產(chǎn)和生活方式的轉(zhuǎn)變使得水資源的需求量不斷增大。聯(lián)合國(guó)近期發(fā)布的一份報(bào)告稱(chēng)，全球用水量每年增長(zhǎng)約1%，到2050年，估計(jì)用水量將增加20%~30%。有限的自然水資源和不斷增長(zhǎng)的用水需求之間的矛盾制約著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，同時(shí)也促進(jìn)了需水管理的深入實(shí)踐[1]。面對(duì)用水需求的突飛猛漲，我國(guó)早在2012年就發(fā)布了通過(guò)資源管理制度建設(shè)節(jié)水型社會(huì)的文件，目標(biāo)是設(shè)定水資源使用的上限，以規(guī)范和防止工業(yè)和城市過(guò)度發(fā)展造成資源短缺[2]。建設(shè)節(jié)水型社會(huì)作為中國(guó)特色“生態(tài)文明”的體現(xiàn)，已被寫(xiě)入十四五規(guī)劃并成為重要的規(guī)劃之一。黨的十八大以來(lái)，我國(guó)始終堅(jiān)持新時(shí)期治水方針，強(qiáng)化需求管理，把“節(jié)水優(yōu)先”放在首要地位[3]。同樣，黨的二十大報(bào)告強(qiáng)調(diào)，中國(guó)式現(xiàn)代化是人與自然和諧共生的現(xiàn)代化，我國(guó)始終堅(jiān)持節(jié)約優(yōu)先，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展。節(jié)水作為需水管理的重要內(nèi)容，把水資源作為城市建設(shè)的前置剛性約束條件，對(duì)破解我國(guó)復(fù)雜水問(wèn)題保障我國(guó)水安全至關(guān)重要，對(duì)于節(jié)水型社會(huì)建設(shè)具有重要意義[4, 5]。
工業(yè)作為我國(guó)第二大用水主體，具有利益相關(guān)者多、社會(huì)輻射面廣、帶動(dòng)作用強(qiáng)等特點(diǎn)。抓好工業(yè)節(jié)水，尤其是高耗水行業(yè)節(jié)水，不僅可以緩解水資源供需矛盾，還可產(chǎn)生示范作用帶動(dòng)全社會(huì)共同節(jié)水[6]。近年來(lái)，我國(guó)工業(yè)用水量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但仍然存在用水粗放、用水效率低等問(wèn)題，總體形勢(shì)不容樂(lè)觀。具體表現(xiàn)為：（1）用水量大，且存在浪費(fèi)現(xiàn)象。據(jù)水資源公報(bào)顯示，2021年全國(guó)用水總量為5920.2億m3，其中工業(yè)用水量為1049.6億m3。除了存在嚴(yán)重的缺水問(wèn)題，另一方面由于企業(yè)節(jié)水意識(shí)不強(qiáng)、水價(jià)偏低導(dǎo)致水資源嚴(yán)重浪費(fèi)。（2）用水效率較低。2021年水資源公報(bào)顯示，我國(guó)萬(wàn)元國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（當(dāng)年價(jià)）用水量51.8m3，萬(wàn)元工業(yè)增加值（當(dāng)年價(jià)）用水量28.2m3，和國(guó)際上先進(jìn)水平相比仍存在一定差距。這表明工業(yè)節(jié)水潛力巨大，工業(yè)企業(yè)節(jié)水不僅能夠?yàn)槲覈?guó)用水總量控制提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而且可以減少?gòu)U水排放，改善水環(huán)境。

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1.2 研究目的及意義
1.2.1 研究目的
從水資源供需矛盾的嚴(yán)峻現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)，建設(shè)節(jié)水型社會(huì)的目標(biāo)需要三大用水主體的共同努力。目前我國(guó)節(jié)水工作的重點(diǎn)多聚焦在生活用水以及農(nóng)業(yè)用水上，實(shí)際上企業(yè)作為用水大戶(hù)，具有極大的節(jié)水潛力。由于企業(yè)盈利的特殊性以及作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的中堅(jiān)力量，企業(yè)節(jié)水工作進(jìn)行緩慢，節(jié)水積極性不高，節(jié)水的意識(shí)不強(qiáng)。另外，近年來(lái)國(guó)家雖然陸續(xù)出臺(tái)了針對(duì)工業(yè)企業(yè)節(jié)水的相關(guān)政策文件，但缺乏具體的實(shí)施細(xì)則和操作辦法，政策落實(shí)情況較差，工業(yè)企業(yè)節(jié)水的成效并不顯著。在一定條件下，企業(yè)可以通過(guò)減產(chǎn)以實(shí)現(xiàn)節(jié)水的目標(biāo)，或通過(guò)加大節(jié)水資金投入提高用水效率實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。鑒于此，本文的研究目的如下：
