基于主成分分析法的西安市地下水资源承载力评价

区域地下水资源承载力评价对于维护区域生态环境安全和促进社会经济可持续发展具有重要意义。运用主成分分析法,根据地下水开发率、地下水供水模数、地下水补给模数、地下水排泄模数、人均地下水占有量、单位GDP用水量和水资源重复利用率等7项评价指标,对西安市地下水资源承载力进行评价。综合评价结果表明:西安市地下水资源有一定的承载力,但整体上地下水开发率过高,继续开发利用的潜力甚小。其中城六区综合评价值为70.816,地下水承载力趋于饱和且继续开发潜力最小,周至县综合评价值为-240.998,地下水开发潜力最大。评价结果为地下水资源的合理开发利用提供参考。

基于水资源价值的陕西水源区生态补偿量研究

目的以水资源价值为基础的南水北调中线陕西水源区生态补偿量的探讨。方法采用当前较为成熟的基于模糊数学模型的水资源价值计算方法,以陕西水源区为实例,计算当地水资源价值,并在此基础上,构建考虑水质因素的生态补偿量计算模型。结果汉中、安康、商洛的水资源价值分别为1.209元/m3,1.208元/m3,1.131元/m3。基于水资源价值的南水北调中线陕西水源区近期2010年的生态补偿量是80.046亿元。结论计算方法可为南水北调中线水源区的生态补偿量的确定提供有益参考。

基于动态生态环境需水量的水土资源优化配置

为研究考虑生态安全的水土资源优化配置,以动态生态环境需水量作为生态安全控制手段,利用水文指数法计算动态生态环境需水量。以经济效益和社会效益相对最优为目标,建立水土资源优化配置模型,并采用改进的蚁群算法进行优化配置计算。结果表明,根据不同的生态环境需水量,可以计算出动态的水土资源配置结果,从3种生态需水状态条件下的运行结果可以看出,同一用地类型在不同生态需水状态下的变化趋势基本相同。以动态生态环境需水为控制手段进行水土资源优化配置具有一定的可操作性,有较强的现实意义。

基于神经网络方法和支持向量机的西安市水资源需水预测

【目的】建立精度更高的需水量预测模型,为水资源规划管理提供理论依据。【方法】建立基于神经网络方法和支持向量机的需水量预测模型,以西安市需水预测为例,对2种预测模型的预测结果进行了比较。【结果】利用建立的径向基函数神经网络需水预测模型,得到西安市2010和2020年的需水量分别为32 485.65,48 180.43万m3;采用支持向量机模型能全面考虑影响需水预测的各种因素,预测西安市2010和2020年的需水量分别为32 488.03,48 184.41万m3。【结论】基于神经网络方法和支持向量机方法的需水量预测模型均可全面反映需水量的变化规律,两者预测结果十分接近,均可用于需水量的精确预测。

基于模糊综合评判的西安市地下水资源承载能力评价

运用模糊综合评判模型对西安市地下水资源承载能力进行评价,综合评价结果表明:西安市绝大多数行政区的地下水资源承载能力综合评分值小于0.5,分值最高的周至县得分为0.5279,分数最低的高陵县得分仅为0.2573,地下水资源承载能力普遍较低,地下水资源的可持续利用已成为西安市可持续发展的制约因素。根据该区域水资源的现状,提出了跨流域调水、人工回灌、节水、加强管理监督等提高地下水资源承载能力的措施。

沪灞河流域面向生态的水资源优化配置研究

结合西安市泸灞河流域经济、社会、生态环境等现状，就面向生态的流域水资源优化配置进行研究，建立了多目标线性规划模型，并调用Matlab工具箱中的优化函数进行求解得到优化配置方案，为流域水资源可持续利用规划提供了参考和决策依据。

