基于水足迹理论的吉林省辽河流域城市化进程中水资源可持续利用评价与优化配置研究

发布时间：2017-05-22 10:05

  本文关键词：基于水足迹理论的吉林省辽河流域城市化进程中水资源可持续利用评价与优化配置研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：吉林省辽河流域是我国水资源开发利用程度高，用水矛盾最突出的地区，由于不合理的水资源配置，社会经济用水挤占生态用水，严重的影响了研究区和下游辽宁省经济和社会的可持续发展。为了更好地衡量一个国家或地区水资源利用状况，提出了水足迹概念，其定义为任何已知人口在一定时间内消费的所有产品和服务所需要的水资源数量。以虚拟水理论为基础的水足迹理论，考虑了社会经济系统中虚拟水的消费量，打破了评价水资源利用的传统方法，更真实反映人类对水资源的真实占用，能为水资源科学管理，水资源安全等提供全新的研究思路。本文引入水足迹相关理论，围绕流域水资源的开发利用现状展开深入研究，探讨城市化发展与水资源开发利用的关系，明确流域水资源可持续利用面临的挑战，模拟不同方案下的水资源合理配置研究，探讨城市化与水资源协调发展的对策措施，可为流域持续利用水资源和改善脆弱生态环境提供决策依据，具有重要的科学意义和应用价值。 本文以多源多时相遥感数据和大量社会统计数据为数据源，借助“3S”技术，对地形、气候、水文、土地利用/覆盖、植被和社会经济因子进行提取，在此基础上，分析吉林省辽河流域水足迹和水足迹强度的时空变化特征和驱动因素。基于水足迹理论构建水资源可持续利用评价指标体系和水资源安全评价指标体系，对1995-2012年水资源可持续利用水平和水资源安全进行现状评价，利用模型预测2013-2020年水资源可持续利用水平和水资源安全预警等级。采用DEA模型和耦合协调度模型，从时空角度分析1995-2012年流域7县（市）的城市化效率与水资源可持续利用水平，以及两者之间的耦合协调度。最后应用多目标决策模型，模拟2020年不同情景下的流域水资源优化配置方案。 研究结果表明，在时间序列上，辽河流域水足迹和水足迹强度整体呈下降趋势，其中水足迹强度从1995年的2,931.65m3/万元低至2012年的288.15m3/万元，年降幅为5.30%，，水资源利用效率明显提高；在空间尺度上，区间发展并不平衡，空间二元结构逐渐明显。经济效率是水足迹强度变化的主要驱动因素，农业产品对水足迹强度变化的贡献最大。27年间流域水资源可持续利用水平呈上升趋势，但水资源安全预警等级具有向“中警”恶化的态势，未来水资源状况仍不容乐观。在时间序列上，耦合协调度总体呈先增加后减小的趋势，在初始阶段，城市化效率和水资源利用水平是彼此促进的重要因素，当城市化发展到一定阶段，水资源和城市化对彼此约束作用将逐渐减小；在空间尺度上，7个城市耦合度水平较高，以高度耦合和极度耦合为主。辽河流域水资源开发利用的最佳方案为水足迹总量28.68×108m3，生产总值2,211.87亿元，满足2020年生态社会环境需求，且能够获得最大的综合效益。 该项研究可为吉林省辽河流域的水资源的开发利用提供借鉴。
【关键词】：水资源配置 水足迹 水资源可持续利用 城市化 吉林省辽河流域
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV213.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-26
• 1.1 选题背景与研究意义12-14
• 1.2 国内外研究现状14-21
• 1.2.1 水资源预测方法研究14-15
• 1.2.2 城市化进程中水资源可持续利用研究15-17
• 1.2.3 流域水资源配置研究17-19
• 1.2.4 国内外研究现状评述19-21
• 1.3 研究内容和方法21-23
• 1.4 特色与创新23-26
• 第2章 相关理论和计算方法26-38
• 2.1 水足迹理论26-30
• 2.2 城市化相关理论30-34
• 2.2.1 概念及特性30-31
• 2.2.2 计算方法31-34
• 2.3 水资源可持续利用相关理论34-38
• 2.3.1 概念及特性34-35