（1）探究水價(jià)、補(bǔ)貼和懲罰力度對(duì)整個(gè)行業(yè)生產(chǎn)用水的控制效果 從企業(yè)節(jié)水的動(dòng)力來(lái)說(shuō)，經(jīng)濟(jì)效益是企業(yè)決策的基礎(chǔ)，因此本研究聚焦企業(yè)生產(chǎn)用水，基于計(jì)劃用水量、平均用水量、最大用水量設(shè)置獎(jiǎng)懲標(biāo)準(zhǔn)，提出一種根據(jù)節(jié)水量和超水量進(jìn)行精細(xì)補(bǔ)貼和罰款的機(jī)制?？紤]到三種需水管理政策對(duì)企業(yè)成本效益的影響，基于仿真研究水價(jià)、補(bǔ)貼和懲罰力度變動(dòng)下企業(yè)用水決策問(wèn)題，為實(shí)現(xiàn)企業(yè)積極參與節(jié)水，履行社會(huì)責(zé)任提供必要的理論參考。
（2）明晰水價(jià)、補(bǔ)貼和懲罰力度變動(dòng)對(duì)不同規(guī)模企業(yè)用水決策的影響 企業(yè)具有異質(zhì)性，因此在研究水價(jià)、補(bǔ)貼和懲罰力度對(duì)整個(gè)行業(yè)生產(chǎn)用水控制效果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步根據(jù)計(jì)劃用水量將企業(yè)按規(guī)模分成大中小三種類(lèi)型，通過(guò)設(shè)置不同政策情景，對(duì)比分析不同規(guī)模企業(yè)的節(jié)水參與情況，討論不同節(jié)水政策力度對(duì)不同規(guī)模企業(yè)生產(chǎn)策略選擇的影響。希望能更好地實(shí)現(xiàn)企業(yè)和政府之間的良好互動(dòng)，同時(shí)也為相關(guān)部門(mén)制定需水管理政策提供一定的理論參考。
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第二章 理論基礎(chǔ)及框架
2.1 相關(guān)理論基礎(chǔ)
2.1.1 需水管理理論
20世紀(jì)70年代，美國(guó)能源需求快速增長(zhǎng)，出現(xiàn)了電力供不應(yīng)求的困境。為緩解用電壓力，相關(guān)部門(mén)開(kāi)始強(qiáng)調(diào)需求側(cè)管理。實(shí)踐證明，需求側(cè)管理相關(guān)實(shí)踐能夠有效緩解能源供需矛盾問(wèn)題。其后，需求管理被逐步應(yīng)用于包括水資源領(lǐng)域在內(nèi)的其他資源稀缺領(lǐng)域，從而促進(jìn)了需水管理理論的發(fā)展。需水管理是相對(duì)于供水管理提出的，以往針對(duì)水資源短缺對(duì)人類(lèi)正?；顒?dòng)及社會(huì)發(fā)展的制約，多采用超采地下水、開(kāi)發(fā)新的水源、跨流域遠(yuǎn)距離調(diào)水等措施來(lái)滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的用水需求。而這種從供水角度出發(fā)的“以需定供”的配水方式和管理模式不符合可持續(xù)發(fā)展理念，容易對(duì)水安全產(chǎn)生巨大威脅。在國(guó)際上，以色列受自然稟賦的制約率先研究需水管理。20世紀(jì)70年代，美國(guó)等一些水資源相對(duì)豐富的國(guó)家也逐步轉(zhuǎn)向需水管理。直到2000年，社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展產(chǎn)生的資源供需矛盾迫使尋求更適合的水資源管理方式，我國(guó)才開(kāi)始重點(diǎn)關(guān)注需水管理實(shí)踐問(wèn)題。有研究[81, 82]提出我國(guó)供水管理應(yīng)向需水管理轉(zhuǎn)變，走可持續(xù)發(fā)展之路。在此基礎(chǔ)上，Jiang等[83]總結(jié)了中國(guó)實(shí)施水資源供需管理對(duì)策的過(guò)程，還有研究[84]則進(jìn)一步闡述了從供水管理向需水管理轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。近年來(lái)，我國(guó)政府在制定和實(shí)施水資源管理相關(guān)的法律、政策等方面，已融入了需水管理的一些理念，使得需水管理理論得到進(jìn)一步拓展。
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2.2 企業(yè)生產(chǎn)用水控制理論分析框架
對(duì)高耗水企業(yè)而言，受水資源相關(guān)政策的管制，其水資源的獲得是有限的。而水資源的可用性決定了企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模和經(jīng)濟(jì)效益，直接影響到企業(yè)的生存發(fā)展。在我國(guó)需水管理背景下，如何在企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)環(huán)節(jié)融入“節(jié)水優(yōu)先”治水理念，必將成為高耗水企業(yè)用水的重要決策前提。
2.2.1 工業(yè)節(jié)水需求分析
（1）政府需求分析
