基于SD模型的南渡江水系连通系统特征及其演变规律分析
发布时间：2021-02-28 17:56
应用系统动力学（SD）建立南渡江河湖水系连通系统模型,并分析其制约因素、寻求主要驱动因子及系统在驱动因子作用下的演变规律。结果表明,系统6项主要驱动因子中,加大水体流速与流量,增大污染物降解系数有利于提高水体纳污能力;当地表水农业灌溉供水量增加率为5%、10%、15%和20%时,地表水供水百分比达到94.27%、94.83%、95.34%和96.98%。应通过跨流域调水提高水资源调配能力和污水回用率以缓解未来南渡江供水压力;河湖水系连通可提高河湖调蓄能力,抵御洪旱灾害发生。
【文章来源】：水力发电. 2017,43(03)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
河湖水系连通子系统结构
第43卷第3期李丽，等:基于SD模型的南渡江水系连通系统特征及其演变规律分析WaterPowerVol.43No.325力指数=水库的总库容/年平均径流量;⑤水体纳污能力=水质目标质量浓度×河段设计流量×EXP(污染物综合降解系数×区域内河流的长度/2×平均流速)－废水浓度×河段设计流量×EXP(－(污染物综合降解系数×区域内河流的长度)/2×平均流速)，t/a。图2河湖水系连通SD流表1灵敏度分析结果参数地表水农业灌溉供水量增加率污水回用率区域河流面积变化率地表水城镇供水量增加率湿地面积变化率地表水农业灌溉供水量0.02370.00000.00000.00570.0000污水回用量0.00001.00000.00000.00000.0000水面率0.00000.00000.24720.00000.0000地表水城镇供水量0.00050.00000.00000.23640.0000湿地面积变化量0.00000.00000.00000.00000.2485S0.00480.20000.04940.04840.04972.3模型的有效性验证(1)灵敏度分析。灵敏度分析是通过调节模型中的参数，来分析参数变化对模型变量输出结果产生的影响［14］，即SQ=ΔQtQtXtΔXt(3)式中，t为时间;SQ为状态变量Q对参数X的灵敏度;Qt和Xt分别为Q和X在t时刻的值;ΔQt和ΔXt分别为Q和X在t时刻的增加量。对于n个状态变量(Q1，Q2，…，Qn)，任一参数X在时刻t的灵敏度平均值为S=1n·∑ni=1SQi(4)式中，n为状态变量个数;SQi为Qi的灵敏度;S为参数X对n个状态变量的平均灵敏度。因河湖水系连通系统中涉及较多参数和变量，只选取系统内较为关键的5个参数和5个变量根据其2000年～2010年数据进行分析。每次变化其中一个参数(增加10%)，分析其对5个变量的影响(见表1)。只有污水回用率参数对系统的灵敏度超过10%，其余
－4.70334.00333.8－0.061.651.53－8.1920101.1591.092－6.14334.00333.8－0.061.431.504.54配能力、水体纳污能力、径流调控与洪水蓄泄能力、供水保证率、水质达标率和防洪能力是河湖水系连通发展的重要制约因素［1，6］。笔者通过分析制约因素，确定影响河湖水系连通SD模型主要驱动因子，并进行参数调节，分析不同驱动因子变化对系统趋势影响的程度，从而明确影响水系连通系统特征的主要驱动因子。本模型主要制约因素有水系连通度、水体纳污能力、地表水供水百分比和水库调节能力，四大制约因素的主要驱动因子如图3。其中，水质目标质量浓度和用水总量限制标准均按照海南省最严格水资源管理制度实行，本文不再分析这两个驱动因子。为寻求对四个制约因素影响较大的因子，分别将各影响因子较常规参数值提高10%和降低10%，分析影响因子变化对制约因素的影响。表3至表6分别给出水系连通度主要驱动因子为河频率，影响幅度最高达10.01%;水体纳污能力主要驱动因子有年平均径流保证率和污染物降解系数，影响幅度高达2.39%;地表水供水百分比主要驱动因子为地表图3河湖水系连通系统影响机制关系水农业灌溉供水量增加率和污水回用率，影响幅度达1.96%;水库调节能力指数主要驱动因子为年平均径流保证率和缺水率，影响幅度最高为1.95%。
【参考文献】：
期刊论文
[1]河湖水系连通内涵及评价指标体系研究[J]. 符传君,陈成豪,李龙兵,李丽. 水力发电. 2016(07)
[2]河湖水系连通影响评价指标体系研究Ⅱ——“引江济太”调水影响评价[J]. 冯顺新,姜莉萍,冯时. 中国水利水电科学研究院学报. 2015(01)
[3]河湖水系连通实践经验与发展趋势[J]. 李原园,黄火键,李宗礼,王中根,陈敏. 南水北调与水利科技. 2014(04)
[4]河湖水系连通演变过程及驱动因子分析[J]. 李原园,李宗礼,黄火键,王中根,陈敏. 资源科学. 2014(06)
[5]城市化对水系连通功能影响评价研究——以郑州市为例[J]. 靳梦,窦明. 中国农村水利水电. 2013(12)
[6]不确定性参数对水体纳污能力的影响分析[J]. 张秀菊,杨凯,蔡爱芳,张琴玲. 中国农村水利水电. 2012(01)
[7]科学认识河湖水系连通问题[J]. 徐宗学,庞博. 中国水利. 2011(16)
[8]河湖水系连通研究:概念框架[J]. 李宗礼,李原园,王中根,郝秀平,刘晓洁. 自然资源学报. 2011(03)