计算黄河干流生态环境需水Tennant法的改进及应用

为弥补Tennant法不能反映河流多沙特性和流量季节特性的不足,本文在原Tennant法的百分比系数中引入了环境比降和季节系数,对Tennant法进行改进。改进后的Tennant法应用到黄河下游三门峡至利津等站。应用结果表明:改进后的Tennant法能够保障平原区河道的河流形态及河流生物栖息地存在和发展;同时,改进后Tennant法求得的流量更好地体现了研究河段流量丰枯的季节性;结果印证了黄河是主要靠降水补给的河流,其生态环境和降水具有丰枯同步的相关性。改进后的Tennant法能适应地形多变、流量季节性变化的河流,拓宽了Tennant法的适用范围。该文的研究为Tennant法适用于有特殊要求河流的改进提供了一个新的思路。

基于熵权的水资源短缺风险模糊综合评价模型及应用

针对水资源短缺风险评价中各指标的模糊性和不确定性,将信息论中的熵值理论应用于水资源短缺风险评价中,建立了基于熵权的水资源短缺风险模糊综合评价模型。采用风险率、脆弱性、可恢复性、事故周期和风险度作为区域水资源短缺风险的评价指标,建立了综合评价指标体系。运用信息熵所反映数据本身的效用值来计算评价指标的权重系数,有效地解决了权重分配困难的问题,并使得权重的确定有了一定的理论依据。实际应用结果表明,此方法简便可行、科学可靠,结果相对客观可信。

改进的逼近理想解在地下水资源承载力评价中的应用

应用多目标决策的逼近理想解技术(TOPSIS),建立了地下水资源承载力评价的模型。并采用正交投影法对方法进行改进。为客观反映评价指标的重要性,根据粗糙集理论,从属性的差异度出发,确定评价指标的权重,并与专家的主观权重相结合,生成TOPSIS法评价指标的权重;通过计算地下水资源承载力分级标准和待评价方案贴近各自理想方案的贴近度,确定待评价方案的承载能力。实例计算表明,本文得到的评价结果与实际情况基本吻合。

基于主成分分析的榆林市水资源承载力评价

采用主成分分析法选取人均水资源量、水资源开发利用程度、COD浓度、人均粮食占有量、人均用水量、人口自然增长率、人均GDP、用水效益、生态环境用水率等9个指标建立评价指标体系,得到影响榆林市水资源承载力的四大主成分,对榆林市各分区水资源承载力状况进行综合评价。结果表明：榆林市水资源承载力分布不均,综合评价值差异明显;横山、定边、府谷、榆阳区和神木的综合评价值介于1 365.12~10 447.86之间,水资源承载力属中等水平;靖边的综合评价值为10 468.962,略大于Ⅰ级标准值10 447.86,可知其水资源承载力较弱;子洲、佳县、清涧、绥德、米脂、吴堡各区综合评价值均小于1 365.12的三级标准界限值,说明该六区水资源承载能力较强,其水资源还具有较大的开发潜力。最后提出提高榆林市水资源承载力的对策。

基于熵权的水资源配置和谐性模糊综合评价模型的建立及应用

【目的】针对水资源配置的后效性评价难以全面度量的问题,建立了基于熵权的水资源配置和谐性模糊综合评价模型,对区域水资源的配置情况进行全面分析,为区域水资源的合理开发利用和管理提供参考。【方法】建立以水资源系统、经济、社会、生态为目标函数的水资源配置和谐性模糊综合评价模型,采用熵权法对模型进行求解,并以西安市各县区2010年的水资源统计资料为研究对象,对西安市各县区的水资源配置进行了评价。【结果】利用建立的基于熵权的水资源配置和谐性模糊综合评价模型,对西安市各县区水资源配置情况的评价结果表明,西安城区、周至县、户县、长安县、蓝田县、高陵县、阎良区、临潼区的水资源配置和谐等级依次为一般和谐、一般和谐、和谐、和谐、一般和谐、和谐、不和谐、一般和谐。综合分析认为,西安市各县区2010年水资源配置整体比较和谐,但局部地区和谐水平较低,需要采取一定有效的管理、解决办法。【结论】基于熵权的水资源配置和谐性模糊综合评价模型计算过程简便,可操作性强,评价结果客观合理,可为大部分地区的水资源配置评价提供借鉴。

