基于SD模型的海淀区水资源供需平衡模拟与仿真研究
发布时间：2022-01-22 20:15
针对北京市水资源短缺的现状,选择海淀区为典型研究区,结合水资源供需系统所具有的复杂系统特征,在综合考虑水资源需求、水资源供给、非常规供水、生态需水、生产需水、生活需水及缺水率的影响等因素的情况下,分析其水资源供需平衡情况。文章采用系统动力学法,建立海淀区水资源供需平衡的系统动力学（SD）模型。并将仿真结果与历史数据对比,验证模型的真实性,进而通过该模型对海淀区20112030年的水资源供需平衡情况进行了模拟与仿真分析。根据控制变量的确定原则,提取若干个敏感决策变量,通过调整几种变量的组合,提出了3种发展模式:现状趋势发展型、经济发展型及可持续发展型。到2030年,现状趋势发展型缺水率将涨到58.94%,二产产值为1.30×107万元,三产产值为1.94×108万元;经济发展型缺水率将涨到56.16%,二产产值为3.06×107万元,三产产值为3.54×108万元;可持续发展型缺水率将降到25.94%,二产产值为2.15×107万元,三产产值为2.53×10...
【文章来源】：中国农业资源与区划. 2016,37(02)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
海淀区水资源供需系统结构关系
图2海淀区水资源供需系统的SD模型流程2.3模型参数的确定与方程的建立2.3.1模型参数的确定系统动力学模型的行为模式与结果主要取决于模型结构，即反馈模型的行为对参数的变化时不敏感的，模型对参数的准确度有适当的要求，能满足建模要求即可。参数值可通过4种方法确定:a．参数的估计方法有经调查获得的第一手资料;b．从模型中部分变量间关系中确定参数值;c．分析已掌握的有关系统的知识估计参数值;d．根据模型的参考行为特性估计参数［10］。该文由于资料较齐全，主要参数值确定是由查阅相关资料获得的，然后依照4个子系统的内部结构与变量之间的相互关系来确定主要参数的值。数据来源有限，该文结合《北京海淀统计年鉴》(2006～2012)《北京区域统计年鉴》(2006～2012)《中国水利年鉴》(2006～2012)《海淀区“十一五”时期水资源保护与利用发展规划》、《海淀区“十二五”时期水资源保护与利用发展规划》、《北京市主要行业用水定额》(发布稿)、《北京水资源公报》、《中国(县)市经济社会统计年鉴》(2006～2012)可确定如下参数。农村生活用水定额为每年75m3/人，城镇生活用水定额每年80.65m3/人，城镇化率95%，2005年总人口为258.3万，年均增长率为3.9%，二产产值，三产产值，农业灌溉节水率为0.2，大牲畜需水定额14.6m3/头，小牲畜需水定额7.3m3/头，大牲畜头数2.7724万，小牲畜头数15.6万，万元GDP耗水量11.6m3，污水处理率95%，生活污水排放率0.4，生产污水排放率0.35，平均每年可收集雨水50万m3。中水再生利用率年际波动明显，用表函数“WITHLOOKUP”插值求得，其余常数变量由近年数据加权平均取得。2.3.2方程的建立［11］水平变量L的方程:L(t)=L(t)0+∫tt0Ｒ(t)dt(1)式中，L(t)是t时刻的积累变?
表32006～2011年模型真实性检验结果变量名历史拟合200620072008200920102011总人口(万人)模拟值268.4278.8289.7301.0312.8329.8实际值273.6281.4293.0308.2328.1340.2误差(%)1.900.921.122.334.663.05生活需水(万m3)模拟值21968.523409.723283.724191.725135.225287.3实际值227002410022557238332515325709误差(%)3.222.86－3.22－1.500.071.64二产产值(亿元)模拟值289.9329.6383.1365.1394.4401.5实际值283.9352.2381.9382.0399.0412.9误差(%)－2.116.41－0.314.421.152.76图3改变万元GDP耗水量后缺水率变化趋势对比S(t)=ΔY(t)ΔX(t)(4)该文挑选万元GDP耗水量作为实验因子，从11.6m3/万元变化为13m3/万元，发现缺水率的变化趋势没有变动。缺水率变化趋势见图3。3模式设计与仿真分析以2010为现状年，对海淀区人口、济发展与水资源供需平衡情况进行模拟分析，模拟步长为1a，模拟时间到2030年。根据控制变量的确定原则，提取若干个敏感决策变量，结合系统模拟过程与目标变量的变化，对模型作扰动分析。通过调整几种变量的组合，建立现状趋势发展型、经济发展型及可持续发展型等3种发展模式。(1)现状趋势发展型。假设模型在现有产业发展、人口增长及现状用水情况下运行，分析水资源的供需趋势。各决策变量指标值维持现有发展趋势不变。这种情况下，到2030年，缺水率将涨到58.94%，二产产值为1.30×107万元，三产产值为1.94×108万元。图43种模式下的缺水率仿真预测(2)经济发展型。此模式首要突出经济发展的地位，必然伴随对生态的忽视，模型中表现为万元GDP耗水量的上涨。需要在现状趋势发展型基础上提高各产业增长率;产业规模扩大驱动生产用水量增加;伴随经济发展，生活水平与生活质量提高，生活用水将?
