黄河流域水资源承载力评价研究

摘要

水资源作为基础性的自然资源和战略性的经济资源，是支撑一个国家和区域经济社会持续发展和生态环境良性循环的基本保障。随着经济社会的发展，水资源短缺和水环境恶化问题日益严峻，水资源承载能力逐渐成为衡量区域人口、经济、资源、环境之间协调发展的重要性指标之一，为建设区域水安全保障体系和实现社会经济、资源与环境可持续发展提供科学依据。 本文在分析国内外研究进展的基础上，从“量、质、域、流”四个维度出发，构建多维度流域水资源承载能力评价指标体系；考虑评价指标量化、评价指标等级标准划分的不确定性问题，构建正态云模型评价流域水资源资源承载力水平。选取黄河流域作为研究对象，对现状水资源承载力进行量化研究，为解决目前黄河流域的社会经济发展和水资源利用中存在的问题，提升流域水资源承载力提供对策，本研究取得以下进展： (1)构建水资源承载力评价指标体系。本文从“量、质、域、流”四个维度出发，采用灰色关联法筛选优势影响因子，通过计算关联度矩阵，对关联度进行排序，剔除影响较小的劣势因子，筛选了22个待评价指标，构建四维度的水资源承载力评价指标体系。 (2)构建基于正态云理论的水资源承载力评价模型。针对评价指标量化、等级标准划分过程中存在的不确定性问题，构建正态云模型评价方法。首先，确定能够表征云模型的特征参数，利用正向云发生器计算各评价指标隶属度矩阵，然后，根据评价指标权重和隶属度矩阵，发生模糊变换，进而计算研究对象隶属于不同评价等级的隶属度，最后利用级别特征值和置信度准则评判研究对象的水资源承载力评价等级。 (3)采用单因素轮换法(OAT)分析指标权重的敏感性是本文的主要创新点。依据黄河流域“量、质、域、流”四维度的承载力绝对平均变化率图，确定敏感性指标，对敏感性指标进行了重点讨论，可以通过调控敏感性指标，快速有效地改善超载区域的水资源承载力。 (4)以黄河流域为例，采用本文构建的评价指标体系与评价模型评价2015年水资源承载力水平。结果表明：黄河全流域水资源承载力等级特征值为2.70，处于第Ⅲ等级临界状态，其中，水量维度承载力等级特征值为2.64，处于第Ⅲ级临界状态，水质维度承载力等级特征值为2.15，处于第Ⅱ级超载状态，水域维度承载力等级特征值为1.71，处于第Ⅱ级超载状态，水流维度的承载力等级特征值为2.23，处于第Ⅱ级超载状态。流域大部分区域水资源承载力为临界状态，青海、四川、内蒙古、山西、山东水资源承载力处于临界状态，甘肃、宁夏、陕西、河南水资源承载力处于超载状态。 (5)评价结果与集对分析-可变模糊集、可拓模型及支持向量机算法的评价结果基本一致，表明基于“量、质、域、流”的评价指标体系及评价模型有效可行、结果可靠，本文研究以期为水资源承载力评价提供多维量化评价体系与方法。

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景、目的与意义

1.2.1 承载力的概念及水资源承载力的起源

1.2.2 水资源承载力评价指标体系

1.2.3 水资源承载力评价方法

1.3 存在的问题

1.4 研究内容

1.5.1 研究方法

1.5.2 技术路线

第二章 研究区概况

2.1 研究区域概况

2.2 经济社会发展状况

2.3 水资源利用

2.3.1 水资源利用概况

2.3.2 地表水资源利用情况

2.3.3 地下水利用

2.3 本章小结

第三章 水资源承载力评价指标体系构建

3.1.1 水资源承载力的定义

3.1.2 水资源承载力的内涵

3.1.3 水资源承载力的特性

3.2.1 “量、质、域、流”的内涵

3.2.2 评价指标选取原则

3.2.3 评价指标的选取

3.3 水资源承载力评价指标体系

3.4 水资源承载力评价标准确定

3.5 本章小结

第四章 水资源承载力评价模型

4.1.1 云模型理论

4.1.2 构建基于云理论的水资源承载力模型

4.2 集对分析-可变模糊集评价模型

4.2.1 集对分析方法理论

4.2.2 联系度的确定

4.3 可拓模型评价模型

4.3.1 确定经典域

4.3.2 确定节域

4.3.3 确定待评价物元

4.3.4 确定评价指标权重

4.3.5 确定关联度

4.3.6 确定待评价样本的评价等级

4.4 支持向量机评价模型

4.5 权重的确定

4.5.1 层次分析法

4.5.3 综合权重

4.6 评价指标敏感性分析

4.7 本章小结

第五章 黄河流域水资源承载力评价研究

5.1 数据来源

5.2 基于正态云模型的黄河流域水资源承载力评价

5.3 基于集对分析-可变模糊集的黄河流域水资源承载力评价

5.4.1 确定经典域

5.4.2 确定节域

5.4.3 确定待评价物元

5.4.4 确定评价指标权重

5.4.5 确定待评价区域关于五类承载力类别的关联度

5.4.6 确定待评价区域的水资源承载力类别和级别变量特征值

5.5 基于支持向量机的黄河流域水资源承载力评价

5.6 评价结果对比分析

5.7.1 确定承载类型

5.7.2 超载原因分析

5.8 评价指标敏感性分析

5.9 本章小结

第六章 提升黄河流域水资源承载力的措施建议

6.1 保护水资源和提高水资源的利用效率

6.2 推进基础设施建设和产业结构升级

6.3 废污水资源化

6.4 加强生态环境保护

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

附录

致谢

作者简历