水資源短缺在不同程度上阻滯了經(jīng)濟社會發(fā)展,破壞了生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定,甚至引起了水事沖突。而解決這一系列問題的根本出路在于增加水資源的可再生量,并在遵循公平、高效和可持續(xù)利用的原則下,合理配置有限水資源。本文以水資源供需矛盾突出的大連市為研究對象,研究了水資源可再生性綜合評價指標體系的構(gòu)建及其評價方法、水資源可再生性提高的措施研究(包括社會水循環(huán)措施實施的可行性分析、作物種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化和水資源合理配置)以及社會水循環(huán)措施實施后的效果評價。全文的主要研究內(nèi)容和成果如下: (1)水資源可再生性綜合評價的指標體系與方法研究。基于大連市水資源可再生性的特點,從水資源自然可再生性和社會可再生性兩方面出發(fā),建立了水資源可再生性綜合評價的多層次多指標體系,并采用物理分析和數(shù)學計算相結(jié)合的方法分析了指標間的相關(guān)性;根據(jù)所建指標體系的特點,應(yīng)用了多層次多指標可變模糊模式識別模型進行評價,采用組合權(quán)重法確定了指標權(quán)重;同時引入了投影尋蹤模型進行評價,并對兩種模型的評價結(jié)果進行了比較分析;以大連市1998～2007年水資源可再生性評價為例,分別應(yīng)用上述兩種方法對其進行評價。結(jié)果表明,兩種方法所得評價結(jié)果基本一致,投影尋蹤模型僅給出了各樣本的排序結(jié)果;而可變模糊模式識別模型不僅能對評價樣本進行排序,而且其級別特征值能直接給出樣本的評價等級,結(jié)果更為直觀。 (2)實施社會水循環(huán)措施的可行性分析。從定性描述和定量分析兩方面概述了大連市在節(jié)水方面所取得的成就、存在的問題以及節(jié)水潛力,在中水、海水等非傳統(tǒng)水源利用方面的現(xiàn)狀及其供水潛力,以及跨流域調(diào)水工程的實施條件和供水潛力;并與在節(jié)水、非傳統(tǒng)水源和跨流域調(diào)水使用等方面處于領(lǐng)先水平的國內(nèi)外城市進行了對比分析,為下文的水資源可再生性提高途徑研究提供了現(xiàn)實依據(jù)。 (3)作物種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化及其方案的合理性評價。以實現(xiàn)地區(qū)經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益三者綜合效益最大為目標,建立多目標作物種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型;并針對模型構(gòu)建中的模糊性,將交互式模糊優(yōu)化算法應(yīng)用于求解該模型;應(yīng)用模糊數(shù)學理論、耗散結(jié)構(gòu)和協(xié)同學理論,建立了基于相對有序度熵的作物種植布局合理性評價模型,以評價種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的合理性;以大連市規(guī)劃水平年2020年和2030年作物種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化為實例,驗證了優(yōu)化與評價模型的可行性。另外,與已有作物種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型相比,二者所得優(yōu)化結(jié)果基本一致,該模型適用于實時階段的作物種植優(yōu)化,而本文模型適用于規(guī)劃設(shè)計階段。 (4)多目標模糊水資源合理配置研究。針對參數(shù)預測中的模糊性,以及水量分配中的模糊相關(guān)性,用模糊數(shù)來描述參數(shù)的預測值;應(yīng)用模糊相關(guān)機會多目標規(guī)劃,以城鎮(zhèn)生活等6類用水部門需水要求被滿足的可能性最大以及總供水成本不超過期望值的可能性最大為目標函數(shù),建立多目標模糊水資源合理配置模型;應(yīng)用基于模糊模擬的遺傳算法來獲取滿意的水資源配置方案;以規(guī)劃水平年2020年和2030年水資源合理配置為實例,驗證了模型與求解算法的可行性。應(yīng)用該模型,可通過設(shè)置不同的α值,直接獲取決策者偏好下的滿意水資源配置方案,其可看做是優(yōu)化模型與評價模型的有機結(jié)合體;另外,與預測值為梯形模糊數(shù)以及正態(tài)模糊數(shù)相比,三種模糊數(shù)下所得最優(yōu)解基本一致,這說明不同隸屬函數(shù)形式的模糊數(shù)對配置結(jié)果影響不大。 (5)評價了社會水循環(huán)措施實施后的水資源可再生性強弱的變化。以第五章所獲得的滿意水資源配置方案為基礎(chǔ),應(yīng)用第二章所提出的評價模型與方法,進行了社會水循環(huán)措施實施后的水資源社會可再生性評價。結(jié)果表明節(jié)水、非傳統(tǒng)水源推廣使用和跨流域調(diào)水等社會水循環(huán)措施對于提高水資源社會可再生性是有效可行的:敏感性分析結(jié)果表明,影響水資源社會可再生性的因素,依次為外調(diào)水利用、中水回用、城鎮(zhèn)生活節(jié)水、海水直接利用、海水淡化、農(nóng)業(yè)節(jié)水、工業(yè)節(jié)水;在實際工作中,對于敏感性較強的水循環(huán)措施,應(yīng)加強其保障措施的研究,確保其能夠順利實施。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2009
【中圖分類】：TV213.4
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 研究進展
        1.2.1 水資源可再生性的基本理論及其研究進展
        1.2.2 作物種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究進展
