基于系统动力学模型的焉耆盆地水资源优化配置研究

发布时间：2018-04-14 02:08

本文选题：系统动力学 + 水资源优化配置　；参考：《新疆师范大学》2017年硕士论文

【摘要】：西北干旱区水资源匮乏,加之水资源的不合理利用及污染,致使水资源短缺现象日益严重。如何处理好水资源和经济、生态、社会等之间的关系是当前干旱区迫切需要解决的问题。本文以干旱区典型盆地——焉耆盆地为研究区,探讨了焉耆盆地各部门用水现状及今后的发展趋势。本文针对焉耆盆地水资源利用现状中存在的问题,运用系统动力学相关理论和方法,分析系统内部各部门、各变量之间的因果关系;以可持续发展为指导思想,将人口、经济、生态等要素耦合在一起,构建焉耆盆地水资源的系统动力学模型(System dynamics,SD)进行仿真计算;分析盆地内水资源系统结构和行为,探讨在当前经济发展的情况下,水资源供需平衡问题并为有关部门提供建议和对策;研究结果表明:(1)基于水资源的不合理开发利用和现状用水的紧张程度,将水资源系统分为七个子系统。以2014年为现状年绘制因果关系图和流程图,构建水资源系统SD模型。本模型共设置108个变量,8个水平变量,分别为人口数量、工业产值、绿化面积、工业产值、耕地面积等,11个流速变量,16个常量,73个辅助变量。(2)基于气候模式与水文模型,预估未来山区来水量情况。结果表明在RCP4.5和RCP8.5情景下开都河径流量虽然表现出不确定性,但整体呈现出增加的趋势,与实测值比较发现模拟结果较好。在2040年RCP4.5和RCP8.5情景下径流量分别达到37.11×108m3和38.47×108m3,预测结果可为后续研究水资源优化配置提供数据支撑。随着城镇化进程加快,对焉耆盆地未来的社会经济发展预测分析发现,焉耆盆地总人口呈增加的趋势但是增长速度明显下降,各县市城镇人口均呈现递增的趋势,且城镇需水量是农业需水量的4倍。同时,三产所占的比重呈现出从第一产业向第二、三产业转移的趋势,且第三产业生产总值所占比例较大,但需水量明显低于工业需水量。(3)通过SD模型预测焉耆盆地2015~2040年各部门用水情况和变化趋势。结果表明在现状水平下盆地内生活、工业、农业等部门用水量均呈现递增的趋势。随着灌溉面积的增加农业需水量呈现显著的增加趋势,在2040年达到23.10×108m3。农业需水量占总需水量的90%以上,表明农业部门水资源浪费现象严重。同时,各部门用水量增加导致总需水量也呈现增加趋势,在规划年内分别达到33.93×108m3,36.05×108m3,38.68×108m3;供需矛盾随着总需水量的增加呈现出显著的递增趋势,在RCP4.5和RCP8.5气候变化情景下2020年、2030年、2040年缺水量(供需差额)分别达到5.42×108m3、7.07×108m3、13.78×108m3和4.01×108m3,14.94×108m3、12.56×108m3,水资源供需比均小于1。表明焉耆盆地缺水问题突出,导致地下水超采严重,盆地内生态环境呈现出恶化的趋势。(4)为缓解焉耆盆地水资源的供需矛盾,本文对模型中的敏感参数进行调节,设计了五种配置方案(现状延续、产业结构调整、节约用水、限采治污、综合协调)并对其供需平衡进行分析。发现在前四种方案下各部门需水量均呈现不同程度的下降趋势,但水资源供需差额仍然为负缺水现象较为严重。综合协调方案下预测效果较好,供需差额在RCP4.5和RCP8.5情景下在2040年分别达到0.5×108m3和1.77×108m3,缺水问题得到较好的解决,水资源的供给满足社会经济的发展需要。因此综合协调方案可作为最优方案,对区域水资源的开发利用提供理论支撑。(5)根据研究结果,提出了政府应出台相关政策,切实保护预防水资源污染。同时,加大科技研发和投入,科学有效地减少水资源损耗;除此之外,也应加强宣传教育等一系列措施提高焉耆盆地水资源可持续利用和经济发展。
[Abstract]:Based on the present situation of water resources utilization in Yanqi basin , the paper discusses the relationship between water resources and economy , ecology and society . ( 2 ) Based on the climate model and hydrological model , the water consumption in the future mountain area is estimated . The results show that the runoff volume of the Yanqi basin shows an increasing trend with the increase of the irrigation area . ( 5 ) According to the results of the study , the government should introduce relevant policies to effectively protect the prevention of water pollution . At the same time , we should strengthen the R & D and investment of science and technology , scientifically and effectively reduce the water resources loss ; besides , we should strengthen publicity and education to improve the sustainable utilization and economic development of water resources in Yanqi basin .

【学位授予单位】：新疆师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TV213.4

【参考文献】