為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，“十四五”規(guī)劃強(qiáng)調(diào)優(yōu)先節(jié)水、依法治水，把握節(jié)水工作的新機(jī)遇，努力全面推進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)。對(duì)于政府來(lái)說(shuō)，促進(jìn)工業(yè)企業(yè)節(jié)水是緩解水資源供需矛盾的重要舉措，同時(shí)也是保障我國(guó)水安全的重要任務(wù)。在需水管理實(shí)施過(guò)程中，政府承擔(dān)著舉足輕重的作用，其對(duì)工業(yè)節(jié)水工作的重視程度和落實(shí)程度關(guān)系到整個(gè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)節(jié)能減排的進(jìn)展與成效。政府之所以積極引導(dǎo)工業(yè)企業(yè)進(jìn)行節(jié)水，一方面是因?yàn)楣I(yè)企業(yè)作為我國(guó)第二大用水主體，具有巨大的節(jié)水潛力；而深層次的原因主要在于節(jié)水是一項(xiàng)多重目標(biāo)決策，能夠同時(shí)兼顧社會(huì)效益、資源環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。其中，工業(yè)節(jié)水的社會(huì)效益主要體現(xiàn)在可以提高工業(yè)用水效率，有助于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展以及保障社會(huì)和諧穩(wěn)定；其次，工業(yè)節(jié)水的資源環(huán)境效益主要體現(xiàn)在可以遏制水資源的過(guò)度開(kāi)發(fā)和浪費(fèi)，用水量的減少和用水效率的提升間接減少了工業(yè)企業(yè)污水廢水排放，從而降低了對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，促進(jìn)了綠色發(fā)展；最后，其經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在工業(yè)節(jié)水可以促進(jìn)工業(yè)企業(yè)工藝流程以及技術(shù)的升級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)以更少的水資源創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因此，政府倡導(dǎo)工業(yè)企業(yè)實(shí)施節(jié)水的行為從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)就是實(shí)現(xiàn)這三重效益。另外，從政府角度來(lái)看，在節(jié)水層面工業(yè)企業(yè)節(jié)水首先考慮的是社會(huì)效益和資源環(huán)境效益，其次是經(jīng)濟(jì)效益，但經(jīng)濟(jì)效益反過(guò)來(lái)會(huì)間接影響到社會(huì)效益和資源環(huán)境效益，具體表現(xiàn)為經(jīng)濟(jì)效益的保障推動(dòng)了資源環(huán)境的治理和社會(huì)的穩(wěn)定。因此，對(duì)政府來(lái)說(shuō)，在節(jié)水工作推進(jìn)的過(guò)程中如何根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況做出這三重效益的權(quán)衡至關(guān)重要。
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第三章 考慮節(jié)水政策的工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水決策模型構(gòu)建 ................ 24
3.1 問(wèn)題描述和基本假設(shè) .................................... 24
3.2 企業(yè)生產(chǎn)用水決策模型的構(gòu)建 ..................... 25 
第四章 不同政策組合情景下工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水決策仿真 ................ 36
4.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及參數(shù)設(shè)定 ............................ 36
4.2 不同政策因素對(duì)企業(yè)生產(chǎn)用水控制效果研究 ............................ 37
第五章 基于粒子群算法的工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水調(diào)控政策優(yōu)化 ............ 54
5.1 研究思路 .............................. 54
5.2 粒子群算法 ........................... 55
第五章 基于粒子群算法的工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水調(diào)控政策優(yōu)化
5.1 研究思路
