【摘要】：伴隨著社會(huì)不斷地發(fā)展,人類不斷接受新的挑戰(zhàn),水資源系統(tǒng)作為承載社會(huì)經(jīng)濟(jì)的主要系統(tǒng)不斷面臨著來自社會(huì)各層面的威脅。同時(shí),黑龍江省作為農(nóng)業(yè)大省,面臨的水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)日益嚴(yán)重,因此需要針對(duì)黑龍江省現(xiàn)存的水資源問題進(jìn)行水資源系統(tǒng)保障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。通過水資源系統(tǒng)保障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)可以將黑龍江省存在的水資源問題進(jìn)行定量化,并提出有效的管理方案,優(yōu)化水資源的分配,從而降低水資源系統(tǒng)所存在的風(fēng)險(xiǎn),使黑龍江省更快的步入發(fā)展的快車道。本研究以保障水資源系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展為指導(dǎo)思想,針對(duì)黑龍江省水資源系統(tǒng)現(xiàn)存問題,首先識(shí)別出水資源系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)源,為后續(xù)評(píng)價(jià)以及管理提供評(píng)價(jià)指標(biāo)。其次運(yùn)用定量化的經(jīng)濟(jì)數(shù)值評(píng)價(jià)黑龍江省水資源系統(tǒng)保障風(fēng)險(xiǎn)的大小,并分析影響水資源系統(tǒng)的主要因素。最后通過優(yōu)化各產(chǎn)業(yè)水資源量的分配,降低黑龍江省水資源系統(tǒng)保障風(fēng)險(xiǎn)的大小,并給出最優(yōu)分配水資源量。主要內(nèi)容及結(jié)論如下:(一)水資源系統(tǒng)保障風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別。為了識(shí)別水資源系統(tǒng)存在何種風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)問題,提出了基于等級(jí)全息建模框架(Hierarchical holographic modeling,HHM)和風(fēng)險(xiǎn)過濾、排序和管理模型(Risk filtering,ranking,and management,RFRM)的水資源系統(tǒng)保障風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別模型,該模型解決了風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法存在靜態(tài)和片面的弊端。本文首先利用HHM框架將水資源系統(tǒng)劃分為11個(gè)不同主層次和39個(gè)等級(jí)全息子系統(tǒng),并與時(shí)空分解后的4個(gè)水資源等級(jí)全息子系統(tǒng)進(jìn)行迭代,準(zhǔn)確地識(shí)別出30個(gè)初始場(chǎng)景;然后,通過RFRM方法計(jì)算初始場(chǎng)景的風(fēng)險(xiǎn)概率并將其排序,確定了13個(gè)高危風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景;最后,給出表征風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景的可以量化的33個(gè)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo),為了后續(xù)研究提供切實(shí)可靠的指標(biāo)體系。(二)水資源系統(tǒng)保障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。為了定量化評(píng)價(jià)水資源系統(tǒng)保障風(fēng)險(xiǎn)的大小,本文構(gòu)建了水資源系統(tǒng)保障風(fēng)險(xiǎn)經(jīng)濟(jì)損失模型。首先,結(jié)合HHM—RFRM方法識(shí)別的高危風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景,利用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(Data Envelopment Analysis,DEA)對(duì)水資源保障風(fēng)險(xiǎn)經(jīng)濟(jì)損失模型進(jìn)行求解,以此實(shí)現(xiàn)利用經(jīng)濟(jì)數(shù)值定量衡量水資源系統(tǒng)保障風(fēng)險(xiǎn)的大小。其次,在DEA的基礎(chǔ)上添加二階段Tobit模型,從水資源利用效率角度出發(fā),進(jìn)一步分析水資源保障風(fēng)險(xiǎn)經(jīng)濟(jì)損失的驅(qū)動(dòng)因素。結(jié)果表明,2000—2020年黑龍江省水資源系統(tǒng)由于投入不足導(dǎo)致的最小經(jīng)濟(jì)損失值為75.2億元、最大值為425.1億元;水資源系統(tǒng)最小產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)損失值為1119億元、最大值為11068億元。在研究時(shí)段內(nèi)黑龍江省水資源保障風(fēng)險(xiǎn)經(jīng)濟(jì)損失較高,水資源利用效率較低。2000—2015年黑龍江省水資源保障風(fēng)險(xiǎn)經(jīng)濟(jì)損失逐年上升,水資源產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)損失均占水資源保障風(fēng)險(xiǎn)經(jīng)濟(jì)損失的90%以上,預(yù)計(jì)2020年水資源保障風(fēng)險(xiǎn)經(jīng)濟(jì)損失為8138.7億元。黑龍江省水資源系統(tǒng)受到產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和水利基礎(chǔ)設(shè)施投資等驅(qū)動(dòng)因素影響,需加大第二產(chǎn)業(yè)投入和水利基礎(chǔ)建設(shè)投資,從而降低水資源保障風(fēng)險(xiǎn)經(jīng)濟(jì)損失,為后續(xù)水資源系統(tǒng)保障風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避措施的制定提供支持。(三)水資源系統(tǒng)保障風(fēng)險(xiǎn)管理。