三江平原水文要素动态分析及水资源优化配置研究

发布时间：2017-06-06 22:08

  本文关键词：三江平原水文要素动态分析及水资源优化配置研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水资源作为一种珍贵资源,是经济发展至关重要的物质保障。随着社会经济的快速发展和人们科学技术的进步,人类对水资源的需求不断提高,现有水资源量己不足以支撑社会的进步。三江平原作为重要的商品粮基地和工业生产地,为我国国民经济的急速前进奠定了坚实基础。但近年来,随着气候变暖,三江平原的水资源平衡状态正发生着改变。降水和地下水作为水资源的收入项,决定着不同区域和时间条件下地表水资源和地下水资源的丰富程度和空间分布状态,制约着水资源的可利用程度与数量。因此,对三江平原降水和地下水进行研究,将有助于加强对水资源的开发和管理。同时对其有限的水资源进行优化调度,将有助于人类解决面临的水资源危机等问题。本文采用数理统计法对三江平原降水时间特征进行剖析,并采用基于K-means聚类算法的RBF神经网络模型对降水量作出预测,并采用集合方法对三江平原地下水埋深进行预测,最后构建基于可持续发展的水资源优化配置模型。主要研究内容和结论如下:(1)降水量时间特征分析在年际变化上,鸡西、佳木斯、七台河降水量呈现下降趋向;鹤岗、双鸭山年降水量呈上升趋向。其中鸡西市降水量在1974年、1994年发生突变;佳木斯市突变发生于1983年、1993年;鹤岗市、双鸭山市降水量没有突变发生;七台河市降水量变化特性鲜明,存在4个突变年。年内变化中,三江平原春季、冬季降水量均呈上升趋向,夏季、秋季降水量均呈下降趋向。其中,春季、夏季和秋季降水量有两个突变年存在,而冬季降水量有3个突变年存在。(2)降水量预测模型的建立针对降水量自身的非线性特点,对降水预测采用传统方法,预测结果可能往往不尽人意。采用K-means聚类算法的RBF神经网络对三江平原的降水量进行预测。应用RBF神经网络对1960-2009年的汛期降水量数据训练,将训练出来的模型运用到2010-2011年的汛期月降水数据模拟中发现,平均相对误差为7.92%、均方根误差为8.07、相关系数为0.98。符合水文预测精度要求。(3)对地下水埋深的预测在时间序列分析和GM(1,1)模型的基础上,依据集对分析原理,建立了地下水埋深集合预测模型,并将模型应用到大兴农场地下水预测中发现,对2011年~2013年逐月地下水埋深进行预测,平均相对误差为9.31%,符合水文预测精度要求。说明集合方法对地下水进行预测有着很强的实用性。(4)水资源优化配置模型的建立三江平原作为国家粮食主产区,在一定程度上,影响着国家的粮食安全和经济社会的稳定,甚至关系到黑龙江省区域经济的发展,为了提出应对水资源危机的对策,按照行政区域将三江平原划分为7个水资源分区,建立优化配置模型。依据成果分析,提出三江平原水资源可持续发展建议。
【关键词】：降水时间特征剖析 降水预测 地下水埋深预测 水资源优化配置
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV213.4;P333
【目录】：

• 摘要10-12
• Abstract12-14
• 1 绪论14-19
• 1.1 研究目的及意义14
• 1.2 研究现状和发展趋势14-17
• 1.2.1 降水量时间特征研究现状14-15
• 1.2.2 降水量预测研究进展15-16
• 1.2.3 集合预测研究进展16
• 1.2.4 水资源优化配置模型研究进展16-17
• 1.2.5 研究中存在问题17
• 1.3 主要研究内容17-18
• 1.4 技术路线18-19
• 2 区域介绍19-21
• 2.1 自然位置19
• 2.2 水系19-20
• 2.3 气象20
• 2.4 地形20-21
• 3 三江平原降水量时间特征分析21-26
• 3.1 研究方法21-22
• 3.1.1 滑动平均法21
• 3.1.2 Mann-Kendall检验法21-22
• 3.2 年降水量变化特征22-24
• 3.2.1 趋势性分析22-23
• 3.2.2 突变性分析23-24
• 3.3 季节降水量变化特征24-26
• 3.3.1 趋势性分析24-25
• 3.3.2 突变性分析25-26
• 4 三江平原降水量预测26-30
• 4.1 RBF神经网络模型26-27
• 4.1.1 RBF网络特性26-27
• 4.1.2 RBF网络常用的学习算法27
• 4.2 RBF神经网络模型预测27-30
• 4.2.1 模型的构建27-28
• 4.2.2 模型的应用28-30
• 5 三江平原地下水埋深预测30-40
• 5.1 时间序列分析模型30-34
• 5.1.1 时间序列分析基本理论30-32
• 5.1.2 时间序列分析模型的预测32-34
• 5.2 GM（1,1）模型34-36
• 5.2.1 GM（1,1）模型基本理论34-35
• 5.2.2 GM（1,1）模型的预测35-36
• 5.3 基于集对原理的集合预测模型36-40
• 5.3.1 集对分析基本理论36-37
• 5.3.2 基于集对原理的集合预测37-38
• 5.3.3 集合模型的模拟与预测38-40
• 6 三江平原规划水平年供需水预测研究40-50
• 6.1 水资源开发利用现状及其存在问题40-41
• 6.1.1 水资源总量40
• 6.1.2 水利工程现状40-41
• 6.1.3 存在问题41
• 6.2 三江平原规划年需水预测41-48
• 6.2.1 生活需水预测41-43
• 6.2.2 工业需水预测43-45
• 6.2.3 农业需水预测45-46
• 6.2.4 生态需水预测46-47
• 6.2.5 总需水量47-48
• 6.3 三江平原规划年供水预测48-50
• 6.3.1 预测原则48
• 6.3.2 现状可供水量48
• 6.3.3 规划水平年可供水量48-50
• 7 基于可持续发展的水资源优化配置50-57
• 7.1 水资源优化配置的基本理论50-51
• 7.1.1 概念50
• 7.1.2 总体思路50
• 7.1.3 原则50
• 7.1.4 方式50
• 7.1.5 模式50-51
• 7.2 三江平原水资源优化配置模型51-57
• 7.2.1 模型的构建51-53
• 7.2.2 水资源优化配置模型的成果分析53-56
• 7.2.3 水资源优化配置的保障机制56-57
• 8 结论与讨论57-59
• 8.1 结论57-58
• 8.2 讨论58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-67
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文67

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本文编号：427583