基于水足跡理論的吉林省遼河流域城市化進(jìn)程中水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)與優(yōu)化配置研究
本文關(guān)鍵詞:基于水足跡理論的吉林省遼河流域城市化進(jìn)程中水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)與優(yōu)化配置研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
【摘要】:吉林省遼河流域是我國(guó)水資源開(kāi)發(fā)利用程度高,用水矛盾最突出的地區(qū),由于不合理的水資源配置,社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水?dāng)D占生態(tài)用水,嚴(yán)重的影響了研究區(qū)和下游遼寧省經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。為了更好地衡量一個(gè)國(guó)家或地區(qū)水資源利用狀況,提出了水足跡概念,其定義為任何已知人口在一定時(shí)間內(nèi)消費(fèi)的所有產(chǎn)品和服務(wù)所需要的水資源數(shù)量。以虛擬水理論為基礎(chǔ)的水足跡理論,考慮了社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中虛擬水的消費(fèi)量,打破了評(píng)價(jià)水資源利用的傳統(tǒng)方法,更真實(shí)反映人類對(duì)水資源的真實(shí)占用,能為水資源科學(xué)管理,水資源安全等提供全新的研究思路。本文引入水足跡相關(guān)理論,圍繞流域水資源的開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀展開(kāi)深入研究,探討城市化發(fā)展與水資源開(kāi)發(fā)利用的關(guān)系,明確流域水資源可持續(xù)利用面臨的挑戰(zhàn),模擬不同方案下的水資源合理配置研究,探討城市化與水資源協(xié)調(diào)發(fā)展的對(duì)策措施,可為流域持續(xù)利用水資源和改善脆弱生態(tài)環(huán)境提供決策依據(jù),具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。 本文以多源多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)和大量社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源,借助“3S”技術(shù),對(duì)地形、氣候、水文、土地利用/覆蓋、植被和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子進(jìn)行提取,在此基礎(chǔ)上,分析吉林省遼河流域水足跡和水足跡強(qiáng)度的時(shí)空變化特征和驅(qū)動(dòng)因素。基于水足跡理論構(gòu)建水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和水資源安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,對(duì)1995-2012年水資源可持續(xù)利用水平和水資源安全進(jìn)行現(xiàn)狀評(píng)價(jià),利用模型預(yù)測(cè)2013-2020年水資源可持續(xù)利用水平和水資源安全預(yù)警等級(jí)。采用DEA模型和耦合協(xié)調(diào)度模型,從時(shí)空角度分析1995-2012年流域7縣(市)的城市化效率與水資源可持續(xù)利用水平,以及兩者之間的耦合協(xié)調(diào)度。最后應(yīng)用多目標(biāo)決策模型,模擬2020年不同情景下的流域水資源優(yōu)化配置方案。 研究結(jié)果表明,在時(shí)間序列上,遼河流域水足跡和水足跡強(qiáng)度整體呈下降趨勢(shì),其中水足跡強(qiáng)度從1995年的2,931.65m3/萬(wàn)元低至2012年的288.15m3/萬(wàn)元,年降幅為5.30%,,水資源利用效率明顯提高;在空間尺度上,區(qū)間發(fā)展并不平衡,空間二元結(jié)構(gòu)逐漸明顯。經(jīng)濟(jì)效率是水足跡強(qiáng)度變化的主要驅(qū)動(dòng)因素,農(nóng)業(yè)產(chǎn)品對(duì)水足跡強(qiáng)度變化的貢獻(xiàn)最大。27年間流域水資源可持續(xù)利用水平呈上升趨勢(shì),但水資源安全預(yù)警等級(jí)具有向“中警”惡化的態(tài)勢(shì),未來(lái)水資源狀況仍不容樂(lè)觀。在時(shí)間序列上,耦合協(xié)調(diào)度總體呈先增加后減小的趨勢(shì),在初始階段,城市化效率和水資源利用水平是彼此促進(jìn)的重要因素,當(dāng)城市化發(fā)展到一定階段,水資源和城市化對(duì)彼此約束作用將逐漸減小;在空間尺度上,7個(gè)城市耦合度水平較高,以高度耦合和極度耦合為主。遼河流域水資源開(kāi)發(fā)利用的最佳方案為水足跡總量28.68×108m3,生產(chǎn)總值2,211.87億元,滿足2020年生態(tài)社會(huì)環(huán)境需求,且能夠獲得最大的綜合效益。 該項(xiàng)研究可為吉林省遼河流域的水資源的開(kāi)發(fā)利用提供借鑒。
【關(guān)鍵詞】:水資源配置 水足跡 水資源可持續(xù)利用 城市化 吉林省遼河流域
【學(xué)位授予單位】:吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類號(hào)】:TV213.4
【目錄】:
- 摘要4-6
- Abstract6-12
- 第1章 緒論12-26
- 1.1 選題背景與研究意義12-14
- 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-21
- 1.2.1 水資源預(yù)測(cè)方法研究14-15
- 1.2.2 城市化進(jìn)程中水資源可持續(xù)利用研究15-17
- 1.2.3 流域水資源配置研究17-19
- 1.2.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀評(píng)述19-21
- 1.3 研究?jī)?nèi)容和方法21-23
