城市水资源承载能力计算模型及应用研究

发布时间：2020-05-15 16:19

【摘要】：水资源是人类生存和发展最宝贵的自然资源。进入21世纪以后，随着人口剧增和经济社会的快速发展，水资源的短缺已成为世界各国最为突出的社会问题之一，许多大城市都将面临着水资源短缺的严重威胁，有些国家甚至已直接影响到城市的兴衰。由于我国特殊的国情，与世界许多国家相比，我国水资源问题十分严重，特别是改革开放以来国民经济的快速发展，对水资源的需求增加，使这种矛盾更加突出。水资源问题已成为制约我国工农业生产和城市发展的瓶颈。正确认识和预测我国城市水资源承载能力的现状与前景，从而采取与之相应的社会经济发展模式，对于我国的未来有着积极而重要的现实意义。目前，关于水资源承载能力的研究，还处于探索阶段，无论是定性还是定量研究，都没有形成统一、公认的定义、理论基础和研究方法。本文针对城市水资源承载能力计算模型及其应用开展了研究，主要内容包括三部分：第一部分，从目前我国城市水资源的问题及特点出发，总结分析了水资源承载能力的研究背景，着重探讨了水资源承载能力的概念、内涵及其影响因素。提出了水资源承载能力系“一定区域、一定时段，维系生态系统良性循环，，水资源系统支撑社会经济发展的最大规模”新的概念。深入剖析了水资源承载能力的国内外研究进展，指出了水资源承载能力研究中存在的问题和取得的成果。第二部分，首先总结分析了城市水资源及水环境承载能力的概念及其研究内容体系，提出了水环境承载程度指标。然后，以可持续发展为出发点，从量化研究的角度，建立了基于社会—经济—生态复合系统的水资源承载能力及水环境承载能力的多目标优化模型体系。模型中考虑了经济目标、环境目标和社会目标的具体量化，及水资源转化关系、水资源与人口—工业—农业关系、人口—工业—农业相互制约关系、水环境～经济协调状况约束和生态环境容量约束。在计算思路和方法上，变常规“仅考虑水资源供需平衡，计算水资源供对需的满足程度”为“根据水环境控制目标和水资源利用转换关系反推水资源承载能力”，并用人口数、工业产值、农业产值等多指标来表征城市水资源承载能力，使计算结果更贴近实际。第三部分，在第二部分计算模型和方法研究的基础上，以郑州市为实例，开展了城市水资源承载能力的应用研究。首先分析了郑州市区域的自然地理、社会经济状况，以及水资源特点和水资源开发利用现状，指出郑州市水资源利用中存在着水资源浪费严重、水利工程老化、水污染严重、地下水过量开采、水土流失较严重等问题。在收集大量水文、地理和社会经济资料的基础上，计算了郑州市的地表水资源量、地下水资源量、水资源总量和水资源可利用量；分析了郑州市社会经济发展趋势，并对郑州市2005、2010、2015、2020、2025、2030年六个规划水平年的需水量进行了预测。以此为基础，对郑州市现状条件下及其不同调控措施和规划水平年相应的水资源承载程度进行了评郑州大学硕士学位论文中/英文摘要价，结果显示，现状条件下郑州市水资源承载程度指标为I二5.61，属于严重超载。分析确定了郑州市水资源承载能力计算模型的参数和相关关系方程，选择城镇人口数、农村人口数、工业产值、有效灌溉面积和国内生产总值指标计算了各规划水平年的水资源承载能力。分析了现状条件下郑州市水资源承载能力和水资源可利用量之间的关系、水资源承载能力与污水处理能力之间的关系，以及区外调水量与污水处理率同时变化对水资源承载能力的影响，得到了随着外调水量增加和污水处理能力的提高，水资源承载能力急剧增加的结论。根据承载能力计算结果，提出了郑州市提高水资源承载能力的对策和措施。应用研究表明，本文建立的城市水资源承载能力计算模型和方法是合理可行的，同时也为郑州市水资源规划与管理提供了科学的参考依据。城市水资源承载能力计算模型是大系统多目标优化问题，以计算变量和约束条件多而复杂为其特色。本文仅是在这方面进行了初步探讨与研究。由于该课题涉及面宽、理论复杂，以及时间有限，本文所做工作还不充分，取得的成果有待进一步完善与提高。如社会和环境目标的度量、水资源承载能力与可持续发展的度量以及新的动态模拟技术和模型的应用是要继续进行深入研究的内容。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TV213.4

【相似文献】