基于水资源监测系统的水资源承载状况动态评价

发布时间：2020-10-11 17:39

　　 随着现代信息技术和互联网技术的飞速发展,人们的生产生活方式逐步向信息化、网络化转变,各行业的信息化建设水平也成为了衡量国家和地区经济社会发展水平的指标之一。水资源的合理开发和利用是一个国家和地区实现可持续发展的重要保障,水资源承载状况是反映区域水资源可持续开发利用的重要指标,传统的水资源承载状况评价方法多为事后评价,在科学性、时效性和可操作性方面都存在不足,迫切需要适应新时代需求,在构建科学完善的水资源监测体系的基础上,运用信息化技术成果开展水资源承载状况的动态分析与评价,对区域水资源可持续开发和利用具有重要的现实意义。(1)本文在总结国内外水资源信息化建设经验的基础上,提出由取水户水量监测系统、水功能区水质监测系统和水文气象监测系统组成的水资源实时监测体系。从系统需求、系统结构和系统的功能实现等方面进行阐述,为地区建立完整、统一的水资源监测体系提出建议和方案;(2)分析和挖掘水资源监测数据的特征,针对水资源监测数据异常值的处理展开研究。对水资源监测数据异常值的概念进行定义,提出运用中位数法识别可直观异常值、经验模态分解法(EMD)识别不可直观异常值,运用分段多项式曲线拟合法、移动平均法、灰色系统模型校正监测数据异常值的分析处理方法,提高了水资源监测数据的可靠性和准确性,并以湖州市某水厂的水量监测数据为实例进行分析和研究;(3)构建区域水资源监测能力评价体系,从水量、水质两个方面选取11项具有代表性的评价指标,以浙江省湖州市区作为研究区域,结合区域概况确定各评价指标值及对应的评价标准,并在分析比较各评价模型特征的基础上,采用模糊集对评价模型对湖州市区现状水资源监测能力进行了评估;(4)从数据统计、分析评价及信息共享等方面探讨区域水资源监测系统的应用。以湖州市区为研究区域,构建基于水资源监测系统的水资源承载状况动态评价模型,选取2018年1～8月为评价时段,采用敏感度分析法,并结合湖州市区的实际水资源监测能力选取评价指标,分别进行单指标水资源承载状况动态评价和综合评价,建立了湖州市区水资源承载状况动态示警机制。
【学位单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TV213.4
【部分图文】：

根据上述过程，将剔除可直观识别的监测数据记为新序列｛＼丨，ｉ＝ｌ，２，…，２７５，以??序列｛ｘ，，｝为样本，运用Ｍａｔｌａｂ软件进行ＥＭＤ分解，其中序列｛ｘｈ｝中数据点的时间顺序保??持不变，分解结果如图３－３所示，图中共有８个分量，其中７个本征模态函数分量，１个??剩余分量。观察各个分量，可见ｉｍｆｌ、ｉｍｆ２的波动相对显著，为高频分量，考虑到高频分??量通常是由水量监测数据中的异常值引发，因此，剔除高频分量，将低频分量和剩余分量??求和，得到的数据序列可以反映取水量监测数据的变化态势，该过程可概括为滤噪处理。??经多次滤噪处理结果对比，最终将ｉｍｆｌ、ｉｍｆ２分量剔除，其余的分量重构成新的序列丨ｘ２，｝，??如图３－４所示，重构数据序列｛ｘ２ｉ｝与序列｛ｘ，，｝拟合程度较好。接着，测算重构序列｛ｘ２ｉ｝与??序列｛ｘｈ｝２间的相对误差Ｅ。，，设定当｜ＥＷ｜＞１０％时，序列｛Ｘｌｉ｝中对应的数据点为异常点。??在设定Ｅ〇，阈值时，要考虑水量监测样本的数据特征，结合相关专家经验，保证监测数据??趋势和波动状态的完整性、真实性。据此

‘3非可直观识别异常值检验模态分解图

采用分段最小二乘曲线拟合法对水量监测数据中的全部异常值进行校正。首先，将序??列｛ｘ２ｌ｝中的异常值剔除，得到新的序列记为｛ｇ（）ｉ｝，接着判断数据序列｛ｇ（），｝的凹凸性。采??用ＥＭＤ分解，得到８个分量，将最后２个低频分量求和得到序列｛ｇｈ｝，如图３－６，从图中??可以看出凹凸性发生了变化，需要分段拟合。??Ｓ?▼?！?！??－？ｒ＾ｒｏｃ％ｉ／！ｒ－？ｒ－ｃ〇〇＇ｕ＊＞？Ｈｒ＾ｒ〇ｃｊｉｉｒ＞Ｔ－Ｈｒ＾ｆ〇ｃｒ＞ｉｒ３—ｉｒ＾ｃ〇ｃ７）ｉｎ－Ｈｒ￣ｃｏ＜７＞ｉｒ＇－Ｈｉ＾ｆ＾｛７＞ｖｒ＇ＴＨｒ￣ｒ〇〇）〇ｔ－？ｒ＾．ｐｆ３〇－ｔｎ＾－ｉｒ＾ｒ〇??—？?？－＜?＊Ｖ４?ｖ＊０?＂！?－ｒ?＊Ｔ?＼０?ｔｏ?Ｎ．?ＣＯ?〇？?Ｄ?Ｏ?—？?￣?Ｊ?ＣＭ?Ｃ＾｝?ｒｏ?Ｔｒ?Ｕ＊！?？＿＊＊＞?〇?Ｏ?ＣＯ?００?Ｔｉ?〇１?（Ｎｌ?Ｉ￣ｉ?ｎｏ?＊ｃ?－ｒ?ｔｒ．?ａ＊，?ｏ?＾?ｘ??＊—Ｉ?－Ｈ?－Ｈ?？—４?－—４?－Ｈ?－Ｈ?—ｉ?？—ｆ?—Ｈ?－Ｈ?？—１?ｒ—ｆ?ｆ＾－４?？￣￣？?ｄ?Ｏ＇！?Ｃ＾４?Ｃ＾ｊ?ＣｓＪ?（Ｖｉ?ＣＮ?ｆ＼４??天数／ｄ??图３－６基于ＥＭＤ原理的凹凸性检验??结合异常点集中在图中Ｉ区域、ＩＩＩ区域，因此对这两段对应的原始水量监测序列分别??
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本文编号：2836905