城市水资源社会再生能力评价模型研究

为了在城市水资源评价过程中充分考虑城市水资源的社会循环,更好地揭示城市水资源开发利用的潜力,提出了城市水资源社会再生能力概念,并分别建立了城市水资源社会绝对再生能力与相对再生能力的评价指标体系;在此基础上,建立了一种全新的城市水资源评价模型———基于人工神经网络的城市水资源社会再生能力评价模型.该模型在构造评价标准的过程中,通过“虚拟城市”构造模型训练样本;由此将评价问题转化成人工神经网络所擅长的分类问题,并赋予评价结果实际的内涵,使得评价结果更直观且更易于理解.最后,以黄河流域的主要城市为研究对象,对其绝对水资源再生能力与相对水资源再生能力分别进行评价;并与传统的灰色关联方法进行对比;

基于网格水文单元的流域水资源自然再生能力评价

首先,从水资源自然再生能力的基本概念探讨入手,提出了一种网格水文单元水资源自然更新率概念,用以表证该网格水文单元的水资源自然再生能力;在此基础上,建立了一种全新的水资源自然再生能力评价方法。其次,在基于GRID的泾河流域水量动态平衡模拟基础上,通过逐网格计算泾河流域1996年各月水资源自然更新率,来对泾河流域1996年水资源自然再生能力进行评价。评价结果表明:泾河流域水资源自然再生能力在年内时间尺度上存在明显的准周期运动规律。泾河流域水资源自然更新率在-1.5到1.5之间,4月为最低值,6月为最高值,整个趋势受降水量的影响较大,丰水期与枯水期差别明显。与此同时,泾河流域水资源自然再生能力也存在明显的空间分布规律,具体表现为泾河流域中部的水资源自然再生能力最高,流域南部地区中等,流域北部水资源自然再生能力较弱。水资源的这种空间分布规律主要取决于该流域降水、蒸发,以及植被与土壤等下垫面空间分布规律。

黄河流域水资源可再生能力评价的云模型

对流域水资源可再生能力进行科学评判,针对评价中存在随机性及模糊性的特征,建立起基于云理论的流域水资源可再生能力综合评价模型。综合考虑水资源条件、社会经济条件及用水条件等11个指标建立水资源可再生能力评价指标体系,利用二元模糊对比法确定各个指标权重,借助云模型定量描述单指标条件下待评价区域水资源可再生能力的等级,并通过模糊变换,确定综合评判等级。云模型将不确定性概念的模糊性和随机性有机地结合在一起,用隶属函数描述评价等级的模糊性,并利用超熵概念考虑隶属度本身存在的随机性,更符合实际评判的情况。应用该模型对黄河流域9个行政分区的水资源可再生能力进行了综合评价,研究表明黄河流域的水资源可再生能力总体上较弱,其中宁夏和内蒙古最弱,其主要原因在于水资源总量短缺且水资源效率低,急需采取相关措施节流开源、提高产业用水效率,特别是需要进一步实施节水灌溉措施,降低农业灌溉定额,从而提高区域的水资源可再生能力。

水资源可再生能力评价的集对分析方法

针对传统水资源可再生能力评价方法所得评价结果多为离散等级、不能精确反映实际水资源可再生能力等级,分析了集对的同异反层次结构,提出了确定联系数的同异反层次法,据此建立了水资源可再生能力评价的集对分析模型并应用于黄河流域。结果表明,该方法原理简单、计算简便、评价结果精确,具有推广应用价值。

基于可变模糊集理论的水资源可再生能力评价模型

本文以可变模糊集理论为基础,建立了一种新的流域水资源可再生能力评价模型———模糊可变集合模型,详细介绍了该模型的计算步骤,应用该模型对黄河流域9个行政分区的水资源可再生能力进行了综合评价,并与其他评价方法的评价结果进行了比较。结果表明,本文建立的模型更合理且计算简单,可靠性、实用性强,适用于多种综合评价问题。