【参考文献】：
期刊论文
[1]贵阳市生态环境资源承载能力分析[J]. 吕敬堂,吕大明,刘海萍. 中国农业资源与区划. 2014(02)
[2]北京水资源可持续利用研究——基于水资源整合与流域生态补偿的视角[J]. 韩光辉,王洪波,王亚男. 城市发展研究. 2013(08)
[3]2049北京水资源利用发展趋势及供需平衡研究[J]. 秦凌,杜鹏飞,郑钰. 北京规划建设. 2012(03)
[4]天津市水资源承载力系统动力学模拟[J]. 王勇,李继清,王霭景,席锐超. 中国农村水利水电. 2011(12)
[5]北京市水资源承载力系统动力学模拟[J]. 冯海燕,张昕,李光永,穆乃君,陈瑾. 中国农业大学学报. 2006(06)
[6]遏制石羊河下游生态恶化的对策研究[J]. 魏金平,王建宏. 中国农业资源与区划. 2006(01)
[7]北京市水资源政策对水资源承载力的影响研究[J]. 范英英,刘永,郭怀成,王树通,姜玉梅. 资源科学. 2005(05)
[8]气候变化对北京水资源的影响[J]. 刘中丽,欧阳宗继. 北京农业科学. 1999(05)
[9]系统动力学模型的灵敏度分析[J]. 苏懋康,王浣尘. 系统工程. 1988(04)
硕士论文
[1]基于系统动力学模型的生态城水资源承载力研究[D]. 佘思敏.北京林业大学 2013
[2]咸阳市水资源承载力研究[D]. 李燐楷.西北农林科技大学 2011
[3]广州市水资源可持续利用的系统动力学研究[D]. 成洪山.华南师范大学 2007
[4]基于系统动力学的水资源承载力模拟研究[D]. 杨书娟.贵州师范大学 2005
本文编号：3602832
【文章来源】：中国农业资源与区划. 2016,37(02)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
海淀区水资源供需系统结构关系
图2海淀区水资源供需系统的SD模型流程2.3模型参数的确定与方程的建立2.3.1模型参数的确定系统动力学模型的行为模式与结果主要取决于模型结构，即反馈模型的行为对参数的变化时不敏感的，模型对参数的准确度有适当的要求，能满足建模要求即可。参数值可通过4种方法确定:a．参数的估计方法有经调查获得的第一手资料;b．从模型中部分变量间关系中确定参数值;c．分析已掌握的有关系统的知识估计参数值;d．根据模型的参考行为特性估计参数［10］。该文由于资料较齐全，主要参数值确定是由查阅相关资料获得的，然后依照4个子系统的内部结构与变量之间的相互关系来确定主要参数的值。数据来源有限，该文结合《北京海淀统计年鉴》(2006～2012)《北京区域统计年鉴》(2006～2012)《中国水利年鉴》(2006～2012)《海淀区“十一五”时期水资源保护与利用发展规划》、《海淀区“十二五”时期水资源保护与利用发展规划》、《北京市主要行业用水定额》(发布稿)、《北京水资源公报》、《中国(县)市经济社会统计年鉴》(2006～2012)可确定如下参数。农村生活用水定额为每年75m3/人，城镇生活用水定额每年80.65m3/人，城镇化率95%，2005年总人口为258.3万，年均增长率为3.9%，二产产值，三产产值，农业灌溉节水率为0.2，大牲畜需水定额14.6m3/头，小牲畜需水定额7.3m3/头，大牲畜头数2.7724万，小牲畜头数15.6万，万元GDP耗水量11.6m3，污水处理率95%，生活污水排放率0.4，生产污水排放率0.35，平均每年可收集雨水50万m3。中水再生利用率年际波动明显，用表函数“WITHLOOKUP”插值求得，其余常数变量由近年数据加权平均取得。2.3.2方程的建立［11］水平变量L的方程:L(t)=L(t)0+∫tt0Ｒ(t)dt(1)式中，L(t)是t时刻的积累变?
