考虑不确定性的水资源规划关键问题研究

发布时间：2018-04-30 01:39

本文选题：水资源规划 + 不确定性　；参考：《大连理工大学》2015年博士论文

【摘要】：目前,以供需矛盾突出、污染严重、用水浪费及生态退化为特征的水危机已成为我国社会经济发展的主要制约因素。而解决我国水危机的关键在于有效地提高水资源利用效率,科学合理地规划管理有限的水资源。针对水危机的主要特征,本文对水资源综合规划中几个核心内容进行探讨,考虑水资源供需矛盾、用水浪费危机,重点研究了需水量组合预测模型、种植结构优化模型、水资源配置模型及方案优选；考虑污染严重及生态退化危机,对水资源规划环境影响评价进行探讨,构建了评价指标体系及综合评价模型,以期为制定切实可行的水资源规划提供技术支撑。主要研究内容及成果如下：(1)需水量组合预测模型研究。需水量预测是水资源规划的重要组成部分。受多种因素的影响,需水序列表现出较强的非平稳性,如果将其作为整体直接建模则很难取得满意的预测效果。基于此,本文采取分解建模思想,同时考虑预测因子间的高度相关性、需水序列与因子间的非线性关系,提出一个基于分解建模的考虑相关因子的需水量组合预测模型。首先,采用小波变换(WT)平稳化需水序列,将其分解为一个低频序列和一个或多个高频序列;其次,依据分解序列特征分别预测,低频序列引入核偏最小二乘回归模型(KPLS)拟合它与预测因子之间的关系,高频序列采用自回归滑动平均模型(ARMA)预测。该模型被用于大连市需水预测研究,通过与其它算法结果的比较可知,该模型耦合了先进的统计工具(WT及KPLS模型)与传统的统计模型(ARMA),提高了预测精度。(2)作物种植结构优化。种植结构调整在缓解区域水资源供需矛盾中具有重要意义。针对交互式区间模糊多目标规划在出现多解情景下不能保证解的有效性这一问题,提出区间两相模糊多目标优化模型。考虑种植结构规划中的不确定性和多目标性,将所建模型用于大连市种植结构优化研究,建立了以产值、相对生态价值最大和化肥施用量最小为目标的不确定性多目标优化模型,用区间数表示灌溉定额、作物单产量等参数不确定性,以模糊关系反映目标函数及粮食安全、资源等约束条件不确定性。通过与交互式区间模糊多目标模型比较可知,该模型引入多个控制变量放松每个不确定目标和约束条件,且要求它们分别大于等于区间模糊多目标规划中相应目标和约束条件的隶属度,保证了解的有效性。(3)水资源优化配置研究。水资源管理充满风险和不确定性,现代水资源管理的职责是管理不断改变的不确定的水资源供给来满足快速改变和不确定的水资源需求,基于此,本文以2020年大连市水资源优化配置为例,考虑需水量模糊性、地表水可利用量随机性及社会经济参数区间不确定性,耦合模糊机会约束规划、随机机会约束规划及区间规划模型,从资源可持续利用角度出发,构建了以社会、经济、环境、生态效益为目标的多水源多用户区间模糊随机多目标分质配水模型。所得结果与区间规划相比,该模型可生成一系列违约风险下的区间决策方案,用于分析系统综合效益和供需水约束风险之间的妥协关系,避免了由于区间数表达过于简单而丢失有效信息导致难以生成最优决策方案的后果。(4)水资源配置方案优选研究。针对水资源优化决策的多目标矛盾性和决策群体性,从供用水风险及系统总效益出发,采用二元对比法确定目标权重,引入多人多目标冲突决策模型,对水资源配置方案优选问题进行研究。实例结果表明,该模型思路简明,兼顾个体及全局利益,所选方案更具公平性,更符合实际要求。(5)水资源规划环评的研究。水资源规划环评是预防有重大缺陷的水资源规划的实施对环境造成不良影响的关键屏障,是水资源规划的重要组成部分。目前水资源规划环评指标体系多为表征不同环境目标的指标汇集而成,而不是基于连续的概念框架建立的。基于此,本文引入系统协调发展理论,从系统整体观点出发,采用“状态-关系”框架建立了水资源规划协调发展多层递阶评价指标体系,并构建了变权-多层可变模糊模型进行评价。以大连市水资源可持续利用综合规划环评为例,结果表明该指标体系在反映生态环境、社会经济及水资源系统发展状态的同时,还表明了各系统间的协调状况；评价模型中可变模糊理论的引入能较为合理的考虑数据的不充分和不可靠性、指标评价等级的模糊性等问题,变权理论用指标值修正权重,突出指标值较低的项,能较好的反映规划中所存在的问题,为水资源规划环评提供一条新的思路。最后,总结全文,指出了研究中存在的问题,并对下一步研究进行展望。
[Abstract]:At present , the water crisis characterized by the contradiction of supply and demand , serious pollution , waste of water and ecological degradation has become the main restriction factor of our country ' s socio - economic development . The key to solve the water crisis in China is to effectively improve the utilization efficiency of water resources and scientifically and reasonably plan and manage the limited water resources .
This paper discusses the environmental impact assessment of water resources planning considering the serious pollution and ecological degradation crisis , and constructs an evaluation index system and a comprehensive evaluation model . ( 3 ) The optimal allocation of water resources is studied . The function of water resources management is full of risk and uncertainty , and the function of modern water resources management is to manage the uncertain factors of water resources planning .
In this paper , the introduction of variable fuzzy theory in the evaluation model can reasonably take into account the problems of insufficient and unreliability of the data , the fuzzy of the index evaluation grade , the index value correction weight of the variable weight theory , the item with low prominence index value , the better reflection of the problems existing in the planning , and provide a new idea for the environmental assessment of water resources planning . Finally , the paper points out the problems existing in the study and prospects the next study .

【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV213.4

【相似文献】