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疏勒河流域水资源优化配置研究

作　者: 雷文娟
导　师: 马金珠
学　校: 兰州大学
专　业: 自然地理学
关键词: 疏勒河流域水资源优化配置 BP人工神经网络多目标规划
分类号: TV213.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

疏勒河流域地处甘肃省河西走廊西端,降水稀少,蒸发强烈,水资源短缺,生态环境十分脆弱。由于经济社会用水逐年增加,挤占生态用水,生态环境逐步恶化。合理开发利用疏勒河水资源,对于流域的和谐发展起着举足轻重的作用。本文通过系统调查疏勒河流域水资源开发利用现状及其存在的问题、掌握流域人口、经济、社会发展和演化历程,分析流域近50年来气温、降水和径流的时空分布和演变规律,采用多元回归分析、马尔萨斯模型和Logistic模型模拟和预测人口数量和结构演变趋势,并采用灰色模型(Gray Model)模拟和预测各产业GDP增长过程及产业结构变化状况,最后综合运用指标分析法和BP人工神经网络模型对各部门用水结构进行分析模拟和预测,结果表明流域当前水资源开发利用程度超过80%,远远高于40%的高危开发警戒线,并且按照其发展趋势,流域水资源开发利用程度将在2010年以后达到最高,约为90%；之后水资源开发利用程度成逐年降低的趋势、但降低程度不显著,到2030年流域水资源开发利用程度仍将接近80%。因此,有必要对流域水资源实施综合管理,对各用水部门所需水资源进行优化配置,为平衡不同的用水部门和机构间水资源需求和利用所存在的竞争关系提供—个框架。流域水资源优化配置采用多目标规划实现：以流域水资源可持续利用为前提、以水资源综合效益最大化为目标、以流域水资源供需关系为纽带,定性分析和定量计算各部门(以产业、行业为基本单元)单位用水量的社会效益、经济效益和生态环境效益,并确定不同用水部门内部及部门之间三种子效益之间的函数关系,最终确定总效益与各部门用水量之间的函数关系。各行业用水的指标和相关约束条件,以所预测的各部门需水量为上限,并参考行业部门的相关规范和指标确定下限求解上述多目标问题,计算出各部门在不同水平年配置水量。流域内水资源优化配置方案为：在水资源开发利用程度不超过70%的前提下,生活用水由0.36亿m3逐渐增加至0.5亿m3,农业用水量由12.73亿m3逐渐降低至10.52亿m3,工业用水量维持在0.7亿m3-0.75亿m3之间,第三产业用水量由0.24亿m3逐渐增加至0.41亿m3,生态用水量由2.49亿m3增加至4.52亿m3。配置结果体现了农业的基础地位、工业、第三产业的经济效益、并兼顾维持社会稳定、生态环境可持续发展和水资源循环利用的理念要求；生态用水量和生活用水量鉴于综合效益较低,在配置初始阶段仅仅满足指标下限,但明显高于当前水平。随着经济发展、科技进步,将降低农业用水量,生活用水量和生态用水量将增加,水资源配置方案将更倾向于社会效益和生态环境效益。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-14
  1.1 研究意义  9
  1.2 国外研究进展  9-11
  1.3 国内研究进展  11-12
  1.4 研究内容  12-13
  1.5 研究方法和技术路线  13-14
第二章研究区概况  14-18
  2.1 地理位置  14
  2.2 气候特征  14-15
  2.3 地形地貌  15
  2.4 水文地质  15-16
  2.5 河流水系  16
  2.6 土壤植被  16-17
  2.7 社会经济概况  17-18
第三章疏勒河流域水资源现状  18-26
  3.1 水资源状况  18-23
    3.1.1 降水资源  18-20
    3.1.2 冰川资源  20
    3.1.3 地表水资源  20-22
    3.1.4 地下水资源  22-23
    3.1.5 水资源总量  23
  3.2 水资源开发利用现状  23-24
  3.3 水资源开发利用程度  24
  3.4 水资源利用存在的问题  24-25
  3.5 小结  25-26
第四章疏勒河流域需水预测研究  26-48
  4.1 指标分析法预测  26-39
    4.1.1 生活需水预测  26-31
    4.1.2 第一产业需水预测  31-34
    4.1.3 工业、第三产业需水预测  34-37
    4.1.4 生态环境需水预测  37-39
    4.1.5 总需水预测  39
  4.2 BP人工神经网络模型预测  39-45
    4.2.1 人工神经网络原理  39-42
    4.2.2 人工神经网络模型预测  42-45
  4.3 模型预测结果对比  45-46
  4.4 小结  46-48
第五章疏勒河流域水资源优化配置研究  48-58
  5.1 水资源优化配置含义及原则  48
  5.2 多目标规划  48-49
  5.3 疏勒河流域水资源优化配置模型建立  49-54
    5.3.1 目标函数  49-52
    5.3.2 约束条件  52-53
    5.3.3 参数及系数说明  53-54
  5.4 模型求解结果分析  54-57
  5.5 小结  57-58
第六章结论  58-61
  6.1 结论  58-59
  6.2 问题与展望  59-61
参考文献  61-65
在学期间的研究成果  65-66
致谢  66

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