Mô tả:

Phân tích hệ thống được định nghĩa là quá trình phân tích có trình tự một bào toán lựa chọn các giải pháp trong đó từng bước phân tích được trình bày rõ ràng nhất có thể (Hoag, 1956). Phân tích hệ thống có thể được coi là một cấu trúc hóa và diễn tả các hoạt động của toàn bộ một hệ thống tổng thể với tất cả các hệ thống con của nó một cách đồng thời (Vedula & Mujumdar 2016). Phân tích hệ thống thường được hiểu là một tập hợp các kỹ thuật quy hoạch toán học và thiết kế toán học, bao gồm một số quy trình tối ưu hóa. Khi các nguồn tài nguyên khan hiếm phải được sử dụng một cách hiệu quả, các kỹ thuật phân tích hệ thống đặc biệt hữu dụng (ví dụ, phân bổ nước tưới tối ưu cho một số loại cây trồng, trong điều kiện nguồn cung cấp nước hạn chế). Phân tích hệ thống không chỉ là một thực hành về mô hình toán học mà còn mở rộng hơn nhiều, tập trung vào các quy trình như thiết kế và ra quyết định. Các kỹ thuật có thể sử dụng cả mô hình mô tả cũng như mô hình tư vấn. Các mô hình mô tả mô phỏng cách thức hệ thống hoạt động, trong khi các mô hình tư vấn đưa ra cách thức hệ thống nên được vận hành để đạt được tốt nhất các mục tiêu xác định.

Về cơ bản có hai loại bài toán trong Phân tích hệ thống: phân tích và tổng hợp. Bài toán đầu tiên về cơ bản là bài toán dự báo hoặc bài toán xuôi, trong khi bài toán thứ hai là bài toán nhận dạng hoặc bài toán ngược. Trong bài toán dự báo, chúng ta cần xác định đầu ra khi biết đầu vào và hoạt động của hệ thống. Trong bài toán ngược, chúng ta cần tìm hệ thống (các tham số hệ thống), khi biết đầu vào và đầu ra. Trong bài toán tổng hợp, chúng ta đi thiết kế một mô hình (hệ thống) sẽ chuyển đổi đầu vào đã biết thành đầu ra đã biết tương ứng. Ở đây, chúng ta phải quan tâm đến bản chất của hệ thống và hoạt động của nó.

Các kỹ thuật cơ bản được sử dụng trong phân tích hệ thống tài nguyên nước là tối ưu hóa và mô phỏng. Trong khi các kỹ thuật tối ưu hóa có nghĩa là tìm ra các giải pháp tối ưu toàn cục, mô phỏng là một phương pháp thử sai dẫn đến việc xác định giải pháp tốt nhất có thể. Kỹ thuật mô phỏng không thể đảm bảo giải pháp tối ưu toàn cục; tuy nhiên, các giải pháp rất gần với giải pháp tối ưu có thể đạt được bằng cách sử dụng mô phỏng và phân tích độ nhạy. Các mô hình tối ưu hóa được thể hiện trong lý thuyết về lập trình toán học. Chúng được đặc trưng bởi một phát biểu toán học về hàm mục tiêu và một quy trình tìm kiếm nghiệm để xác định các giá trị của các biến quyết định, nhằm tối ưu hóa hàm mục tiêu.