基于不确定性理论的生态城市水资源配置方法研究

摘要

社会和经济的发展带来的环境问题日益突出,世界各国都在致力于生态城市的建设。天津市滨海新区在建设生态城市过程中,面临着开发强度大和资源需求量大等压力。水资源作为紧缺性资源,是生态城市建设的关键因素。为增加政府宏观调控能力、提高水资源利用效率和引导产业结构调整,保证社会、经济和生态环境的协调发展,进行生态城市水资源优化配置研究非常重要。生态城市水资源系统具有巨大、复杂等特性,且具有经济、政策、自然及规划自身的不确定性。本文以2008年为规划现状年,以2010年和2020年为规划水平年,选用基于不确定性基本理论的IFMOP模型对滨海新区水资源进行优化配置,用区间参数的方法将现实中的不确定因素表现为区间形式,在区间变化范围内求解,通过决策者与模型的交互式运算,求得模型的解。
　　 本文首先分析了滨海新区水资源及供用排水现状,指出新区主要的水问题。其次结合滨海新区水资源现状和已有的规划进行2010年和2020年可供水量和需水量预测并进行供需平衡分析。可供水主要包括当地地表水、地下水、外调水、海水和再生水,2010年可供水总量为11_38亿m3,2020年可供水总量为17.83亿m3；需水主要包括农业、工业、建筑业、第三产业、城镇生活、农村生活、河湖生态补水、园林绿化和道路浇洒,2010需水总量为12.24亿m3,2020年需水总量为18.04亿m3；供需平衡分析结果为:滨海新区2010年供需比为92.97％,供小于需,2020年供需比为98.84％,供需总体平衡,供略小于需；进一步提出相应措施进行供水量的调整,为水资源优化配置奠定基础。然后建立IFMOP模型并求解,以经济和生态环境为最优化目标,以可供水量、需水量和变量非负为约束条件,通过交互式运算方法确定模型参数,用MATLAB软件编写程序对IFMOP模型进行求解,得到2010年和2020年水资源优化配置结果。最后根据IFMOP模型的解给出滨海新区水资源优化配置方案,为滨海新区水资源进行宏观调配提供参考。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 生态城市概念

1.2 水资源配置理论

1.2.1 水资源优化配置内涵

1.2.2 水资源优化配置基本原则

1.2.3 水资源优化配置形式

1.3 国内外水资源优化配置研究进展

1.3.1 国外水资源优化配置研究

1.3.2 国内水资源优化配置研究

1.4 本文研究内容及技术路线

1.4.1 研究内容

1.4.2 技术路线

第二章 不确定性理论基础

2.1 不确定性理论的提出及研究应用进展

2.1.1 不确定性理论的提出

2.1.2 不确定性理论的研究及应用进展

2.2 基本内容和分类

2.2.1 不确定性的概念和分类

2.2.2 不确定性多目标规划

2.3 IFMOP模型

2.4 IFMOP模型求解方法

2.4.1 相关定义

2.4.2 不确定性线性规划(ILP)

2.4.3 不确定性模糊线性规划(IFLP)

2.4.4 不确定性模糊多目标规划(IFMOP)

第三章 滨海新区概况及供需水平衡分析

3.1 滨海新区基本概况

3.1.1 自然地理概况

3.1.2 社会经济概况

3.1.3 水资源概况

3.2 滨海新区供用排水情况及分析

3.2.1 滨海新区供用水情况

3.2.2 滨海新区污废水排放情况

3.2.3 滨海新区主要水问题

3.3 供水量预测

3.3.1 当地地表水

3.3.2 当地地下水

3.3.3 外调水

3.3.4 海水利用

3.3.5 再生水

3.3.6 可用水资源总量预测

3.4 需水量预测

3.4.1 生产需水量

3.4.2 生活需水量

3.4.3 生态需水量

3.4.4 其他需水量

3.4.5 需水量总量预测

3.5 供需水量平衡分析及需水量调整

3.5.1 供需水量平衡分析

3.5.2 供需水量调整

第四章 IFMOP用于滨海新区水资源配置

4.1 滨海新区水资源配置原则

4.2 滨海新区水资源配置IFMOP模型的建立

4.2.1 目标函数

4.2.2 约束条件

4.3 滨海新区水资源配置IFMOP模型的求解

4.3.1 IFMOP模型参数的确定

4.3.2 IFMOP模型的求解

4.4 滨海新区水资源配置方案

4.4.1 滨海新区2010年水资源配置方案

4.4.2 滨海新区2020年水资源配置方案

第五章 结论

5.1 主要成果

5.2 论文的不足

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