水资源可再生临界控制研究——在黄河流域水资源最优分配中的应用

发布时间：2024-04-09 04:07

　　基于黄河流域面临的三大水资源问题，提出了三种调控手段，水资源短缺的调控、水灾害调控以及生态环境的调控。结合国家973重点基础研究发展规划项目，本文以解决黄河水资源短缺为基本研究任务，全文共分为三篇，需水预测部分、可再生临界理论研究部分以及分水方案研究部分。其中需水预测最终为多维临界调控模型提供数据基础和边界条件；水资源可再生以及临界控制理论研究为多维临界总控模型提供理论依据；分水方案是各省区科学合理配水的基本依据。因此，本研究具有重要的理论和实践价值。论文取得了以下研究成果： (1)在分析评价了以往需水预测的基本方法的基础上，首次应用遗传算法与神经网络组合的方法进行需水量预测，建立黄河流域遗传神经网络需水预测模型。针对BP算法具有易于陷入局部最小值的缺点，应用改进遗传算法直接以目标函数值作为搜索信息途径，克服神经网络的局部收敛的缺陷。不仅取得了较好的预测结果，也极大的丰富了需水预测的理论与方法。 (2)需水预测结果为：黄河流域在正常来水年份下，2005年缺水12亿m³，在2010年缺水63亿m³，在2020年缺水103亿m

【文章页数】：139 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
1 绪论
    1.1 问题的提出
    1.2 研究的目的和意义
    1.3 国内外研究概况
        1.3.1 关于需水预测
        1.3.2 关于黄河水资源再生、演变等基础理论的研究
        1.3.3 关于水资源合理调配模型研究
        1.3.4 研究发展趋势
    1.4 本文研究的主要内容及主要创新点
        1.4.1 研究的主要内容
        1.4.2 主要创新点
    1.5 研究的技术路线
第1篇 黄河流域需水预测
    2 水资源需求预测模型与方法分析
        2.1 趋势分析法
            2.1.1 指数趋势模型
            2.1.2 对数趋势模型
            2.1.3 多项式趋势模型
            2.1.4 Logistic（逻辑期谛）模型
        2.2 时间序列法
            2.2.1 趋势移动平均法预测
            2.2.2 指数平滑法预测
        2.3 灰色预测模型
        2.4 本章小结
    3 黄河流域需水预测的遗传神经网络模型
        3.1 遗传算法
            3.1.1 遗传算法的发展与应用
            3.1.2 遗传算法的实现
            3.1.3 遗传算法特点
        3.2 神经网络
            3.2.1 神经网络的发展与应用
            3.2.2 神经网络的特点
            3.2.3 人工神经网络的实现与应用
        3.3 BP神经网络
            3.3.1 BP网络的结构
            3.3.2 BP神经网络的计算过程
        3.4 黄河流域需水预测模型的建立
            3.4.1 模型结构
            3.4.2 模型的优化
        3.5 本章小结
    4 黄河流域需水预测结果及分析
        4.1 黄河流域水资源概况
        4.2 黄河流域各部门发展趋势与需水分析
            4.2.1 农业发展趋势
            4.2.2 工业发展趋势分析
            4.2.3 生活需水趋势
            4.2.4 生态用水的估算
        4.3 影响需水量变化的特征因素选择
        4.4 网络训练样本的确定及拟合
            4.4.1 网络训练样本的确定
            4.4.2 网络的拟合
        4.5 预测结果及分析
            4.5.1 预测结果分析
            4.5.2 水量亏缺预测
        4.6 解决黄河缺水问题的认识
        4.7 本章小结
第2篇 水资源可再生多维临界调配控制理论研究
    5 资源演化及可再生维持机理
        5.1 水资源可再生内涵及可再生过程描述
            5.1.1 水资源可再生内涵
            5.1.2 水资源再生过程
        5.2 水资源可再生能力及其基本特征
            5.2.1 水资源可再生能力
            5.2.2 水资源可再生能力的基本特征
        5.3 描述水资源可再生性的基本特征量
        5.4 我国各种陆地水储量与再生周期
        5.5 水资源可再生的多维空间描述
        5.6 结语
    6 水资源系统的界壳分析
        6.1 界壳论及相关概念
            6.1.1 界壳的数学描述
            6.1.2 界壳要素
        6.2 界壳论在水资源系统中的应用
            6.2.1 水资源系统界壳相关要素及作用
            6.2.2 水资源系统界壳的基本要素及作用
        6.3 水资源系统界壳的临界状态描述
            6.3.1 水资源系统界壳的临界水量定义
            6.3.2 水资源可再生临界层次的描述
            6.3.3 临界变化过程分析
        6.4 本章小结
    7 水资源临界控制理论
        7.1 控制论的发展历史
            7.1.1 控制论的产生
            7.1.2 控制论的应用
        7.2 临界控制理论的提出
            7.2.1 临界控制概念的提出
            7.2.2 临界控制的结构分析
            7.2.3 临界控制的数学表达式
        7.3 黄河水量控制分析
            7.3.1 因素分析
            7.3.2 控制农业用水的依据
        7.4 农业用水控制的途径
        7.5 结论
第3篇 黄河水资源分配现状分析与分区配水模型研究
    8 黄河流域水资源分配现状分析及对策
        8.1 水资源分配的方法
            8.1.1 水资源的行政配置
            8.1.2 用水户参与或协商配置
            8.1.3 水市场分配
        8.2 黄河可供水量现行分配方案
            8.2.1 方案的制定
            8.2.2 方案的修正及月分配过程
            8.2.3 黄河可供水量分配方案的实际运行分析
        8.3 现行黄河水量分配办法存在的问题分析
            8.3.1 上下游工程分属不同部门，政府指令配水模式严重失控
            8.3.2 用水量同比例丰增枯减不利于水资源优化配置和合理利用
            8.3.3 政府指令性配水没有引入激励补偿机制
        8.4 建立水权转让和水市场制度的黄河水量分配办法
            8.4.1 可以使水权分配更加明晰
            8.4.2 可以提高用水效率
            8.4.3 可以促进节水和水价机制的建立
            8.4.4 可以有效进行水资源的“二次分配”
            8.4.5 可以有效改善黄河的生态环境用水
        8.5 本章小结
    9 黄河水量分配模型方法研究
        9.1 黄河水资源分配模型方法进展
        9.2 黄河水量分配原则的制定
        9.3 黄河流域配水模型
            9.3.1 优先配水量控制
            9.3.2 流域分水模型
            9.3.3 关键问题的处理
        9.4 黄河流域分水模型计算流程
        9.5 分水模型的计算及结果分析
            9.5.1 基本资料的处理
            9.5.2 权重的计算
            9.5.3 计算结果及分析
        9.6 本章小结
10 结论及展望
致谢
参考文献



本文编号：3949293