[9]关于几个重大水利问题的思考——在全国水利规划计划工作会议上的讲话[J]. 陈雷. 中国水利. 2010(04)
[10]污水回用—解决城市缺水危机的有效途径[J]. 朱杰,付永胜,朱松岭. 水利发展研究. 2004(07)
本文编号：3056228
【文章来源】：水力发电. 2017,43(03)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
河湖水系连通子系统结构
第43卷第3期李丽，等:基于SD模型的南渡江水系连通系统特征及其演变规律分析WaterPowerVol.43No.325力指数=水库的总库容/年平均径流量;⑤水体纳污能力=水质目标质量浓度×河段设计流量×EXP(污染物综合降解系数×区域内河流的长度/2×平均流速)－废水浓度×河段设计流量×EXP(－(污染物综合降解系数×区域内河流的长度)/2×平均流速)，t/a。图2河湖水系连通SD流表1灵敏度分析结果参数地表水农业灌溉供水量增加率污水回用率区域河流面积变化率地表水城镇供水量增加率湿地面积变化率地表水农业灌溉供水量0.02370.00000.00000.00570.0000污水回用量0.00001.00000.00000.00000.0000水面率0.00000.00000.24720.00000.0000地表水城镇供水量0.00050.00000.00000.23640.0000湿地面积变化量0.00000.00000.00000.00000.2485S0.00480.20000.04940.04840.04972.3模型的有效性验证(1)灵敏度分析。灵敏度分析是通过调节模型中的参数，来分析参数变化对模型变量输出结果产生的影响［14］，即SQ=ΔQtQtXtΔXt(3)式中，t为时间;SQ为状态变量Q对参数X的灵敏度;Qt和Xt分别为Q和X在t时刻的值;ΔQt和ΔXt分别为Q和X在t时刻的增加量。对于n个状态变量(Q1，Q2，…，Qn)，任一参数X在时刻t的灵敏度平均值为S=1n·∑ni=1SQi(4)式中，n为状态变量个数;SQi为Qi的灵敏度;S为参数X对n个状态变量的平均灵敏度。因河湖水系连通系统中涉及较多参数和变量，只选取系统内较为关键的5个参数和5个变量根据其2000年～2010年数据进行分析。每次变化其中一个参数(增加10%)，分析其对5个变量的影响(见表1)。只有污水回用率参数对系统的灵敏度超过10%，其余
－4.70334.00333.8－0.061.651.53－8.1920101.1591.092－6.14334.00333.8－0.061.431.504.54配能力、水体纳污能力、径流调控与洪水蓄泄能力、供水保证率、水质达标率和防洪能力是河湖水系连通发展的重要制约因素［1，6］。笔者通过分析制约因素，确定影响河湖水系连通SD模型主要驱动因子，并进行参数调节，分析不同驱动因子变化对系统趋势影响的程度，从而明确影响水系连通系统特征的主要驱动因子。本模型主要制约因素有水系连通度、水体纳污能力、地表水供水百分比和水库调节能力，四大制约因素的主要驱动因子如图3。其中，水质目标质量浓度和用水总量限制标准均按照海南省最严格水资源管理制度实行，本文不再分析这两个驱动因子。为寻求对四个制约因素影响较大的因子，分别将各影响因子较常规参数值提高10%和降低10%，分析影响因子变化对制约因素的影响。表3至表6分别给出水系连通度主要驱动因子为河频率，影响幅度最高达10.01%;水体纳污能力主要驱动因子有年平均径流保证率和污染物降解系数，影响幅度高达2.39%;地表水供水百分比主要驱动因子为地表图3河湖水系连通系统影响机制关系水农业灌溉供水量增加率和污水回用率，影响幅度达1.96%;水库调节能力指数主要驱动因子为年平均径流保证率和缺水率，影响幅度最高为1.95%。
【参考文献】：
期刊论文
[1]河湖水系连通内涵及评价指标体系研究[J]. 符传君,陈成豪,李龙兵,李丽. 水力发电. 2016(07)
[2]河湖水系连通影响评价指标体系研究Ⅱ——“引江济太”调水影响评价[J]. 冯顺新,姜莉萍,冯时. 中国水利水电科学研究院学报. 2015(01)
[3]河湖水系连通实践经验与发展趋势[J]. 李原园,黄火键,李宗礼,王中根,陈敏. 南水北调与水利科技. 2014(04)
[4]河湖水系连通演变过程及驱动因子分析[J]. 李原园,李宗礼,黄火键,王中根,陈敏. 资源科学. 2014(06)
[5]城市化对水系连通功能影响评价研究——以郑州市为例[J]. 靳梦,窦明. 中国农村水利水电. 2013(12)
[6]不确定性参数对水体纳污能力的影响分析[J]. 张秀菊,杨凯,蔡爱芳,张琴玲. 中国农村水利水电. 2012(01)
[7]科学认识河湖水系连通问题[J]. 徐宗学,庞博. 中国水利. 2011(16)
[8]河湖水系连通研究:概念框架[J]. 李宗礼,李原园,王中根,郝秀平,刘晓洁. 自然资源学报. 2011(03)
[9]关于几个重大水利问题的思考——在全国水利规划计划工作会议上的讲话[J]. 陈雷. 中国水利. 2010(04)
[10]污水回用—解决城市缺水危机的有效途径[J]. 朱杰,付永胜,朱松岭. 水利发展研究. 2004(07)
本文编号：3056228
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