由于不同規(guī)模企業(yè)對(duì)政策變動(dòng)幅度的敏感性不同，導(dǎo)致企業(yè)的用水決策在不同類(lèi)型節(jié)水政策的約束或激勵(lì)下呈現(xiàn)出不一致性。另外，節(jié)水工作是兼顧環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的多目標(biāo)決策。對(duì)政府而言，不僅需要關(guān)注企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中節(jié)水的總量，還要考慮到稅收和市場(chǎng)穩(wěn)定，保證企業(yè)的經(jīng)營(yíng)利潤(rùn)不受太大影響。而政府作為工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水調(diào)控政策的設(shè)計(jì)主體，如何在明晰不同規(guī)模企業(yè)對(duì)不同政策響應(yīng)規(guī)律的基礎(chǔ)上，權(quán)衡企業(yè)節(jié)水的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，分別制定適用于大中小企業(yè)生產(chǎn)用水的調(diào)控政策組合對(duì)工業(yè)需水管理的深入實(shí)踐意義重大。因此，本研究在第四章研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，對(duì)由水價(jià)、補(bǔ)貼力度和懲罰力度構(gòu)成的政策組合進(jìn)行優(yōu)化，探尋政策力度變動(dòng)下不同規(guī)模企業(yè)的最優(yōu)調(diào)控政策組合，希望能為政策制定提供理論參考。
根據(jù)前文研究可知，情景分析方法雖然能夠在一定程度上分析節(jié)水政策的有效性以及比較政策的優(yōu)劣，卻很難能找到滿(mǎn)足目標(biāo)要求的最優(yōu)政策組合。而粒子群優(yōu)化算法作為經(jīng)典的智能優(yōu)化算法之一，因其易于理解、收斂速度快、設(shè)置參數(shù)少、簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛用于解決水資源優(yōu)化問(wèn)題[105]。該算法利用個(gè)體之間的交互實(shí)現(xiàn)群體信息共享，不斷更新搜尋到的當(dāng)前最優(yōu)解從而得到全局最優(yōu)解?；诖嘶舅枷?，可知本研究政策組合優(yōu)化的具體思路。

決策模擬論文參考

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第六章 結(jié)論與展望
6.1 主要結(jié)論
用水總量和用水強(qiáng)度雙控目標(biāo)實(shí)施以來(lái)，相關(guān)部門(mén)采用行政、技術(shù)等手段對(duì)工業(yè)進(jìn)行用水量的宏觀調(diào)控。工業(yè)作為用水大戶(hù)，如何通過(guò)優(yōu)化政策組合實(shí)現(xiàn)企業(yè)節(jié)水是經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求，也是建設(shè)節(jié)水型社會(huì)的重要工作。
在此背景下，本研究運(yùn)用仿真和優(yōu)化方法探究不同政策情景下高耗水工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水決策的響應(yīng)規(guī)律以及適用于不同規(guī)模企業(yè)的最優(yōu)節(jié)水政策組合。首先，基于需水管理理論從政府和企業(yè)兩個(gè)角度分別分析工業(yè)節(jié)水需求，在此基礎(chǔ)上對(duì)企業(yè)生產(chǎn)策略的選擇機(jī)理進(jìn)行描述；其次，通過(guò)對(duì)政府職能和企業(yè)生產(chǎn)決策過(guò)程的分析構(gòu)建企業(yè)生產(chǎn)用水決策模型；再者，通過(guò)賦予變量實(shí)驗(yàn)參數(shù)，基于MATLAB軟件實(shí)現(xiàn)模型的仿真，從而探究不同政策因素對(duì)企業(yè)生產(chǎn)用水的控制效果以及對(duì)不同規(guī)模企業(yè)的生產(chǎn)用水決策影響；最后，基于粒子群算法優(yōu)化出不同權(quán)重情景下不同規(guī)模企業(yè)的最優(yōu)政策組合。本研究的主要結(jié)論如下：
（1）提高水價(jià)和懲罰力度能夠控制企業(yè)用水，但會(huì)造成企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益下降；提高補(bǔ)貼力度能實(shí)現(xiàn)節(jié)水和經(jīng)濟(jì)效益增長(zhǎng)的雙重紅利。總之，從節(jié)水量來(lái)看，三種政策因素都能在一定程度上有效控制企業(yè)用水。另外，補(bǔ)貼力度對(duì)節(jié)水企業(yè)的節(jié)水力度影響很大，能大幅降低企業(yè)生產(chǎn)用水，但對(duì)企業(yè)的節(jié)水參與度影響不明顯。懲罰力度則與之相反，能夠督促更多企業(yè)參與到節(jié)水的行列中，但對(duì)節(jié)水企業(yè)的節(jié)水力度作用不明顯。而水價(jià)的上升不僅能提高節(jié)水企業(yè)的節(jié)水力度，還能促使原本不參與節(jié)水的企業(yè)實(shí)施節(jié)水行為。
（2）對(duì)于計(jì)劃用水量在平均用水量和最大用水量之間的企業(yè)而言，因不受罰款的約束，企業(yè)節(jié)水的積極性較小，更傾向于保持現(xiàn)狀。同時(shí)，補(bǔ)貼力度對(duì)企業(yè)用水決策有影響，且隨企業(yè)規(guī)模的增大作用效果更明顯；對(duì)于計(jì)劃用水量大于最大用水量的企業(yè)而言，發(fā)現(xiàn)水價(jià)和補(bǔ)貼力度對(duì)于規(guī)模越大的企業(yè)影響作用越大，而懲罰力度對(duì)于規(guī)模越小的企業(yè)影響作用越大。
參考文獻(xiàn)（略）