基于SD模型的海淀區(qū)水資源供需平衡模擬與仿真研究
發(fā)布時(shí)間:2022-01-22 20:15
針對(duì)北京市水資源短缺的現(xiàn)狀,選擇海淀區(qū)為典型研究區(qū),結(jié)合水資源供需系統(tǒng)所具有的復(fù)雜系統(tǒng)特征,在綜合考慮水資源需求、水資源供給、非常規(guī)供水、生態(tài)需水、生產(chǎn)需水、生活需水及缺水率的影響等因素的情況下,分析其水資源供需平衡情況。文章采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)法,建立海淀區(qū)水資源供需平衡的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)(SD)模型。并將仿真結(jié)果與歷史數(shù)據(jù)對(duì)比,驗(yàn)證模型的真實(shí)性,進(jìn)而通過(guò)該模型對(duì)海淀區(qū)20112030年的水資源供需平衡情況進(jìn)行了模擬與仿真分析。根據(jù)控制變量的確定原則,提取若干個(gè)敏感決策變量,通過(guò)調(diào)整幾種變量的組合,提出了3種發(fā)展模式:現(xiàn)狀趨勢(shì)發(fā)展型、經(jīng)濟(jì)發(fā)展型及可持續(xù)發(fā)展型。到2030年,現(xiàn)狀趨勢(shì)發(fā)展型缺水率將漲到58.94%,二產(chǎn)產(chǎn)值為1.30×107萬(wàn)元,三產(chǎn)產(chǎn)值為1.94×108萬(wàn)元;經(jīng)濟(jì)發(fā)展型缺水率將漲到56.16%,二產(chǎn)產(chǎn)值為3.06×107萬(wàn)元,三產(chǎn)產(chǎn)值為3.54×108萬(wàn)元;可持續(xù)發(fā)展型缺水率將降到25.94%,二產(chǎn)產(chǎn)值為2.15×107萬(wàn)元,三產(chǎn)產(chǎn)值為2.53×10...
【文章來(lái)源】:中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃. 2016,37(02)北大核心
【文章頁(yè)數(shù)】:8 頁(yè)
【部分圖文】:
海淀區(qū)水資源供需系統(tǒng)結(jié)構(gòu)關(guān)系
圖2海淀區(qū)水資源供需系統(tǒng)的SD模型流程2.3模型參數(shù)的確定與方程的建立2.3.1模型參數(shù)的確定系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的行為模式與結(jié)果主要取決于模型結(jié)構(gòu),即反饋模型的行為對(duì)參數(shù)的變化時(shí)不敏感的,模型對(duì)參數(shù)的準(zhǔn)確度有適當(dāng)?shù)囊,能滿足建模要求即可。參數(shù)值可通過(guò)4種方法確定:a.參數(shù)的估計(jì)方法有經(jīng)調(diào)查獲得的第一手資料;b.從模型中部分變量間關(guān)系中確定參數(shù)值;c.分析已掌握的有關(guān)系統(tǒng)的知識(shí)估計(jì)參數(shù)值;d.根據(jù)模型的參考行為特性估計(jì)參數(shù)[10]。該文由于資料較齊全,主要參數(shù)值確定是由查閱相關(guān)資料獲得的,然后依照4個(gè)子系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與變量之間的相互關(guān)系來(lái)確定主要參數(shù)的值。數(shù)據(jù)來(lái)源有限,該文結(jié)合《北京海淀統(tǒng)計(jì)年鑒》(2006~2012)《北京區(qū)域統(tǒng)計(jì)年鑒》(2006~2012)《中國(guó)水利年鑒》(2006~2012)《海淀區(qū)“十一五”時(shí)期水資源保護(hù)與利用發(fā)展規(guī)劃》、《海淀區(qū)“十二五”時(shí)期水資源保護(hù)與利用發(fā)展規(guī)劃》、《北京市主要行業(yè)用水定額》(發(fā)布稿)、《北京水資源公報(bào)》、《中國(guó)(縣)市經(jīng)濟(jì)社會(huì)統(tǒng)計(jì)年鑒》(2006~2012)可確定如下參數(shù)。農(nóng)村生活用水定額為每年75m3/人,城鎮(zhèn)生活用水定額每年80.65m3/人,城鎮(zhèn)化率95%,2005年總?cè)丝跒?58.3萬(wàn),年均增長(zhǎng)率為3.9%,二產(chǎn)產(chǎn)值,三產(chǎn)產(chǎn)值,農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水率為0.2,大牲畜需水定額14.6m3/頭,小牲畜需水定額7.3m3/頭,大牲畜頭數(shù)2.7724萬(wàn),小牲畜頭數(shù)15.6萬(wàn),萬(wàn)元GDP耗水量11.6m3,污水處理率95%,生活污水排放率0.4,生產(chǎn)污水排放率0.35,平均每年可收集雨水50萬(wàn)m3。中水再生利用率年際波動(dòng)明顯,用表函數(shù)“WITHLOOKUP”插值求得,其余常數(shù)變量由近年數(shù)據(jù)加權(quán)平均取得。2.3.2方程的建立[11]水平變量L的方程:L(t)=L(t)0+∫tt0R(t)dt(1)式中,L(t)是t時(shí)刻的積累變?
