水是一切生命賴以生存的自然資源,人類社會的發(fā)展離不開水資源的開發(fā)與利用。近年來,隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,很多水資源稟賦較差的地區(qū),水資源紛紛告急。由于我國水資源時空分布極為不均,南方水多,北方水少�？缌饔蛘{(diào)水已經(jīng)成為我國解決水資源危機的重要途徑之一。調(diào)水工程往往路線長,布局復(fù)雜,而一些遠程受水區(qū)因其政治經(jīng)濟地位顯著,往往是調(diào)水工程補水的重中之重。由于遠程受水區(qū)距離水源區(qū)遙遠,與水源區(qū)水文特性往往差異顯著,而且漫長的距離使得工程建設(shè)技術(shù)難度高、投資耗費大。如果對其水資源的規(guī)劃不足,決策有誤,就會因過大的工程量造成巨大的經(jīng)濟損失。如果確定的調(diào)水量過小,會給遠程受水區(qū)遺留水資源問題；而受到調(diào)水距離、工程難度的限制,遺留的水資源問題在今后很難彌補。所以對遠程受水區(qū)的水資源規(guī)劃進行深入的研究,對調(diào)水工程的實施與運行有著重要的意義。 雖然目前對遠程受水區(qū)的規(guī)劃仍然存在很多問題,但是在眾多的問題中最基礎(chǔ)、最關(guān)鍵的問題是對遠程受水區(qū)水資源系統(tǒng)的分析、對遠程受水區(qū)未來發(fā)展階段需水量的預(yù)測,以及遠程受水區(qū)與水源區(qū)之間的水文聯(lián)合特性等,這些問題對于調(diào)水的可行性、補水方案的制定都十分關(guān)鍵。所以本文針對跨流域調(diào)水工程規(guī)劃中遠程受水區(qū)的水資源利用變動分析及需水預(yù)測、水資源可持續(xù)評價及水資源系統(tǒng)的演化機理、不同水文區(qū)降水豐枯遭遇分析等關(guān)鍵問題,以EW調(diào)水工程遠程受水區(qū)為對象進行了研究。主要研究內(nèi)容和成果如下： (1)受水區(qū)水資源利用變動分析研究。針對因素分解法進行水資源利用變動分析時存在殘差的問題,引入了無殘差的LMDI完全分解法進行分解分析。通過在EW調(diào)水工程遠程受水區(qū)的應(yīng)用,表明非完全分解的拉氏法和帕氏法的殘差都較大,應(yīng)謹慎使用；簡單平均迪氏法的殘差較拉氏法和帕氏法的殘差小很多,而LMDI的分解效果最好,殘差為0。 (2)受水區(qū)需水預(yù)測研究。在目前的需水預(yù)測中,往往缺乏對用水機理的深入分析。本文通過對因素分解法完全分解及非完全分解公式的分析推導(dǎo),在尋找用水量驅(qū)動因子與其對應(yīng)驅(qū)動水量之間相關(guān)關(guān)系的基礎(chǔ)上,發(fā)展了基于因素分解法的需水預(yù)測模型。結(jié)合EW調(diào)水工程遠程受水區(qū)的實例驗證,表明該法的預(yù)測準確度較高,預(yù)測結(jié)果可靠。 (3)受水區(qū)水資源可持續(xù)利用水平評價研究。對于跨流域調(diào)水工程的受水區(qū),由于水資源嚴重匱乏,供水子系統(tǒng)對水資源系統(tǒng)的運行狀態(tài)有著極大的影響；而且由于水資源的缺乏,受水區(qū)生態(tài)環(huán)境往往也很脆弱。針對這樣的特點,從供水水平、用水水平、社會經(jīng)濟發(fā)展水平及生態(tài)環(huán)境建設(shè)水平等四個方面建立指標體系；考慮到區(qū)域水資源復(fù)合系統(tǒng)的復(fù)雜性及模糊性,采用可變模糊評價模型及徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)(Radial Basis Function Network,簡稱RBF)對遠程受水區(qū)1980-2009年以及2015規(guī)劃年的水資源可持續(xù)利用水平進行評價�；谠u價結(jié)果對受水區(qū)水資源利用的“態(tài)”和“勢”分別進行了分析,并對2015規(guī)劃年遠程受水區(qū)不調(diào)水的情景與調(diào)水情景進行了對比。 (4)受水區(qū)水資源復(fù)合系統(tǒng)演變軌跡研究。清楚認識受水區(qū)水資源系統(tǒng)演化的機理是有效監(jiān)測和調(diào)控受水區(qū)社會經(jīng)濟和水資源(環(huán)境)適宜發(fā)展的基礎(chǔ)。針對Logistic增長模型在描述區(qū)域水資源復(fù)合系統(tǒng)演變軌跡時不能夠反映演變模式多樣性的問題,在對區(qū)域水資源復(fù)合系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展特點進行理論分析的基礎(chǔ)上,引入了更有彈性的Richards模型來描述區(qū)域水資源復(fù)合系統(tǒng)的演變過程。根據(jù)系統(tǒng)發(fā)展速度的不同,將區(qū)域水資源復(fù)合系統(tǒng)的演變模式分為迅速崛起型、緩慢崛起型和前后相近型。并利用自組織演化理論分析了區(qū)域水資源復(fù)合系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的長期演變軌跡,分析表明區(qū)域水資源系統(tǒng)長期的演變軌跡并非完全的連續(xù)性路徑演化,而是連續(xù)性漸變和間斷性“漲落”的結(jié)合�！皾q落”中孕含著動力,潛藏著時機,對于跨流域調(diào)水工程的受水區(qū),由于水資源極其缺乏,水資源系統(tǒng)脆弱,“漲落”現(xiàn)象的出現(xiàn)更應(yīng)該被重視,而不應(yīng)該被忽視。這對于提高受水區(qū)水資源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性,引導(dǎo)系統(tǒng)的良性發(fā)展,實現(xiàn)受水區(qū)水資源復(fù)合系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。最后,基于對受水區(qū)可持續(xù)利用水平的評價結(jié)果,利用Richards演化機制,對遠程受水區(qū)水資源復(fù)合系統(tǒng)的演化特征進行了分析。 (5)不同水文區(qū)降水豐枯遭遇研究。針對一般多元Copula方法在進行多維變量頻率分析時未能考慮變量間局部相關(guān)特性的缺陷,引入Pair-Copula建模方法,該法允許引入不同類型的Copula分布函數(shù),可以準確地捕捉到隨機變量之間存在的局部相關(guān)結(jié)構(gòu)。通過在EW調(diào)水工程水源區(qū)、通過區(qū)及遠程受水區(qū)三個水文區(qū)降水豐枯遭遇分析中的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)：即使在三維情形下,水文變量之間都會存在明顯的局部相關(guān)結(jié)構(gòu),以至于無法使用一般三元Copula分布擬合；而通過Pair-Copula方法逐層引入不同類型的Copula,可以較好的描述水文變量之間的復(fù)雜相關(guān)結(jié)構(gòu),有效地對多元隨機變量進行相關(guān)性分析。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2012
