基于不确定性模型的榆林市水资源承载能力研究

摘要

水资源承载能力概念是在可持续发展框架下研究水资源利用时产生的，它是可持续发展的具体体现。目前，水资源承载能力是水资源研究的核心内容之一。榆林市地处干旱半干旱气候区，气候干燥，水资源贫乏，要实现经济社会可持续发展，必须摸清区域水资源承载现状，合理调整产业结构，促进水资源可持续利用。本文采用粒子群投影寻踪模型和区间模糊双层规划模型，从定性和定量两个方面对榆林市现状及未来水资源承载能力状况进行研究，并用DEA模型和Malmquist指数分析了影响水资源利用效率因素。研究内容和成果如下： （1）2010～2015年榆林市整体水资源承载能力为中等水平，但呈现下降趋势，即将接近极限。榆阳区、神木市和府谷县的承载能力状况为弱，水资源承载能力低，接近极限，其余区域承载能力为中等水平。通过调整对水资源承载能力影响较大的指标，发现单靠区内节水挖潜，水资源承载能力提升效果十分有限。从长远角度来看，要解决榆林市未来水资源供需矛盾，必须通过外引内调，破解水资源“硬制约”，形成统一配置的格局，实现水资源可持续利用。 （2）针对水资源管理中复杂不确定性和不同层面之间的利益冲突，将区间规划、模糊规划和双层规划结合构建区间模糊双层规划模型，可以处理具有多重不确定性的问题，有效处理层次间的利益冲突，实现共赢。另外，采用模糊集理论来处理可供水量的不确定性，能为决策者提供更多的决策方案，在未来水资源管理中，可根据实际情况及时选择出合适的参考方案。将该模型用于榆林市未来水资源承载能力评价，结果表明：2025年和2030年榆林市产业结构偏向于以用水效益最高的第三产业为支撑的“三二一”型，且二产中能源化工占据主导地位。未来榆林市三产竞争优势逐步增强，在发展主导产业能源化工业的基础上，推动资源型城市转型，实现经济高质量发展。2025年和2030年不同情景下榆林市整体农业、工业和生活用水水平均处于高收入国家水平，局部地区如定边、靖边、子洲和米脂农业用水比重偏高，农业用水水平仍有提高空间。 （3）采用DEA模型和Malmquist指数对榆林市水资源利用效率进行分析，结果表明：2005～2015年榆林市水资源利用相对效率在波动中呈现较弱的上升趋势，但均为非DEA有效，水资源利用相对效率仍存在较大提高空间。各县区之间差异较大，中部地区水资源利用相对效率普遍低于西部和东部地区。总体来看，2005～2015年榆林市水资源利用效率是提升的。要注意的是，2015年全要素生产率（TFP）值为0.962，主要受技术进步变化指数（TC）下降的影响。所以，在今后发展中应重视用水过程中的科技水平管理，加强技术改进和创新是进一步提高水资源利用效率的关键所在。 （4）2025年和2030年不同情境下榆林市水资源利用相对效率存在差异，在0.931～0.951之间变化。与历史水平相比，有很大程度的提升，更加接近于最佳水平。鉴于优化后水资源利用相对效率与最佳效率仍有一定的差距，未来发展中应根据实际情况继续优化产业结构，加强用水技术改进与创新，进一步提高水资源利用综合效率。

目录

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第一章 绪论

1.1 研究目的和意义

1.2.1 国外研究进展

1.2.2 国内研究进展

1.2.3 研究中存在的问题

1.3 研究内容及技术路线

第二章 研究区域概况

2.1 自然地理概况

2.2 社会经济概况

2.3 水资源概况

2.3.1 降水量与蒸发量

2.3.2 地表水资源量

2.3.3 地下水资源量

2.3.4 水资源总量

2.4 水资源开发利用现状

2.4.1 供水基础设施和供水能力

2.4.2 供用水量

2.4.3 水资源开发利用中存在问题

第三章 水资源承载能力综合评价

3.1 粒子群优化算法投影寻踪模型

3.1.1 评价指标归一化

3.1.2 构造投影指标函数

3.1.3 构造投影目标函数

3.1.4 优化投影指标函数

3.2.1 评价指标体系构建

3.2.2 评价标准

3.3 水资源承载能力评价

3.3.1 评价等级

3.3.2 水资源承载能力评价

3.4 小结

第四章 水资源承载能力与产业结构优化研究

4.1.1 区间规划

4.1.2 模糊规划

4.1.3 双层规划模型

4.2.1 模型构建

4.2.2 模型求解

4.2.3 模型参数确定

4.3 水资源承载能力与产业结构分析

4.3.1 2025年水资源承载能力与产业结构分析

4.3.2 2030年水资源承载能力与产业结构分析

4.4 小结

第五章 水资源利用效率分析

5.1 研究方法

5.1.1 数据包络分析法

5.1.2 马奎斯指数法

5.2 水资源利用效率分析

5.2.1 基于DEA的水资源利用相对效率分析

5.2.2 基于马奎斯的水资源利用效率分析

5.3 不同水资源承载能力方案用水效率分析

5.4 小结

第六章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 不足与展望

参考文献

致谢

个人简历