表32006~2011年模型真實(shí)性檢驗(yàn)結(jié)果變量名歷史擬合200620072008200920102011總?cè)丝?萬(wàn)人)模擬值268.4278.8289.7301.0312.8329.8實(shí)際值273.6281.4293.0308.2328.1340.2誤差(%)1.900.921.122.334.663.05生活需水(萬(wàn)m3)模擬值21968.523409.723283.724191.725135.225287.3實(shí)際值227002410022557238332515325709誤差(%)3.222.86-3.22-1.500.071.64二產(chǎn)產(chǎn)值(億元)模擬值289.9329.6383.1365.1394.4401.5實(shí)際值283.9352.2381.9382.0399.0412.9誤差(%)-2.116.41-0.314.421.152.76圖3改變?nèi)f元GDP耗水量后缺水率變化趨勢(shì)對(duì)比S(t)=ΔY(t)ΔX(t)(4)該文挑選萬(wàn)元GDP耗水量作為實(shí)驗(yàn)因子,從11.6m3/萬(wàn)元變化為13m3/萬(wàn)元,發(fā)現(xiàn)缺水率的變化趨勢(shì)沒(méi)有變動(dòng)。缺水率變化趨勢(shì)見(jiàn)圖3。3模式設(shè)計(jì)與仿真分析以2010為現(xiàn)狀年,對(duì)海淀區(qū)人口、濟(jì)發(fā)展與水資源供需平衡情況進(jìn)行模擬分析,模擬步長(zhǎng)為1a,模擬時(shí)間到2030年。根據(jù)控制變量的確定原則,提取若干個(gè)敏感決策變量,結(jié)合系統(tǒng)模擬過(guò)程與目標(biāo)變量的變化,對(duì)模型作擾動(dòng)分析。通過(guò)調(diào)整幾種變量的組合,建立現(xiàn)狀趨勢(shì)發(fā)展型、經(jīng)濟(jì)發(fā)展型及可持續(xù)發(fā)展型等3種發(fā)展模式。(1)現(xiàn)狀趨勢(shì)發(fā)展型。假設(shè)模型在現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)發(fā)展、人口增長(zhǎng)及現(xiàn)狀用水情況下運(yùn)行,分析水資源的供需趨勢(shì)。各決策變量指標(biāo)值維持現(xiàn)有發(fā)展趨勢(shì)不變。這種情況下,到2030年,缺水率將漲到58.94%,二產(chǎn)產(chǎn)值為1.30×107萬(wàn)元,三產(chǎn)產(chǎn)值為1.94×108萬(wàn)元。圖43種模式下的缺水率仿真預(yù)測(cè)(2)經(jīng)濟(jì)發(fā)展型。此模式首要突出經(jīng)濟(jì)發(fā)展的地位,必然伴隨對(duì)生態(tài)的忽視,模型中表現(xiàn)為萬(wàn)元GDP耗水量的上漲。需要在現(xiàn)狀趨勢(shì)發(fā)展型基礎(chǔ)上提高各產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)率;產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)用水量增加;伴隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展,生活水平與生活質(zhì)量提高,生活用水將?
