恢复力约束下的区域水资源优化配置研究

摘要

红兴隆管理局位于三江平原的腹地，是黑龙江省区域内占土地面积较大的管理局之一。近年来，随着经济快速增长、人口的持续增加，不断的工业化、城市化，以及农业水资源开发利用模式是以牺牲资源和环境为代价的，模式不尽合理，资源利用效率低下，致使地下水位普遍下降、水土流失加剧、水质恶化、湿地面积萎缩，这些因素都成为制约着农业可持续发展的关键，此种背景下，加强农业水资源系统恢复力建设、缓解农业水资源压力，是实现红兴隆管理局农业永续发展的必经之路。从保障农业永续发展的方向出发，运用可变模糊模型和改进物元模型分别对红兴隆管理局各农场农业水资源恢复力进行评价，确定红兴隆管理局各农场农业水资源恢复力的情况，并在此基础上实现红兴隆管理局的水资源优化配置，从而进行配置结果分析，对指导合理有效利用水资源，协调社会和经济的发展提供了有力的科学参考依据。
　　(1)根据黑龙江省红兴隆管理局水务局提供的管理局年报数据，管理局各农场历年降水资料，各农场的气象资料及地下水埋深资料，从而定性的选取红兴隆管理局农业水资源恢复力评价指标，并运用主成分分析—相关性法定量的筛选评价指标:选取面面积比重、年人均耗水量、单位耕地面积农药使用量、农业用水定额、农业用水量比重、水土流失率、森林覆盖率、易涝面积比、人均纯收入、人口密度、GDP增长率等11个指标组成了红兴隆管局农业水资源恢复力的评价指标体系。并采用CRITIC法确定评价指标权重。
　　(2)分别运用可变模糊模型和改进物元模型对红兴隆管理局农业水资源恢复力评价指标体系进行评价，并对其评价结果进行对比分析确定最终恢复力等级，最终结果表明:双鸭山、八五三、北兴和八五二农场的农业水资源恢复力为Ⅱ级，饶河、二九一、五九七、红旗岭、友谊、江川、宝山和曙光农场的农业水资源恢复力为Ⅲ级，并运用GIS软件对红兴隆管理局农业水资源恢复力等级进行分区，并绘制分区图。并根据2005年和2011年红兴隆管理局数据绘制农业水资源恢复力空间变异图。
　　(3)以红兴隆管理局12个农场农业水资源恢复力评价结果、逐月地下水和降水为资料依据，水源供水能力、用水系统需水能力、变量非负为约束，以实现经济效益和社会效益协调统一，可持续发展为最终目标，建立红兴隆管理局2015年及2020规划水平年水资源优化配置模型，利用免疫粒子群算法对模型进行求解。结果显示:兴隆管理局水资源有限，优化配置后各农场生活和工业供水量均不断增长，农业供水量却呈下降趋势。农业供水量远远不能满足农业需水量。同时红兴隆管理局的地下水资源得到有效保护，地下水超采得到一定程度的抑制，而过境水资源得到充分利用。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 立题依据

1．2 研究目的与意义

1．3 国内外研究进展

1．3．1 水资源恢复力研究进展

1．3．2 水资源优化配置研究进展

1．3．3 研究中存在问题

1．4 研究内容及技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

2 区域农业水资源恢复力综合评价指标体系研究

2．1 区域农业水资源恢复力概念与基本属性

2．1．1 区域农业水资源恢复力概念

2．1．2 区域农业水资源恢复力基本属性

2．2 构造区域农业水资源恢复力综合评价指标体系原则与步骤

2．2．1 区域农业水资源恢复力指标体系构建原则

2．2．2 区域农业水资源恢复力评价指标体系构建步骤

2．3 构建基本指标集

2．3．1 选取基本指标思路

2．4 评价指标筛选

2．4．1 筛选方法简介

2．4．2 主成分分析法计算步骤

2．5 评价指标权重确定

2．6 水资源恢复力评价方法

2．6．1 可变模糊模型

2．6．2 基于海明贴近度的模糊物元模型

3 红兴隆管理局农业水资源恢复力评价

3．1 红兴隆管理局区域概况

3．1．1 地理位置

3．1．2 地型地貌

3．1．3 气候特性

3．1．4 水资源状况

3．1．5 社会经济状况

3．2 农业水资源恢复力评价指标体系建立

3．2．1 定性选取评价指标

3．2．2 利用主成分-相关分析法定量筛选评价指标

3．3 红兴隆管理局农业水资源恢复力可变模糊评价模型

3．4 红兴隆管理局农业水资源恢复力改进模糊物元评价模型

3．5 红兴隆管理局农业水资源恢复力综合评价结果

3．6 红兴隆管理局农业水资源恢复力时间变异

3．7 本章小结

4 恢复力约束下的红兴隆管理局水资源优化配置研究

4．1 水资源优化配置理论

4．1．1 水资源优化配置原则

4．1．2 水资源优化配置措施

4．1．3 水资源优化配置模型构建

4．2 区域水资源优化配置模型

4．2．1 目标函数

4．2．2 约束条件

4．2．3 模型参数

4．3 模型求解方法

4．3．1 免疫微粒群优化算法

4．3．2 免疫微粒群算法流程

4．4 红兴隆管理局水资源优化配置

4．4．1 模型求解

4．5 小结

5 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文