陕西省引汉济渭工程受水区水资源优化配置研究

结合引汉济渭工程,根据资源系统复杂性和水源配置原则,基于大系统分解协调理论建立了引汉济渭工程受水区水资源优化配置模型,在考虑工业节水和引汉济渭不同调水量的基础上,对2020水平年和2030水平年共10个方案应用遗传算法进行求解,从不同方案下供需成果和供水量构成两方面对配置结果进行探讨,得出引汉济渭工程是解决关中地区水资源短缺的重要保障。

西安市灞河下游水文情势变化及生态影响分析

【目的】研究城市化进程中西安市灞河下游水文情势的变化特征,分析其改变程度对河流生态系统完整性和稳定性的影响,为灞河开发治理和生态调度提供参考。【方法】根据西安市灞河马渡王水文站1972-2010年的实测日流量资料,以2001年为节点,将39年水文序列划分为节点前的"近自然状态"和节点后的"人工干扰状态"2种条件,采用变异性范围法(RVA)评价水文改变指标(IHA),即月平均流量、年极值流量、出现时间、高低流量频率及历时、流量变化率及频率等指标特征,量化河流受影响程度,进而分析河流水文情势变化情况。【结果】由于西安城市向东部扩展和实施流域综合治理,灞河下游水文条件受到人工干扰。在IHA的5类指标中,除年极值流量出现时间变化不大外,另外4类指标均有显著变化,河流水文情势整体改变度为63.98%。【结论】灞河河流水文情势发生中度改变,其有利影响占主导地位,但今后应结合下游水文变化及生态影响进行河流规划和治理开发,同时调整已建、新建工程运行方式,合理调度水资源,维护河流生态健康。

水库移民安置中水土资源优化配置与生态补偿

水库建设所产生的移民安置问题影响着工程进展、库区与移民安置区的稳定发展,在库区移民实物指标调查与多源数据集成应用基础上对水库移民安置中水土资源进行优化配置与生态补偿,促进库区和移民安置区可持续发展。采用现代信息技术对移民实物指标进行采集、处理与集成应用,建立面向水库移民安置的移民信息系统,为水库淹没影响范围的确定与移民安置实施提供辅助决策支持方法,对库区和移民安置区的水土资源与生态进行综合考虑,以此指导水土资源的优化配置和生态补偿。以陕西省引汉济渭调水工程三河口水库移民安置为应用实例,对采集的三河口水库移民实物指标进行统计分析,通过移民信息系统对实物指标进行空间展示,采用问卷调查确定移民安置方式和移民安置区,提出移民安置区水土资源优化配置与生态补偿措施。在水库移民安置过程中对水资源、土地资源和生态环境进行综合考虑有助于移民安置的科学有序进行,库区和移民安置区后期的稳定与可持续发展,在同类工程中具有一定的指导意义。

改进的熵权法在再生水资源价值评价中的应用

不同区域再生水的潜在价值是促进其推广利用的依据。以再生水回用标准、经济社会发展、天然水资源特征等为基础,结合水污染状况、水资源贫乏状况、经济发展和再生水水质共4类28项指标,建立了综合评价指标体系;基于改进的熵权法建立了再生水资源价值模糊综合评价模型,并以西安市等7个城市为例进行再生水价值评价。由评价结果可知,再生水资源价值商洛市最低,咸阳市最高,其余城市均存在中等以上的潜在价值,表明多数城市对再生水资源具有较大的市场需求,其需求程度受经济发展水平和水资源贫乏状况影响强烈。

宝鸡市水资源承载力系统动力学仿真模型研究

水资源承载力是一个地区持续发展过程中各种自然资源承载力的重要组成部分,对地区综合发展和规划非常重要.针对宝鸡市水资源系统所具有的复杂系统特征,采用系统动力学原理和方法,在对其进行结构和因果关系分析的基础上,将水资源承载力系统划分为人口、农业、工业、水污染、水资源5个子系统,通过各层次的反馈关系,建立水资源承载力变化的系统动力学模型,并通过策略模拟试验了政策变化对水资源承载力的影响.通过对模型模拟结果的比较,提出了适合的经济发展方案和建议.