- 1.4 特色與創(chuàng)新23-26
- 第2章 相關(guān)理論和計(jì)算方法26-38
- 2.1 水足跡理論26-30
- 2.2 城市化相關(guān)理論30-34
- 2.2.1 概念及特性30-31
- 2.2.2 計(jì)算方法31-34
- 2.3 水資源可持續(xù)利用相關(guān)理論34-38
- 2.3.1 概念及特性34-35
- 2.3.2 評(píng)價(jià)方法35-38
- 第3章 吉林省遼河流域區(qū)域概況38-68
- 3.1 自然環(huán)境概況38-56
- 3.1.1 地理位置38-39
- 3.1.2 地質(zhì)地貌39-42
- 3.1.3 土壤植被42
- 3.1.4 氣候特征42-56
- 3.2 土地利用變化56-59
- 3.3 城市化進(jìn)程現(xiàn)狀59-64
- 3.4 水環(huán)境概況64-65
- 3.5 數(shù)據(jù)使用說(shuō)明65-68
- 第4章 吉林省遼河流域水足跡定量分析68-80
- 4.1 遼河流域農(nóng)產(chǎn)品單位虛擬水含量68-70
- 4.2 遼河流域水足跡時(shí)序變化分析70-73
- 4.3 遼河流域城鄉(xiāng)居民膳食消費(fèi)的水足跡特征73-75
- 4.4 遼河流域各縣(市)水足跡和水足跡強(qiáng)度時(shí)空變化75-77
- 4.5 本章小結(jié)77-80
- 第5章 吉林省遼河流域水足跡時(shí)空差異特征及驅(qū)動(dòng)因素分析80-122
- 5.1 遼河流域水足跡時(shí)空格局的演變及驅(qū)動(dòng)因素80-95
- 5.1.1 遼河流域水足跡全局自相關(guān)80-82
- 5.1.2 遼河流域水足跡局部自相關(guān)82-89
- 5.1.3 局部流域水足跡時(shí)空差異條件變化分析89-90
- 5.1.4 遼河流域總體水足跡差異驅(qū)動(dòng)因素分析90-95
- 5.2 遼河流域水足跡強(qiáng)度變化時(shí)空格局的演變特征及驅(qū)動(dòng)因素95-119
- 5.2.1 遼河流域水足跡強(qiáng)度全部空間自相關(guān)99-101
- 5.2.2 遼河流域水足跡強(qiáng)度局部空間自相關(guān)101-107
- 5.2.3 局部流域水足跡強(qiáng)度局部時(shí)空差異條件變化分析107-108
- 5.2.4 遼河流域總體水足跡強(qiáng)度差異驅(qū)動(dòng)因素分析108-118
- 5.2.5 遼河流域分區(qū)管理118-119
- 5.3 本章小結(jié)119-122
- 第6章 吉林省遼河流域水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)122-144
- 6.1 流域水資源可持續(xù)利用研究122-134
- 6.1.1 構(gòu)建水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系122-123
- 6.1.2 基于預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)水足跡評(píng)價(jià)指數(shù)123-127
- 6.1.3 基于支持向量機(jī)預(yù)測(cè)可更新水資源量127-130
- 6.1.4 吉林省遼河流域水資源可持續(xù)利用現(xiàn)狀評(píng)價(jià)130-132
- 6.1.5 吉林省遼河流域水資源可持續(xù)利用預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)132-133
- 6.1.6 吉林省遼河流域水資源可持續(xù)利用水平評(píng)價(jià)133-134
- 6.2 流域水資源安全動(dòng)態(tài)預(yù)警研究134-142
- 6.2.1 物元分析法136-137
- 6.2.2 預(yù)警指標(biāo)體系的構(gòu)建137-140
- 6.2.3 結(jié)果與分析140-142
- 6.3 本章小結(jié)142-144
- 第7章 流域水資源可持續(xù)利用水平與城市化效率耦合關(guān)系144-160
- 7.1 構(gòu)建指標(biāo)體系145-146
- 7.2 水資源可持續(xù)利用水平時(shí)空分析146-148
- 7.3 城市化效率時(shí)空分析148-153
- 7.4 遼河流域水資源可持續(xù)利用水平與城市化效率耦合關(guān)系153-157
- 7.5 本章小結(jié)157-160
- 第8章 基于多目標(biāo)優(yōu)化的吉林省遼河流域水資源優(yōu)化配置160-176
- 8.1 水資源優(yōu)化配置的原則160
- 8.2 水資源優(yōu)化配置目標(biāo)160-161
- 8.3 吉林省遼河流域水資源優(yōu)化配置模型的建立161-174
- 8.3.1 水資源優(yōu)化模型配制方法161-162
- 8.3.2 流域子區(qū)的劃分162
- 8.3.3 決策變量162-163
- 8.3.4 水資源配置決策模型的目標(biāo)函數(shù)163-164
- 8.3.5 水資源配置決策模型的約束條件164-166
- 8.3.6 水資源配置決策模型的建立166
- 8.3.7 水資源配置決策模型的求解166-170
- 8.3.8 水資源配置決策模型結(jié)果170-174
- 8.4 本章小結(jié)174-176
- 第9章 結(jié)論與展望176-180
- 9.1 結(jié)論176-178
- 9.2 展望178-180
- 參考文獻(xiàn)180-194
- 作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間所取得的研究成果194-196
- 致謝196
【參考文獻(xiàn)】
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本文關(guān)鍵詞:基于水足跡理論的吉林省遼河流域城市化進(jìn)程中水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)與優(yōu)化配置研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
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