表32006～2011年模型真实性检验结果变量名历史拟合200620072008200920102011总人口(万人)模拟值268.4278.8289.7301.0312.8329.8实际值273.6281.4293.0308.2328.1340.2误差(%)1.900.921.122.334.663.05生活需水(万m3)模拟值21968.523409.723283.724191.725135.225287.3实际值227002410022557238332515325709误差(%)3.222.86－3.22－1.500.071.64二产产值(亿元)模拟值289.9329.6383.1365.1394.4401.5实际值283.9352.2381.9382.0399.0412.9误差(%)－2.116.41－0.314.421.152.76图3改变万元GDP耗水量后缺水率变化趋势对比S(t)=ΔY(t)ΔX(t)(4)该文挑选万元GDP耗水量作为实验因子，从11.6m3/万元变化为13m3/万元，发现缺水率的变化趋势没有变动。缺水率变化趋势见图3。3模式设计与仿真分析以2010为现状年，对海淀区人口、济发展与水资源供需平衡情况进行模拟分析，模拟步长为1a，模拟时间到2030年。根据控制变量的确定原则，提取若干个敏感决策变量，结合系统模拟过程与目标变量的变化，对模型作扰动分析。通过调整几种变量的组合，建立现状趋势发展型、经济发展型及可持续发展型等3种发展模式。(1)现状趋势发展型。假设模型在现有产业发展、人口增长及现状用水情况下运行，分析水资源的供需趋势。各决策变量指标值维持现有发展趋势不变。这种情况下，到2030年，缺水率将涨到58.94%，二产产值为1.30×107万元，三产产值为1.94×108万元。图43种模式下的缺水率仿真预测(2)经济发展型。此模式首要突出经济发展的地位，必然伴随对生态的忽视，模型中表现为万元GDP耗水量的上涨。需要在现状趋势发展型基础上提高各产业增长率;产业规模扩大驱动生产用水量增加;伴随经济发展，生活水平与生活质量提高，生活用水将?
【参考文献】：
期刊论文
[1]贵阳市生态环境资源承载能力分析[J]. 吕敬堂,吕大明,刘海萍. 中国农业资源与区划. 2014(02)
[2]北京水资源可持续利用研究——基于水资源整合与流域生态补偿的视角[J]. 韩光辉,王洪波,王亚男. 城市发展研究. 2013(08)
[3]2049北京水资源利用发展趋势及供需平衡研究[J]. 秦凌,杜鹏飞,郑钰. 北京规划建设. 2012(03)
[4]天津市水资源承载力系统动力学模拟[J]. 王勇,李继清,王霭景,席锐超. 中国农村水利水电. 2011(12)
[5]北京市水资源承载力系统动力学模拟[J]. 冯海燕,张昕,李光永,穆乃君,陈瑾. 中国农业大学学报. 2006(06)
[6]遏制石羊河下游生态恶化的对策研究[J]. 魏金平,王建宏. 中国农业资源与区划. 2006(01)
[7]北京市水资源政策对水资源承载力的影响研究[J]. 范英英,刘永,郭怀成,王树通,姜玉梅. 资源科学. 2005(05)
[8]气候变化对北京水资源的影响[J]. 刘中丽,欧阳宗继. 北京农业科学. 1999(05)
[9]系统动力学模型的灵敏度分析[J]. 苏懋康,王浣尘. 系统工程. 1988(04)
硕士论文
[1]基于系统动力学模型的生态城水资源承载力研究[D]. 佘思敏.北京林业大学 2013
[2]咸阳市水资源承载力研究[D]. 李燐楷.西北农林科技大学 2011
[3]广州市水资源可持续利用的系统动力学研究[D]. 成洪山.华南师范大学 2007
[4]基于系统动力学的水资源承载力模拟研究[D]. 杨书娟.贵州师范大学 2005
本文编号：3602832
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