        1.2.3 水資源合理配置的研究進展
    1.3 研究發(fā)展趨勢
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
2 水資源可再生性綜合評價的指標體系與方法研究
    2.1 問題的提出
    2.2 水資源可再生性的內(nèi)涵與特征
        2.2.1 水資源可再生性的內(nèi)涵
        2.2.2 水資源可再生性的特征
    2.3 水資源可再生性綜合評價的指標體系
        2.3.1 指標體系的初步確定
        2.3.2 指標間相關(guān)性的處理
        2.3.3 評價指標標準值的確定
    2.4 水資源可再生性綜合評價的模型與方法
        2.4.1 可變模糊模式識別模型
        2.4.2 評價指標組合權(quán)重的確定
        2.4.3 水資源可再生性評價的多層次多指標可變模糊模式識別模型
    2.5 實例分析
        2.5.1 大連市水資源概況
        2.5.2 評價指標特征值的獲取
        2.5.3 評價指標相關(guān)性分析結(jié)果
        2.5.4 指標組合權(quán)重的確定
        2.5.5 評價結(jié)果及分析
    2.6 討論
        2.6.1 水資源可再生性綜合評價的投影尋蹤法
        2.6.2 投影尋蹤法評價結(jié)果
    2.7 小結(jié)
3 社會水循環(huán)措施的可行性分析
    3.1 問題的提出
    3.2 大連市的節(jié)水概況
        3.2.1 生活節(jié)水概況
        3.2.2 工業(yè)節(jié)水概況
        3.2.3 農(nóng)業(yè)節(jié)水概況
    3.3 大連市的污水資源化概況
    3.4 大連市的海水利用概況
    3.5 大連市的跨流域調(diào)水工程概況
    3.6 小結(jié)
4 作物種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化及其合理性評價研究
    4.1 問題的提出
    4.2 多目標作物種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型及其求解算法
        4.2.1 多目標作物種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型的構(gòu)建
        4.2.2 交互式多目標模糊優(yōu)化算法
    4.3 基于相對有序度熵的作物種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化合理性評價模型
    4.4 應(yīng)用實例
        4.4.1 大連市農(nóng)業(yè)灌溉概況
        4.4.2 多目標作物種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型的構(gòu)建
        4.4.3 模型參數(shù)的確定
        4.4.4 規(guī)劃水平年2020年作物種植優(yōu)化方案及其評價
        4.4.5 規(guī)劃水平年2030年作物種植優(yōu)化方案及其評價
    4.5 討論與結(jié)果分析
        4.5.1 討論
        4.5.2 結(jié)果分析
    4.6 小結(jié)
5 多目標模糊水資源合理配置研究
    5.1 問題的提出
    5.2 模糊相關(guān)機會規(guī)劃
        5.2.1 模糊相關(guān)機會規(guī)劃
        5.2.2 模糊相關(guān)機會多目標規(guī)劃
    5.3 實例研究
        5.3.1 大連市供用水概況
        5.3.2 多目標模糊水資源合理配置模型的構(gòu)建及其求解算法
        5.3.3 規(guī)劃水平年2020年滿意水資源配置方案
        5.3.4 規(guī)劃水平年2030年滿意水資源配置方案
        5.3.5 敏感性分析
        5.3.6 討論
    5.4 小結(jié)
6 規(guī)劃水平年的水資源社會可再在性評價
    6.1 問題的提出
    6.2 規(guī)劃水平年的水資源社會可再生性評價結(jié)果
    6.3 敏感性分析
    6.4 結(jié)果分析
        6.4.1 規(guī)劃年與現(xiàn)狀年供水構(gòu)成的比較
        6.4.2 規(guī)劃年與現(xiàn)狀年城鎮(zhèn)生活用水供水構(gòu)成的比較
        6.4.3 規(guī)劃年與現(xiàn)狀年城鎮(zhèn)工業(yè)用水供水構(gòu)成的比較
    6.5 社會水循環(huán)措施的保障對策研究
        6.5.1 節(jié)水型社會建設(shè)的對策
        6.5.2 加強污水資源化利用的對策
        6.5.3 加強海水利用的對策
        6.5.4 跨流域調(diào)水工程的對策
    6.6 小結(jié)
7 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
參考文獻
創(chuàng)新點摘要
攻讀博士學位期間參加課題和發(fā)表學術(shù)論文情況
    I 參加課題
    II 發(fā)表學術(shù)論文
致謝
作者簡介

【引證文獻】

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 殷雅玉;基于可拓學的城市水資源可持續(xù)利用水平綜合評價與管理對策研究[D];成都理工大學;2011年

本文編號：2883952