基于来水和需水的周期规律及不确定性的水资源配置模型

发布时间：2020-03-26 08:22

【摘要】：水资源合理配置能够促进水资源的合理利用、提高水资源的利用效率、缓解流域／区域内的水资源供需矛盾、实现水资源的可持续利用,同时能够缓和三生用水之间的竞争态势,促进经济和生态之间的协调发展。水资优配置模型作为水资源合理配置的重要研究手段和工具,是水资源配置决策支持系统的主要组成部分之一,其优劣将直接影响配置结果,进而影响实际决策,因此,对水资源配置模型研究具有十分重要的现实意义。本文从天然来水的周期规律及不确定性,以及需水的周期规律和伴随天然来水而产生的不确定性出发,认为在设计水资源配置模型时,应尽量使模型在由来水和需水周期规律和不确定性构成的环境下进行决策,使水资源配置模型的模拟与实际相贴近,进而提升配置方案的合理性和可操作性。针对这一目标,本文主要进行了以下研究并得出了一定的结论： (1)提出了基于来水和需水的周期规律及不确定性的水资源配置思路和方法,研制了周期序贯模型。根据对来水和需水过程特点的认识,探讨水资源配置时应考虑的来水和需水影响因素,分析来水和需水的周期性规律和不确定性与水资源配置的关系；从对来水和需水信息描述的角度总结目前水资源配置模型中主要采用的长系列确定调节和两时段序贯决策方式的优点与缺陷,在对以往优化配置模型的认识和经验总结基础之上,探索并改进模型的决策机制,构建基于来水和需水的年周期规律及其不确定性的水资源优化配置模型(简称周期序贯模型)。 (2)以周期序贯模型为手段,在海河流域所选研究区进行了水资源优化配置。结果显示在南水北调仅向城镇生活、生产供水的条件下,到规划水平年2030年海河流域研究区的农村地区仍存在供需缺口,在总体上仍不能达到供需平衡。海河流域研究区到2030年,多年平均情景下河道外总需水量246.64亿m3,总供水量224.64亿m3,总缺水20.00亿m3；其中城镇生活、农村生活和工业基本不缺水,农业缺水率为15.63%,城镇生态缺水率为7.58%。90%保证率时,研究区河道外总需水量为280.48亿m3,总供水量233.97亿m3,总缺水46.51亿m3；其中城镇生活、农村生活和工业都存在一定的缺水但缺水率很低,农业缺水率为26.82%,城镇生态缺水率为10.66%。从缺水地区分布看,除一些地处山区的地区,受水资源条件限制不得不缺水外,一些南水北调受水区在南水北调仅向城镇生活、生产供水的条件下,同样存在缺水。到规划水平年2030年海河流域研究区的农村地区仍存在供需缺口,在总体上仍不能达到供需平衡。 (3)对确定调节模型、周期序贯模型和两时段序贯模型三种水资源优化配置模型深入进行了计算结果对比分析。剖析了各模型之间计算结果的差异,认为周期序贯模型更加贴合实际,一定程度上能够提高水资源配置结果的合理性。水资源配置模型中,对来水和需水周期规律及不确定性的不同考虑方式会对配置结果产生较大影响。不考虑来水和需水的不确定性,其配置效果虽然较优,但是过于理想化；不考虑来水和需水的周期规律,在决策时无法根据进行长期统筹规划,一定程度上会夸大缺水损失,造成水资源浪费。周期序贯模型采用周期序贯决策法的动态决策机制,在决策时考虑了来水和需水的不确定性,同时依据二者的周期规律进行统筹规划,尽量修正因预测偏差导致的决策偏差,在不得不缺水的情况下尽量做到高效益用水不缺水或少缺水、各种用水的缺水率在整优化周期内尽量均匀,不仅能够减少缺水损失,同时还能降低不同单元(或地区)之间和不同时段之间的“不公平性”。采用该模型进行水资源配置,能够使模拟更加贴合实际,进而使得出的水资源配置结果具有更高的合理性和可操作性。
【学位授予单位】：中国水利水电科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TV213.4

【参考文献】