• 2.3.2 评价方法35-38
• 第3章 吉林省辽河流域区域概况38-68
• 3.1 自然环境概况38-56
• 3.1.1 地理位置38-39
• 3.1.2 地质地貌39-42
• 3.1.3 土壤植被42
• 3.1.4 气候特征42-56
• 3.2 土地利用变化56-59
• 3.3 城市化进程现状59-64
• 3.4 水环境概况64-65
• 3.5 数据使用说明65-68
• 第4章 吉林省辽河流域水足迹定量分析68-80
• 4.1 辽河流域农产品单位虚拟水含量68-70
• 4.2 辽河流域水足迹时序变化分析70-73
• 4.3 辽河流域城乡居民膳食消费的水足迹特征73-75
• 4.4 辽河流域各县（市）水足迹和水足迹强度时空变化75-77
• 4.5 本章小结77-80
• 第5章 吉林省辽河流域水足迹时空差异特征及驱动因素分析80-122
• 5.1 辽河流域水足迹时空格局的演变及驱动因素80-95
• 5.1.1 辽河流域水足迹全局自相关80-82
• 5.1.2 辽河流域水足迹局部自相关82-89
• 5.1.3 局部流域水足迹时空差异条件变化分析89-90
• 5.1.4 辽河流域总体水足迹差异驱动因素分析90-95
• 5.2 辽河流域水足迹强度变化时空格局的演变特征及驱动因素95-119
• 5.2.1 辽河流域水足迹强度全部空间自相关99-101
• 5.2.2 辽河流域水足迹强度局部空间自相关101-107
• 5.2.3 局部流域水足迹强度局部时空差异条件变化分析107-108
• 5.2.4 辽河流域总体水足迹强度差异驱动因素分析108-118
• 5.2.5 辽河流域分区管理118-119
• 5.3 本章小结119-122
• 第6章 吉林省辽河流域水资源可持续利用评价122-144
• 6.1 流域水资源可持续利用研究122-134
• 6.1.1 构建水资源可持续利用评价指标体系122-123
• 6.1.2 基于预测模型预测水足迹评价指数123-127
• 6.1.3 基于支持向量机预测可更新水资源量127-130
• 6.1.4 吉林省辽河流域水资源可持续利用现状评价130-132
• 6.1.5 吉林省辽河流域水资源可持续利用预测评价132-133
• 6.1.6 吉林省辽河流域水资源可持续利用水平评价133-134
• 6.2 流域水资源安全动态预警研究134-142
• 6.2.1 物元分析法136-137
• 6.2.2 预警指标体系的构建137-140
• 6.2.3 结果与分析140-142
• 6.3 本章小结142-144
• 第7章 流域水资源可持续利用水平与城市化效率耦合关系144-160
• 7.1 构建指标体系145-146
• 7.2 水资源可持续利用水平时空分析146-148
• 7.3 城市化效率时空分析148-153
• 7.4 辽河流域水资源可持续利用水平与城市化效率耦合关系153-157
• 7.5 本章小结157-160
• 第8章 基于多目标优化的吉林省辽河流域水资源优化配置160-176
• 8.1 水资源优化配置的原则160
• 8.2 水资源优化配置目标160-161
• 8.3 吉林省辽河流域水资源优化配置模型的建立161-174
• 8.3.1 水资源优化模型配制方法161-162
• 8.3.2 流域子区的划分162
• 8.3.3 决策变量162-163
• 8.3.4 水资源配置决策模型的目标函数163-164
• 8.3.5 水资源配置决策模型的约束条件164-166
• 8.3.6 水资源配置决策模型的建立166
• 8.3.7 水资源配置决策模型的求解166-170
• 8.3.8 水资源配置决策模型结果170-174
• 8.4 本章小结174-176
• 第9章 结论与展望176-180
• 9.1 结论176-178
• 9.2 展望178-180
• 参考文献180-194
• 作者简介及在学期间所取得的研究成果194-196
• 致谢196

【参考文献】

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