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]貴陽(yáng)市生態(tài)環(huán)境資源承載能力分析[J]. 呂敬堂,呂大明,劉海萍. 中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃. 2014(02)
[2]北京水資源可持續(xù)利用研究——基于水資源整合與流域生態(tài)補(bǔ)償?shù)囊暯荹J]. 韓光輝,王洪波,王亞男. 城市發(fā)展研究. 2013(08)
[3]2049北京水資源利用發(fā)展趨勢(shì)及供需平衡研究[J]. 秦凌,杜鵬飛,鄭鈺. 北京規(guī)劃建設(shè). 2012(03)
[4]天津市水資源承載力系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬[J]. 王勇,李繼清,王靄景,席銳超. 中國(guó)農(nóng)村水利水電. 2011(12)
[5]北京市水資源承載力系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬[J]. 馮海燕,張昕,李光永,穆乃君,陳瑾. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2006(06)
[6]遏制石羊河下游生態(tài)惡化的對(duì)策研究[J]. 魏金平,王建宏. 中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃. 2006(01)
[7]北京市水資源政策對(duì)水資源承載力的影響研究[J]. 范英英,劉永,郭懷成,王樹(shù)通,姜玉梅. 資源科學(xué). 2005(05)
[8]氣候變化對(duì)北京水資源的影響[J]. 劉中麗,歐陽(yáng)宗繼. 北京農(nóng)業(yè)科學(xué). 1999(05)
[9]系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的靈敏度分析[J]. 蘇懋康,王浣塵. 系統(tǒng)工程. 1988(04)
碩士論文
[1]基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的生態(tài)城水資源承載力研究[D]. 佘思敏.北京林業(yè)大學(xué) 2013
[2]咸陽(yáng)市水資源承載力研究[D]. 李燐楷.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2011
[3]廣州市水資源可持續(xù)利用的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究[D]. 成洪山.華南師范大學(xué) 2007
[4]基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的水資源承載力模擬研究[D]. 楊書(shū)娟.貴州師范大學(xué) 2005
本文編號(hào):3602832
【文章來(lái)源】:中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃. 2016,37(02)北大核心
【文章頁(yè)數(shù)】:8 頁(yè)
【部分圖文】:
海淀區(qū)水資源供需系統(tǒng)結(jié)構(gòu)關(guān)系
圖2海淀區(qū)水資源供需系統(tǒng)的SD模型流程2.3模型參數(shù)的確定與方程的建立2.3.1模型參數(shù)的確定系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的行為模式與結(jié)果主要取決于模型結(jié)構(gòu),即反饋模型的行為對(duì)參數(shù)的變化時(shí)不敏感的,模型對(duì)參數(shù)的準(zhǔn)確度有適當(dāng)?shù)囊,能滿足建模要求即可。參數(shù)值可通過(guò)4種方法確定:a.參數(shù)的估計(jì)方法有經(jīng)調(diào)查獲得的第一手資料;b.從模型中部分變量間關(guān)系中確定參數(shù)值;c.分析已掌握的有關(guān)系統(tǒng)的知識(shí)估計(jì)參數(shù)值;d.根據(jù)模型的參考行為特性估計(jì)參數(shù)[10]。該文由于資料較齊全,主要參數(shù)值確定是由查閱相關(guān)資料獲得的,然后依照4個(gè)子系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與變量之間的相互關(guān)系來(lái)確定主要參數(shù)的值。數(shù)據(jù)來(lái)源有限,該文結(jié)合《北京海淀統(tǒng)計(jì)年鑒》(2006~2012)《北京區(qū)域統(tǒng)計(jì)年鑒》(2006~2012)《中國(guó)水利年鑒》(2006~2012)《海淀區(qū)“十一五”時(shí)期水資源保護(hù)與利用發(fā)展規(guī)劃》、《海淀區(qū)“十二五”時(shí)期水資源保護(hù)與利用發(fā)展規(guī)劃》、《北京市主要行業(yè)用水定額》(發(fā)布稿)、《北京水資源公報(bào)》、《中國(guó)(縣)市經(jīng)濟(jì)社會(huì)統(tǒng)計(jì)年鑒》(2006~2012)可確定如下參數(shù)。農(nóng)村生活用水定額為每年75m3/人,城鎮(zhèn)生活用水定額每年80.65m3/人,城鎮(zhèn)化率95%,2005年總?cè)丝跒?58.3萬(wàn),年均增長(zhǎng)率為3.9%,二產(chǎn)產(chǎn)值,三產(chǎn)產(chǎn)值,農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水率為0.2,大牲畜需水定額14.6m3/頭,小牲畜需水定額7.3m3/頭,大牲畜頭數(shù)2.7724萬(wàn),小牲畜頭數(shù)15.6萬(wàn),萬(wàn)元GDP耗水量11.6m3,污水處理率95%,生活污水排放率0.4,生產(chǎn)污水排放率0.35,平均每年可收集雨水50萬(wàn)m3。中水再生利用率年際波動(dòng)明顯,用表函數(shù)“WITHLOOKUP”插值求得,其余常數(shù)變量由近年數(shù)據(jù)加權(quán)平均取得。2.3.2方程的建立[11]水平變量L的方程:L(t)=L(t)0+∫tt0R(t)dt(1)式中,L(t)是t時(shí)刻的積累變?