為了制定合理的水資源配置方案,從而降低水資源系統(tǒng)保障風(fēng)險(xiǎn)及其對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響,本文在黑龍江省水資源系統(tǒng)保障風(fēng)險(xiǎn)經(jīng)濟(jì)損失計(jì)算的前提下,引入兩階段隨機(jī)規(guī)劃(Two-stage stochastic programming,TSP)模型、多階段規(guī)劃思想以及條件風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值(Conditional value at risk,CVaR)模型對(duì)黑龍江省水資源系統(tǒng)進(jìn)行管理。首先從HHM-RFRM方法分析出的多種高危風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景中,選取三大產(chǎn)業(yè)的用水量以及相應(yīng)的收益和懲罰值作為水資源保障風(fēng)險(xiǎn)管理模型的約束條件,計(jì)算得出黑龍江省水資源系統(tǒng)最大收益為18410億元。由于政府和社會(huì)對(duì)水資源保障風(fēng)險(xiǎn)的接受程度不同,因此需要引入風(fēng)險(xiǎn)偏好。研究表明,風(fēng)險(xiǎn)偏好取值為0.6時(shí),黑龍江省經(jīng)濟(jì)收益最大為15842.6億元,經(jīng)濟(jì)效益趨于穩(wěn)定,此時(shí)三次產(chǎn)業(yè)的配水量分別為249.13億m3、48.61億m3和43.97億m3。研究結(jié)果為黑龍江省水資源合理分配問題提供了一種可行方案,實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)收益和水資源系統(tǒng)保障風(fēng)險(xiǎn)的相對(duì)平衡。綜上所述,通過對(duì)黑龍江省水資源系統(tǒng)保障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及管理的研究,可以全面掌握水資源系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀。在水資源系統(tǒng)保障風(fēng)險(xiǎn)研究中,存在水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)源不明、無法定量衡量風(fēng)險(xiǎn)所致經(jīng)濟(jì)損失值的大小以及缺乏制定優(yōu)化水資源系統(tǒng)分配方案的依據(jù)。針對(duì)上述水資源系統(tǒng)保障風(fēng)險(xiǎn)的問題,本文結(jié)合黑龍江省水資源利用現(xiàn)狀,應(yīng)用HHM-RFRM方法對(duì)水資源系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行識(shí)別,并采用DEA模型定量衡量水資源系統(tǒng)保障風(fēng)險(xiǎn)經(jīng)濟(jì)損失值,同時(shí)通過改進(jìn)TSP模型有效制定了水資源優(yōu)化配置方案解決了上述問題,為區(qū)域水資源系統(tǒng)保障風(fēng)險(xiǎn)的研究提供了理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支撐。
【圖文】：

東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文濟(jì)損失變化劇烈，說明齊齊哈爾市未找到水資源管理方向，需要穩(wěn)定優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，同時(shí)明確水資源高效利用的產(chǎn)業(yè)，減少水資源系統(tǒng)保障風(fēng)險(xiǎn)經(jīng)濟(jì)損失，提升水資源利用效率。鶴崗市、七臺(tái)河市和佳木斯市作為以第一產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)的地區(qū)，水資源利用效率相對(duì)較低，并且波動(dòng)性較大，同時(shí)水資源系統(tǒng)保障風(fēng)險(xiǎn)經(jīng)濟(jì)損失較高，體現(xiàn)了該區(qū)域農(nóng)業(yè)用水效率低，漫灌現(xiàn)象仍然嚴(yán)重，需要政府和農(nóng)戶相互合作提高用水效率。位于西部城市的哈爾濱市、大慶市和綏化市持續(xù)保持較高的水資源利用效率，同時(shí)水資源系統(tǒng)保障風(fēng)險(xiǎn)經(jīng)濟(jì)損失值遠(yuǎn)低于其他城市，說明該區(qū)域找到契合自身特點(diǎn)的水資源發(fā)展路線。

通過調(diào)整權(quán)重值，來獲得不同的期望成本和成本變化之間的妥協(xié)，進(jìn)而求得不同類型的最優(yōu)解； 為置信區(qū)間；η 為給定置信水平下系統(tǒng)的最大損失；ij 為正輔助變量。5.2 黑龍江省水資源系統(tǒng)保障風(fēng)險(xiǎn)管理5.2.1 水資源優(yōu)化分配模型的構(gòu)建本章應(yīng)用基于 CVaR 改進(jìn)的 TSP 模型優(yōu)化分配黑龍江省的水資源量，將黑龍江省有限的水資源分配給第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)等三個(gè)用戶。簡(jiǎn)化后的黑龍江省水資源分配框架見圖 5-1。在基于 CVaR 改進(jìn)的 TSP 模型中，需要滿足以下假設(shè)：假設(shè) 1：水資源分配給用戶后，一定會(huì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。假設(shè) 2：政府會(huì)提前根據(jù)用戶歷年用水量給出預(yù)期承諾水資源量。假設(shè) 3：當(dāng)預(yù)期承諾水資源量滿足該用戶時(shí)，則只產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)預(yù)期承諾水資源量不滿足該用戶時(shí)，在產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)會(huì)由于用戶削減生產(chǎn)規(guī)�；蚋邇r(jià)引水而產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)懲罰。除上述三條假設(shè)外，在經(jīng)濟(jì)效益最大化的情況下，政府需要在多種條件下針對(duì)三種用戶制定合理的水資源分配制度，即制定三種用戶之間有效、公平和合理的配水方案。黑龍江省三大產(chǎn)業(yè)供水目標(biāo)等數(shù)據(jù)來源于《黑龍江統(tǒng)計(jì)年鑒》，三大產(chǎn)業(yè)單位供水收益和單位缺水懲罰數(shù)據(jù)均來源于文獻(xiàn)[131]中的數(shù)據(jù)計(jì)算（見表 5-1）。
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TV213.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2590499