建三江分局水资源承载力评价及优化配置研究

论文摘要

三江平原是我国重要的商品粮基地,近些年,伴随着人口增长、社会经济发展和农田灌溉规模的迅速增长,对水资源的需求量也迅速增加。水资源短缺、地下水超采、地表水-地下水开发利用不平衡问题并存,造成了水资源的供需矛盾,成为制约区域可持续发展的重要因素。因此,深入研究区域水资源承载力状况,在开源节流、提高地表水资源利用率和推广控制灌溉的同时,对水资源实行优化配置是非常重要的,可以为区域地下水资源的恢复、增加有限水资源利用效益和社会经济可持续发展提供科学依据,同时,对于保障我国粮食安全具有重要意义。本文针对三江平原水资源开发利用中存在的问题,以黑龙江农垦建三江分局为研究对象,对其2008年水资源承载力现状进行评价,并在此基础上对2010年、2015年和2020年建三江分局水资源进行优化配置研究。主要内容及结论如下:（1）参考大量文献资料,根据建三江分局水资源利用实际情况,采用灰色关联模型选取了9个有代表性、易获取、易于量化的评价指标,并确定评价标准。应用熵值法确定各指标的权重,得出较为客观的基于指标数据本身的权重系数。（2）采用传统物元模型、基于隶属度的模糊综合评价模型和基于欧氏贴近度的模糊物元模型对2008年建三江分局各农场水资源承载力进行了评价,并综合三种评价模型的优势,得出建三江分局水资源承载力综合评价结果,其结果符合建三江分局水资源开发利用实际状况,具有科学性和可靠性。（3）采用灰色自记忆模型拟合、预测了建三江分局七星农场的地下水埋深,揭示了其地下水埋深序列的时间变化规律,反映出七星农场地下水埋深逐年加深趋势显著。提出保护当地地下水资源,提高区域水资源承载力的对策和建议。（4）以区域社会经济可持续发展为目标,根据发展规划,对建三江分局2010年、2015年和2020年供水能力、人口发展规模、耕地面积、工业产值增长进行预测;用定额法确定各农场规划年居民生活、农业和工业需水量。（5）以建三江分局经济和社会效益最大为目标,以水源供水能力、用水系统需水能力、变量非负为约束,建立了建三江分局水资源系统多目标优化配置模型。利用基于实数编码的加速遗传算法求解建三江分局水资源多目标优化配置模型,得出2010年、2015年和2020年水资源在各用水部门的最优配置。（6）对建三江分局水资源优化配置结果进行缺水程度分析和配置后承载力评价,分析表明建三江分局缺水量逐年降低,水资源状况逐渐改善,各农场水资源承载力均有大幅提升。由此确定优化配置模型与求解方法有效、可行,优化配置结果合理。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 立题依据
• 1.2 研究目的与意义
• 1.3 国内外研究进展
• 1.3.1 水资源承载力评价研究进展
• 1.3.2 水资源优化配置研究进展
• 1.4 研究中存在问题
• 1.5 研究内容及技术路线
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 技术路线
• 2 区域水资源承载力评价方法
• 2.1 评价指标选取
• 2.1.1 指标选取的一般原则
• 2.1.2 灰色关联模型筛选评价指标
• 2.2 熵值法确定指标权重系数
• 2.3 水资源承载力评价方法
• 2.3.1 物元模型
• 2.3.2 基于隶属度的模糊综合评价模型
• 2.3.3 基于欧氏贴近度的模糊物元评价模型
• 2.4 本章小结
• 3 建三江分局水资源承载力研究
• 3.1 区域概况
• 3.1.1 地理位置
• 3.1.2 气候及地质特征
• 3.1.3 水文特征
• 3.1.4 社会经济状况
• 3.2 建三江分局水资源承载力评价指标体系
• 3.2.1 评价指标及权重
• 3.2.2 评价标准
• 3.3 建三江分局水资源承载力评价
• 3.3.1 物元模型评价建三江分局水资源承载力
• 3.3.2 建三江分局水资源承载力模糊综合评价模型
• 3.3.3 建三江分局水资源承载力模糊物元评价模型
• 3.3.4 建三江分局水资源承载力综合评价结果
• 3.4 建三江分局地下水埋深灰色自记忆预测模型
• 3.4.1 建模思路
• 3.4.2 灰色自记忆模型
• 3.4.3 七星农场地下水埋深预测
• 3.4.4 模型结果分析
• 3.5 提高水资源承载力的对策和建议
• 3.6 本章小结
• 4 多目标水资源优化配置模型
• 4.1 多目标水资源优化配置模型的建立
• 4.1.1 决策变量描述
• 4.1.2 目标函数
• 4.1.3 约束条件
• 4.1.4 总体模型
• 4.1.5 模型参数
• 4.2 模型求解
• 4.2.1 基于实数编码的加速遗传算法
• 4.2.2 大系统分解协调优化过程
• 4.2.3 多目标遗传算法
• 4.3 本章小结
• 5 建三江分局水资源优化配置研究
• 5.1 建三江分局水资源优化配置模型的构建
• 5.1.1 子区划分与水源、用户构成
• 5.1.2 决策变量及总体模型
• 5.1.3 模型参数确定
• 5.2 供水量、需水量预测
• 5.2.1 供水预测
• 5.2.2 需水预测
• 5.3 模型求解及分析
• 5.3.1 水资源优化配置结果
• 5.3.2 水资源优化配置结果分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文