基于系统动力学模型的水资源承载能力分析

摘要

社会经济的不断发展和人民生活水平的不断提高对水资源的需求提出了更高的要求。因此分析地区水资源承载能力有助于认清水形势，并为合理地制定水资源开发利用策略提供科学依据。过去一段时期，石家庄市地下水超采较为严重，水资源量不足的现状和水资源需求快速增长的矛盾进一步激化了用水竞争性，导致石家庄市水资源供求关系日益紧张，部门之间的用水竞争日益激烈。另一方面，由于水资源承载能力判断不足进一步导致了因水资源的不合理利用而产生的浪费。近年来为遏制地下水超采情势，石家庄市采取了一系列地下水压采措施，同时随着南水北调中线开始对石家庄进行供水，全市的供水结构发生巨大变化。
　　为科学评判当前和未来一段时期石家庄市的水资源承载能力，为石家庄市调整产业结构及制定合理的水资源开发利用政策等工作提供科学依据，本文采用系统动力学与多指标综合评价法两者相结合的方法建立了适合石家庄市的水资源承载能力系统模型。在模型求解过程中运用Vensim6.0软件对石家庄水资源承载力系统中的水资源系统、生活需水系统、第一产业需水系统、第二产业需水系统、第三产业需水系统、生态需水系统及污水系统进行分析，并选取可供水量、人口增长率、城镇化率、第二产业增加值增长率、第二产业万元增加值需水量、第三产业增加值增长率、农田净灌溉定额、生态灌溉定额、污水处理率及污水回用率等指标为决策变量，构建了石家庄市水资源承载力指标体系。
　　本文以2015年为现状年，2020年及2030为规划水平年对石家庄市p=50％、p=75％情景下的水资源承载能力进行评价，并根据石家庄市经济、社会以及环境现状设计了现状延续型、节水型、产业结构调整型、综合方案型四种模拟方案，针对节水型城市及石家庄市“十三五”规划的要求并结合水资源综合规划、水资源开发利用及社会经济发展不同情景，确定各方案中不同决策变量指标的取值。对不同方案下的水资源承载能力进行比较分析，得出方案四即综合方案型为最优方案，该方案下石家庄市2020年水资源可承载二产、三产值分别为3039.82亿元、4330.79亿元，农业灌溉面积为590.55万亩;2030年可承载产值为5269.59亿元、10260.87亿元，农业灌溉面积为565.55万亩。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 水资源承载能力概念的起源与发展

1．1．2 国外研究进展

1．1．3 国内研究进展

1．2 研究目的

1．3 研究思路和技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第2章 水资源承载能力理论研究及方法

2．1 水资源承载能力概念及内涵

2．1．1 水资源承载力的概念

2．1．2 水资源承载力内涵

2．2 水资源承载力系统的构成

2．2．1 水资源承载力系统

2．2．2 水资源承载能力的特点

2．2．3 水资源承载力指标体系

2．3 承载力的研究方法及存在问题

2．3．1 承载力的研究方法

2．3．2 承载力研究中存在问题及研究趋势

第3章 系统动力学模型的构建原理

3．1 系统动力学原理

3．2 系统动力学模型

3．2．1 系统动力力学基本方程

3．2．2 模型求解软件介绍

3．2．3 系统动力学建模过程

3．2．4 模型优点

第4章 研究区域概况与水资源现状分析

4．1 石家庄市概况

4．1．1 自然地理概况

4．1．2 地形地貌

4．1．3 气候特点

4．1．4 河流水系

4．2 自然资源

4．2．1 土地资源

4．2．2 矿产类资源

4．3 社会经济

4．3．1 行政区划

4．3．2 人口及城镇化

4．3．3 社会经济发展

4．4 人口及社会经济发展预测

4．4．1 人口发展趋势

4．4．2 社会经济发展预测

4．5 石家庄市水文概况

4．5．1 降水蒸发

4．5．2 暴雨洪水

4．5．3 径流

4．6 石家庄市水资源现状及存在问题

4．6．1 水资源开发利用现状

4．6．2 可供水量预测分析

4．6．3 水资源开发利用存在问题

第5章 石家庄市水资源承载力模型构建与结果分析

5．1 模型边界

5．2 模型构建

5．2．1 系统各子系统之间的关系

5．2．2 系统各子系统之间的流程图

5．2．3 模型指标

5．3 模型的有效性检验

5．4 模型方案设计

5．4．1 指标取值

5．4．2 方案设计

5．5 结果分析

第6章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 研究展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果