研究团队选择了非洲国家佛得角作为案例研究对象。佛得角全称佛得角共和国,位于北大西洋,是由15个大小岛屿组成的群岛国家,东距非洲大陆最西边的塞内加尔500多公里。由于自然、财务、人力和技术资源的紧缺,佛得角是世界供水最紧缺的国家之一。该国政府也通过国际的资助积极寻求应对措施,在体制、人才和财政方面都不断改革,提高供水覆盖率。
如下图所示,博阿维斯塔(Boa Vista)位于群岛国的最东侧,面积约620k㎡,土地多为平地。过去5年该岛人口增长率达50%,居民人数14,451。15-64岁人群占71.4%。另外长期游人数超过4,200人。该地区年降水量约68mm,属于干旱地区。相关统计显示该地区地表水体量为2.5hm³,旱季时候可开采地下水低至0.3hm³,官方有记录统计的提取量分别约为0.12hm³/年。由于这些水源多为半咸水,所以该岛的供水系统主要依靠反渗透的海水淡化工艺处理半咸水和海水,日产量月3,750m³,同时还包含能量回收系统。
▲ 图2. Boa Vista的保护区划分概况
2014年的统计供水结构显示,32.5%的人由管网供水,1.2%通过邻居,26.7%通过运水车,39.1%通过独立水塔,还有0.6%通过其他途径获得供水。供水系统有当地的水与能源管理局AEB管理,它是一个PPP机构。目前他们通过3阶式递增水解征收税费(阶梯变化在6和10m³),详情可参考下图:
▲ 图3. Boa Vista水费历史变化趋势图
根据图1的框架步骤,研究团队首先对Boa Vista岛进行了解,然后选出几个关键的决策者或机构(例如规划主管、工程公司、开发商和市政官员)搜集关于2016年-2025年运营和战略方面的总体规划数据与信息,以让模型涵盖两个水价结构稳定期。根据这些信息,研究团队找出两个“项目属性“和两个”数据分化可能性”,从而搭建四个不同的情景。两个项目分别为:
在2017和2022年对现有的反渗透厂扩建
在2017年在Lacacao旅游开发区建新的RO厂,与一个发电厂项目相结合
后者的好处包括:1. 发电厂能提供电能;2.直接的成本节约;3.更好地防控水华现象;4.使用低盐度进水减少环境影响。
如下图所示,通胀、利率和电费是他们找出的关键因子。通过对这些因子建模来分析它们之间的统计相关性和概率分布。
▲ 图4. (a) 通胀和(b) 利息的概率密度函数以及 (c) 对应的预测趋势
根据FSP模型,他们用下图5和6的函数表示4个不同场景的分析结果。
▲ 图5. 水价结构概率的FSP结果展示 (场景#1) ;(λ = (0.18, 0.05, 0.05, 0.45, 0.27)的目标函数的结果)
▲ 图.6. FSP结果展示 (scenario #1), λ的起始值 = (0.18, 0.05, 0.05, 0.45, 0.27) 及可能的变量(λ和年)
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