水资源配置决策的粒子群与投影寻踪耦合模型

水资源配置决策涉及资源、经济、社会、生态环境等目标,属高维、非线性、非正态的系统决策问题.为此,利用投影寻踪技术对此决策问题进行降维处理,并采用粒子群算法优化投影指标函数,建立了水资源配置决策的粒子群与投影寻踪耦合模型.该模型直接由样本数据驱动,通过最佳投影方向计算决策方案的最佳投影值,可达到在低维空间进行水资源配置决策的目的,且易于编程实现.南水北调中线河南省水资源配置决策应用结果表明,粒子群与投影寻踪耦合模型的决策结果比模糊优选模型的决策结果合理,且分散性大.

流域尺度海量生态环境数据建库关键技术——以塔里木河流域为例

流域尺度海量生态环境数据库构建是生态环境精准化研究的基础。以塔里木河流域生态环境数据库构建为例,对流域尺度海量生态环境数据建库的无缝数据拼接、建库规范设计、要素代码设计、空间索引设计、特征展示表及一键入库设计等关键技术进行了探讨。针对流域跨带裂缝问题,从缝隙源出发,通过分离物理数据层和逻辑数据层并区分矢量数据和栅格数据,在统一的多尺度空间框架体系下实现了海量数据的跨带无缝拼接;数据库规范设计和要素代码设计是数据入库前的关键工作,针对流域实际,分别采用规范化英文字母和图形数据比例尺设置数据库命名规范和建立代码标准;在ArcSDE框架下,采用格网索引设计和多级金字塔结构分别构建矢量数据和栅格数据的空间索引,提高了数据的快速检索和浏览;通过建立特征展示表并提出"一键入库"策略,提高了系统响应及数据入库效率等。通过构建流域尺度海量生态环境数据库系统,实现了流域尺度多源、多类型、跨带海量生态环境数据的有效存储和管理,为流域一体化管理和生态环境研究提供了基础数据支撑。

水资源承载力可拓评价模型的改进及应用

水资源评价模型指标体系和指标权重选取是研究水资源承载力模型精度和深度的关键。本文基于博弈论的非对称贴近度可拓评价方法,提出了基于非对称贴近度和粗集权重的可拓评价模型,解决了可拓评价方法在水资源承载力应用中存在的失效和权重选取问题。运用博弈论方法将客观赋权法(熵值法)和主观赋权法(层次分析法)进行集化、融合,使得到的综合权重与各单一权重向量之间的偏差最小,融合多参与方中意的权重确定方法,消除了单一权重法的片面性。改进模型应用于洮河水资源承载力评价研究实例中,与原模型评价结果比,改进后模型融合多参与方中意的权重,使得评价结果更能达到多方共赢。

安康水库分级超蓄的洪水资源化方法及其风险

汛限水位动态控制是水库洪水资源化的一种重要策略,其核心是在合理权衡风险和效益这一对矛盾的基础上确定可行的水库超汛限水位调度方案。为实现相对较大效益的同时降低水库防洪风险,考虑利用流域降雨预报信息,采用预泄能力约束法,以不同的降雨预报量级为依据,提出分级超蓄的洪水资源化方法,并结合安康水库实例,求得其基于24 h小雨和无雨预报的分级超蓄上限分别为326 m和328 m。通过风险分析得知:在不考虑降雨预报信息的情况下,水库超蓄上限不宜超过327.5 m;而依据24 h降雨预报信息的水库超蓄风险小到可以忽略。最后,应用该超蓄方案对实际洪水进行调度,实现了在减少弃水量0.69亿m3的同时,增加发电收入约361万元人民币。