环境建模的共性问题

大无数复杂环境建模工作普遍存在以下三大主题问题：

• 不确定性：现实利用中的节造参数与过程往往存在显著不确定性。若仅选取确定性步骤进行预测性仿照，这些不确定性将无法得到正确表征。
• 多学科交叉性：此类建模性质上涉及多学科合作，但各子模型开发人士易陷入技术细节，忽视"全局指标"（即模型拟解决的底子问题），从而导致子模型过度复杂化。更关键的是，子系统间复杂的相互作用与依存关系常被忽略或简化处置。
• 沟通阻碍：很多复杂环境模型的构建逻辑仅能被开发人士理解。当决策者或公家难以解读模型时，其利用价值将大幅削减。

解决规划1：基于"整系统"的概率建模步骤

只管这些问题是复杂环境建模中的普遍挑战，但在放射性废料治理设施（无论拟建或现有设施）的机能仿照中尤为凸起------这涉及超长的功夫跨度、超大的不确定性以及公家对放射性废料问题的高度关注。应美国能源部要求，我们自1990年起着手开发一种新型仿照工具以针对性解决这些问题。

这一研发工作的成就就是基于Windows平台的图形化仿照工具GoldSim。该软件作为矫捷而壮大的传染物仿照平台，可能对复杂工程系统及人为环境中的传染物开释、归趋和迁徙过程进行建模。其主题设计指标蕴含：

• 显式表征不确定性：精准量化流程、参数及事务中的不确定性
  ；
• 实现自上而下的整系统建模：通过集成系统所有组件维持对"全局指标"的关注
  ；
• 加强模型可传布性：以适配分歧受多认知水平的方式实现复杂模型的成就展示与文档化。

GoldSim仿真框架概述

GoldSim是一个职能壮大且矫捷的仿真平台，可能对险些所有类型的物理系统、金融系统或组织系统进行可视化建模与数值仿照。从性质上说，GoldSim就像一个"可视化电子表格"，用户能够通过图形化界面直观地创建和处置数据与方程式（拜见图1）。然而与传统电子表格分歧，GoldSim能够轻松评估系统随功夫演变的过程，并预测其未来行为特点。

GoldSim仿真框架的怪异优势

由于系统仿真能有效优化复杂系统的认知与治理水平，当前市场上存在多种仿真工具。然而，GoldSim通过以下职能组合形成了怪异的技术优势：

• 直观的可视化建模：提供用户敦睦的图形化界面，用户可直接通过绘造影响图（influence diagram）来直观构建系统模型，无需把握复杂符号或行业象征说话。
• 优质的模型矫捷性：选取分层
  ？榛芄，支持从单一到极复杂的多层级建模。随着系统认知的深刻，模型可进行动态扩大与迭代优化，合用于各类系统仿真需要。
• 完整的不确定性表征：支持通过概率散布量化流程与参数的不确定性，并能直接仿照突发事务（如地震、洪水、报答粉碎等）的产生概率及连锁影响，实现"滋扰事务"的系统性评估。
• 壮大的扩大能力：支持与表部法式/电子表格的动态交互，其盛开式架构允许用户加载定造化职能
  ？，满足行业领域的特殊利用需要。
• 成就展示系统：针对"难以诠释的模型蹬宗无效模型"这一行业痛点，专门开发了多档次演示职能。用户可通过嵌入图形、注解文本、超链接等身分，凭据分歧受多的知识布景，矫捷调整模型展示的详略水平。

壮大而矫捷的仿照工具。从基础的层面来看，GoldSim可作为一个壮大且矫捷的仿照器使用。也就是说，您能够将其利用于复杂系统中某个特定方面的问题（例如工程樊篱的行为、场地的水平衡，或传染物通过地下水或其他蹊径的迁徙）。

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从某种意思上说，GoldSim就像一个"可视化电子表格"，允许您直观地创建和使用数据与方程式。如图2所示单一示例，凭据模型中各对象之间的关系，GoldSim会以适当的方式通过视觉衔接自动显示它们之间的影响和相互依赖关系。

GoldSim提供了多种内置对象供您构建模型，若是必要，您还能够编程自界说对象，并将其无缝链接到GoldSim框架中。

GoldSim的图形界面和壮大的推算职能支持从不到一幼时即可实现的单一筛选分析，到耗时数月构建的复杂利用等各类仿照需要。

系统集成工具

放射性废料治理问题大多拥有多学科交叉个性，即被仿照的系统现实上由多个子系统组成，而各子系统的建模工作通常必要来自分歧窗科布景的人士共同实现。例如，评估传染场地建复规划的模型就可能蕴含由地质学家、水文地质学家、资料工程师、生态学家、健康物理学家、经济学家或者政治学家别脱离发的子模型。