【中圖分類】：TV213.4
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 若干關(guān)鍵問題的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 水資源利用變動分析與需水預(yù)測的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 水資源可持續(xù)利用評價方法研究
        1.2.3 水資源復(fù)合系統(tǒng)演化軌跡的研究現(xiàn)狀
        1.2.4 不同水文區(qū)降水豐枯頻率研究
    1.3 存在的問題及發(fā)展趨勢
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
        1.4.1 論文的主要內(nèi)容
        1.4.2 論文研究總體框架
2 調(diào)水工程及受水區(qū)概況
    2.1 EW跨流域調(diào)水工程簡介
    2.2 遠程受水區(qū)D市簡介
        2.2.1 自然地理特征
        2.2.2 水文氣象特征
        2.2.3 社會經(jīng)濟概況
        2.2.4 水資源概況
        2.2.5 水資源開發(fā)利用狀況
        2.2.6 用水情況及用水水平分析
        2.2.7 非常規(guī)水利用狀況
        2.2.8 水資源短缺形勢及影響
        2.2.9 水資源開發(fā)利用的主要問題
    2.3 小結(jié)
3 基于因素分解模型的水資源利用變動分析及需水預(yù)測
    3.1 引言
    3.2 因素分解法簡介
    3.3 基于LMDI分解的水資源需求預(yù)測模型
    3.4 受水區(qū)水資源利用變動的分解分析
        3.4.1 多種分解結(jié)果殘差對比
        3.4.2 LMDI分解結(jié)果及分析
    3.5 水資源需求預(yù)測
        3.5.1 驅(qū)動因子與驅(qū)動水量的相關(guān)性分析
        3.5.2 驅(qū)動水量的擬合檢驗
        3.5.3 用水量的模擬檢驗
        3.5.4 經(jīng)濟發(fā)展速度的設(shè)定及需水量的預(yù)測
        3.5.5 預(yù)測結(jié)果分析
    3.6 小結(jié)
4 受水區(qū)水資源可持續(xù)利用水平評價方法研究
    4.1 引言
    4.2 水資源可持續(xù)利用評價指標體系及指標標準值
        4.2.1 指標體系的構(gòu)建原則
        4.2.2 指標體系的設(shè)計
        4.2.3 指標標準值的確定
    4.3 水資源可持續(xù)利用評價模型
        4.3.1 可變模糊識別模型簡介
        4.3.2 指標組合權(quán)重的確定
        4.3.3 可變模糊集合法的評價步驟
        4.3.4 RBF網(wǎng)絡(luò)簡介
        4.3.5 RBF網(wǎng)絡(luò)模型評價的步驟
    4.4 評價結(jié)果分析
        4.4.1 可變模糊集的評價
        4.4.2 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的評價
        4.4.3 兩種方法評價結(jié)果的對比與討論
    4.5 小結(jié)
5 基于Richards方程的水資源復(fù)合系統(tǒng)可持續(xù)演變規(guī)律分析
    5.1 引言
    5.2 受水區(qū)水資源復(fù)合系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的演變特點
    5.3 受水區(qū)水資源復(fù)合系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展演變曲線分析
        5.3.1 區(qū)域水資源復(fù)合系統(tǒng)發(fā)展演變的Richards方程
        5.3.2 區(qū)域水資源復(fù)合系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的周期內(nèi)演變軌跡
        5.3.3 受水區(qū)水資源復(fù)合系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的長時期演變軌跡
    5.4 實例分析
    5.5 小結(jié)
6 基于Pair-Copula的不同水文區(qū)降水豐枯遭遇研究
    6.1 引言
    6.2 研究方法
        6.2.1 Copula函數(shù)簡介
        6.2.2 高維聯(lián)合分布的Pair-Copula分解模型
        6.2.3 Pair-Copula參數(shù)的估計
        6.2.4 Pair-Copula模型的檢驗與選擇
        6.2.5 多維轉(zhuǎn)換一維的FEI法
    6.3 實例研究
        6.3.1 不同水文區(qū)降雨資料
        6.3.2 Pair-Copula模型的建立
        6.3.3 模型的對比
    6.4 結(jié)果分析
    6.5 小結(jié)
7 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
創(chuàng)新點摘要
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝
作者簡介

【參考文獻】

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本文編號：2878316