将基于代理的方法与水分配网络的液压分析相结合，对伊朗GAZ市终端用户的实际情况进行微观尺度模拟

《Journal of Hydrology: Regional Studies》：Integrating the agent-based approach with hydraulic analysis of the water distribution network to a realistic micro-scale simulation of end-users in GAZ City, Iran

本研究提出了一种整合基于代理的模型（ABM）与水力模拟器的框架，用于双向动态模拟水网压力与用户用水行为的关系。通过案例研究GAZ城供水网，发现用户节水态度可减少13%的用水量，提升管网性能。特别是在低压力下，用户行为调整显著影响管网服务，揭示了传统方法忽略的微观用户行为与管网压力的动态交互。该框架为压力管理和需求管理策略提供了新的评估工具，增强了管网服务公平性的分析。

　　水的供应与使用行为之间的复杂关系一直被关注，特别是在城市供水网络（WDN）的分析中。传统模型通常将用户需求简化为固定的数值，而忽略了用户行为与网络性能之间的相互作用。这种简化导致模型在面对异常运行条件时无法准确反映实际的供水情况。例如，在供水压力不足的情况下，用户可能会调整用水行为，以适应较低的供水能力，而在压力过高时，用户可能过度使用水资源。这些行为的差异对于网络的运行和管理具有重要影响，因此需要一种能够捕捉这种双向互动的模型。

为了更准确地模拟用户行为对供水网络的影响，研究提出了一种新的框架，将基于代理的模型（ABM）与水力模拟器相结合。该框架通过模拟每个用户的具体行为，例如他们的用水习惯、社会互动和对节水的态度，来生成更真实的用水模式。此外，模型还考虑了用户行为如何影响网络的水力性能，如压力变化对用水行为的影响以及用水行为对网络压力变化的反馈。这种双向模拟能够更全面地评估供水网络在异常条件下的表现，并为供水管理政策的效果评估提供支持。

研究以伊朗伊斯法罕省的GAZ市供水网络为案例，验证了这一新框架的有效性。通过将供水网络的结构导入基于代理的模型，并结合用户的具体特征和行为，模型能够更准确地反映不同时间段内用户的需求和用水情况。例如，在供水压力较低的高峰时段，用户可能表现出更高的不满情绪，而在非高峰时段，供水压力较高，用户可能使用超过其需求的水量。这种行为模式的模拟有助于更深入地理解用户对供水服务的满意度，并为优化供水管理策略提供依据。

在研究中，用户用水行为被分为个体行为和家庭行为。个体行为包括洗澡、洗手和刷牙等，而家庭行为则包括厨房用水、户外用水和洗衣机使用等。通过模拟这些行为，模型能够更精确地反映用户在不同供水条件下的反应。例如，在供水压力不足时，用户可能减少用水量，而在压力充足时，他们可能增加用水量。这种行为的多样性需要通过详细的模拟来捕捉，而传统的模型往往无法做到这一点。

为了进一步提高模型的准确性，研究引入了“理想需求范围”这一概念。理想需求范围反映了用户在不同供水条件下愿意接受的用水量范围。例如，如果供水压力低于用户期望的水平，他们可能会调整用水行为，以减少用水量。反之，如果供水压力高于期望水平，他们可能会增加用水量。这种调整行为可以通过用户的态度和需求强度来体现，从而为供水网络的运行提供更详细的分析。

在模型实施过程中，研究利用了NetLogo软件平台来构建基于代理的模型，并通过Python环境实现了与水力模拟器的集成。这种集成使得模型能够动态地反映用户行为与供水网络状态之间的相互作用。例如，当供水压力下降时，模型会自动调整用户的用水行为，以适应新的条件。这种反馈机制能够更真实地模拟用户对供水网络的响应，从而为供水网络的优化和管理提供支持。

研究结果表明，用户的态度对用水行为有显著影响。在模拟中，当用户具有更强的节水意识时，他们的用水量会减少，从而改善供水网络的整体性能。例如，在研究中，通过调整用户的节水态度，供水网络的性能提高了13%。这一发现表明，通过改变用户的行为，可以有效提升供水网络的运行效率，而无需对网络本身进行大规模改造。

此外，研究还探讨了不同供水压力条件下用户行为的变化。在较低的供水压力下，用户可能会减少用水，而在较高的供水压力下，他们可能会增加用水。这种行为模式的差异需要在模型中得到充分考虑，以确保供水网络的运行能够满足不同用户的需求。同时，模型还能够评估供水网络在不同运行条件下的性能，例如在不同水库水位下的供水情况。

研究还强调了社会互动对用户行为的影响。用户可能会受到周围人行为的影响，从而调整自己的用水习惯。这种社会影响可以通过模型中的社交沟通模块来模拟，从而更全面地反映用户行为的多样性。例如，某些用户可能会受到邻居的影响，选择减少用水，而另一些用户则可能受到周围人用水习惯的鼓励，增加用水量。

总的来说，该研究提出了一种新的框架，通过结合基于代理的模型和水力模拟器，能够更准确地模拟用户行为对供水网络的影响。这种框架不仅能够评估供水网络在异常条件下的表现，还能够为供水管理政策的制定提供支持。研究结果表明，用户的态度和行为对供水网络的运行具有重要影响，因此在供水网络的管理中，需要综合考虑技术参数和社会因素，以实现更高效的供水服务。