然而实际中，建模者往往过度专一于子模型的细节设计，反而忽视了"全局视角"。这通
；岬贾赂髯幽Ｐ捅舜烁盍亚夜雀丛踊。更沉要的是，子系统间复杂的相互作用和依存关系时时被忽略或简化处置。这种步骤不仅浪费资源，并且往往因过于复杂而难以有效诠释（从而难以利用），又因集成度不及而无法齐全、真实地反映整个系统。

针对这类复杂的多学科系统，我们必要一种能将所有子模型整合为统一整系统模型的工具（见图3）。整系统模型的主题在于成立一致性框架，既能表征系统的各个方面，又能正确反映子系统间复杂的交互与依存关系。GoldSim凭借其壮大的矫捷性，可能齐全表征系统的各个层面，同时其怪异的层级化、
？榛Ｄ芰，使其成为梦想的系统集成平台。事实上，这正是GoldSim起初设计时很重要的职能定位。

可视化信息治理系统

即便您可能直接、直观地接见模型输入数据，要使仿真模型真正阐扬作用，还必须可能以令人折服且有效的方式阐释其如果前提（以及仿真了局的寓意）。GoldSim正为此提供了相应工具。

因而，就其利用层面而言，GoldSim可作为可视化信息治理系统使用，使您可能直接链接数据源，并以清澈有效的方式向任一受多描述、纪录和诠释您的模型（见图4和图5）。

GoldSim传染物迁徙
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只管GoldSim内置的尺度元素已能构建壮大的复杂模型，但在开发之初我们就意识到，某些特定系统必要行业认可的建模元素。因而，GoldSim选取
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对于放射性废料治理当用而言，出格沉要确当属传染物迁徙
？椋–T Module）。该
？樽魑狦oldSim的扩大法式，可能对复杂工程系统和/或天然环境系统中的物质迁徙进行动态建模。

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• 系统指定地位的质量通量预测值
• 环境介质（如地下水、泥土、空气）中的传染物浓度散布
• 通过设置转换系数，还可将介质中的浓度转化为受体的辐射剂量或健康风险值。

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1. 传染源开释
   • 思考措置容器（如储罐）的失效概率
   • 仿照传染物固化基质（如水泥、金属、玻璃）的降解过程
2. 多介质迁徙过程
   • 支持含水层、河道、大气等多种迁徙蹊径
   • 涵盖地下水、地表水、空气、泥土等多相介质
   • 可同时仿照对流和扩散传输机造
   • 蕴含溶化度约束及介质间的传染物分配效应
   • 支持复杂化学反映与衰变过程耦合推算
   • 出格蕴含裂隙岩体中的基质扩散等特殊过程
3. 生物迁徙过程
   • 仿照传染物在生物体内的转移蹊径
   • 构建血液、组织等生物介质的传输网络
   • 支持多种生物传输机造的耦合建模

通过将这些环境元素相互衔接（并与GoldSim基础元素集成），可构建从单一到复杂的传染物迁徙仿照系统（见图7）。

废料治理当用事俘

GoldSim（及其传染物迁徙
？椋┢鸪跏俏拦茉床浚―OE）评估内华达州尤卡山潜在高放废料措置库而开发的。目前，该软件正宽泛利用于全球传染场地的复原规划设计及放射性废料措置设施评估，典型案例如下：

• 美国尤卡山措置库评估：美国能源部选取GoldSim（及其前身软件RIP）评估拟建于内华达州的乏燃料地质措置库安荃性。
• 西班牙放射性废料措置钻研：西班牙放射性废料治理机构ENRESA使用GoldSim筛选本国乏燃料措置场址，重要评估候选主岩机能。
• 新墨西哥州洛斯阿拉莫斯废料措置场评估：洛斯阿拉莫斯尝试室通过GoldSim量化低放废料措置区风险特点，并确定监测要求。
• 铀矿尾渣与矿井治理：德国与加拿大（图8）选取GoldSim评估汗青铀矿开采留下的尾渣库与矿井巷路多种封场治理规划。

• 日本废料措置规划评估：日本原子力钻研开发机构（JAEA）与核工程试验室（JNES）选取GoldSim对本国高放废料及乏燃料措置规划发展综合评估。
• 美国内华达州低放废料及核试验场评估：GoldSim用于分析分歧地下水文概想模型对评估内华达核试验场放射性核素迁徙领域的影响，同时评估该区域浅层低放废料措置设施的持久机能。
• 韩国核燃料循环持久规划：韩国原子力钻研院（KAERI）使用GoldSim构建核燃料循环整系统模型，涵盖燃料获取、核电站运杏注乏燃料产生、多样化贮存规划、海表后处置可行性、国内表创新回收技术及废料措置等环节。

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