表32006~2011年模型真實(shí)性檢驗(yàn)結(jié)果變量名歷史擬合200620072008200920102011總?cè)丝?萬(wàn)人)模擬值268.4278.8289.7301.0312.8329.8實(shí)際值273.6281.4293.0308.2328.1340.2誤差(%)1.900.921.122.334.663.05生活需水(萬(wàn)m3)模擬值21968.523409.723283.724191.725135.225287.3實(shí)際值227002410022557238332515325709誤差(%)3.222.86-3.22-1.500.071.64二產(chǎn)產(chǎn)值(億元)模擬值289.9329.6383.1365.1394.4401.5實(shí)際值283.9352.2381.9382.0399.0412.9誤差(%)-2.116.41-0.314.421.152.76圖3改變?nèi)f元GDP耗水量后缺水率變化趨勢(shì)對(duì)比S(t)=ΔY(t)ΔX(t)(4)該文挑選萬(wàn)元GDP耗水量作為實(shí)驗(yàn)因子,從11.6m3/萬(wàn)元變化為13m3/萬(wàn)元,發(fā)現(xiàn)缺水率的變化趨勢(shì)沒(méi)有變動(dòng)。缺水率變化趨勢(shì)見(jiàn)圖3。3模式設(shè)計(jì)與仿真分析以2010為現(xiàn)狀年,對(duì)海淀區(qū)人口、濟(jì)發(fā)展與水資源供需平衡情況進(jìn)行模擬分析,模擬步長(zhǎng)為1a,模擬時(shí)間到2030年。根據(jù)控制變量的確定原則,提取若干個(gè)敏感決策變量,結(jié)合系統(tǒng)模擬過(guò)程與目標(biāo)變量的變化,對(duì)模型作擾動(dòng)分析。通過(guò)調(diào)整幾種變量的組合,建立現(xiàn)狀趨勢(shì)發(fā)展型、經(jīng)濟(jì)發(fā)展型及可持續(xù)發(fā)展型等3種發(fā)展模式。(1)現(xiàn)狀趨勢(shì)發(fā)展型。假設(shè)模型在現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)發(fā)展、人口增長(zhǎng)及現(xiàn)狀用水情況下運(yùn)行,分析水資源的供需趨勢(shì)。各決策變量指標(biāo)值維持現(xiàn)有發(fā)展趨勢(shì)不變。這種情況下,到2030年,缺水率將漲到58.94%,二產(chǎn)產(chǎn)值為1.30×107萬(wàn)元,三產(chǎn)產(chǎn)值為1.94×108萬(wàn)元。圖43種模式下的缺水率仿真預(yù)測(cè)(2)經(jīng)濟(jì)發(fā)展型。此模式首要突出經(jīng)濟(jì)發(fā)展的地位,必然伴隨對(duì)生態(tài)的忽視,模型中表現(xiàn)為萬(wàn)元GDP耗水量的上漲。需要在現(xiàn)狀趨勢(shì)發(fā)展型基礎(chǔ)上提高各產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)率;產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)用水量增加;伴隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展,生活水平與生活質(zhì)量提高,生活用水將?
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]貴陽(yáng)市生態(tài)環(huán)境資源承載能力分析[J]. 呂敬堂,呂大明,劉海萍. 中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃. 2014(02)
[2]北京水資源可持續(xù)利用研究——基于水資源整合與流域生態(tài)補(bǔ)償?shù)囊暯荹J]. 韓光輝,王洪波,王亞男. 城市發(fā)展研究. 2013(08)
[3]2049北京水資源利用發(fā)展趨勢(shì)及供需平衡研究[J]. 秦凌,杜鵬飛,鄭鈺. 北京規(guī)劃建設(shè). 2012(03)
[4]天津市水資源承載力系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬[J]. 王勇,李繼清,王靄景,席銳超. 中國(guó)農(nóng)村水利水電. 2011(12)
[5]北京市水資源承載力系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬[J]. 馮海燕,張昕,李光永,穆乃君,陳瑾. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2006(06)
[6]遏制石羊河下游生態(tài)惡化的對(duì)策研究[J]. 魏金平,王建宏. 中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃. 2006(01)
[7]北京市水資源政策對(duì)水資源承載力的影響研究[J]. 范英英,劉永,郭懷成,王樹(shù)通,姜玉梅. 資源科學(xué). 2005(05)
[8]氣候變化對(duì)北京水資源的影響[J]. 劉中麗,歐陽(yáng)宗繼. 北京農(nóng)業(yè)科學(xué). 1999(05)
[9]系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的靈敏度分析[J]. 蘇懋康,王浣塵. 系統(tǒng)工程. 1988(04)
碩士論文
[1]基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的生態(tài)城水資源承載力研究[D]. 佘思敏.北京林業(yè)大學(xué) 2013
[2]咸陽(yáng)市水資源承載力研究[D]. 李燐楷.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2011
[3]廣州市水資源可持續(xù)利用的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究[D]. 成洪山.華南師范大學(xué) 2007
[4]基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的水資源承載力模擬研究[D]. 楊書(shū)娟.貴州師范大學(xué) 2005
本文編號(hào):3602832
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