模糊物元模型在流域水资源可再生能力评价中应用

为遵循水资源可持续发展原则,解决流域内水资源供需矛盾。寻求一种物理意义明确、简单、实用的评价模型来精确反映流域内实际水资源可再生能力等级具有极为重要的理论研究价值和现实意义。为此,在建立流域水资源可再生能力的复合模糊物元和差平方复合模糊物元基础上,结合欧式贴近度的概念,并通过采用反映指标特征值之间差异性的统计参数-变异系数作为评价指标权重,实例介绍了该方法的具体应用,并与其它几种方法比较,结果表明该方法实用、可行。

基于信息熵与Theil不等系数的水资源可再生能力综合评价

为解决实际水资源可再生能力各项评价指标的不相容问题,提出一种基于信息熵的Theil不等系数多属性评价方法。用该方法对黄河流域9个行政分区的水资源可再生能力进行综合评价。结果表明,四川省在黄河流域9个行政区中的水资源再生能力最强;内蒙古、宁夏地区的水资源可再生能力较弱。这一结果与用加权物元法和投影寻踪法得到的结果基本一致。

基于模糊概率的水资源可再生能力评价方法

以模糊概率理论为基础,建立了一种新的流域水资源可再生能力评价模型——模糊概率模型。在此评价模型中,提出了模糊权重的概念,可充分考虑权重的模糊性,避免了权重取值带来的不确定性。应用该模型对黄河流域9个行政分区的水资源可再生能力进行了综合评价,并与流域的实际情况进行了比较。结果表明,本评价方法具有较好的合理性与可靠性,可广泛适用于各种水资源综合评价问题。

城市水资源社会再生能力评价——以黄河流域主要城市为例

本文聚焦于黄河流域主要城市的水资源状况,研究以其再生能力为核心的水资源问题。首先,在理论上提出城市水资源社会再生能力的概念,并比较它与一些相似概念的异同;进而对社会再生与自然再生能力的关系进行探讨;而后,使用人工神经网络的评价方法从绝对再生量和相对再生效率两个方面分析评价黄河流域主要城市的水资源社会再生能力。

基于对立统一定理的水资源可再生能力评价模型

以黄河流域为研究区，建立基于对立统一定理的可变模糊集模型评价黄河流域水资源可再生能力。在阐述水资源可再生能力概念的基础上，构建黄河流域水资源可再生能力评价指标体系及指标等级标准。以合作博弈理论及可变模糊集理论中的对立统一定理为理论基础，建立基于合作博弈权重的对立统一可变模糊集模型，评价黄河流域水资源可再生能力。以对立统一定理为基本原理计算指标相对隶属度，采用合作博弈权重计算各指标权重，并计算研究区的综合相对隶属度，采用等级特征值公式和置信度准则两种方法判断水资源可再生能力的等级。将此模型应用于黄河流域，评价黄河流域水资源可再生能力，结果表明，黄河流域及其9个省区的水资源可再生能力等级值介于2．630-4．177之间，其中，山东和四川为Ⅲ级，水资源可再生能力属于中等水平，宁夏和内蒙古为V级，显示最弱的水资源可再生能力，其余为Ⅳ级，为较弱的水资源可再生能力。与其他模型对比分析，评价结果基本一致，表明模型有效可行，成果合理可靠。建立基于合作博弈权重的对立统一可变模糊集模型，以期为水资源可再生能力评价提供一种实用可行的评价模型。

SSO-BP模型在水资源可再生能力评价中的应用

为评价区域水资源可再生能力,提出了水资源可再生能力评价指标体系和分级标准,构建了基于BP神经网络的评价模型,并以云南省文山州水资源可再生能力评价为例进行实例研究。首先,遴选出单位面积水资源量等10个指标,构建水资源可再生能力评价指标体系和分级标准;其次,针对BP神经网络初始权值和阈值难以确定的不足,利用一种全新的仿生群体智能算法——群居蜘蛛优化(SSO)算法优化BP神经网络初始参数,提出了SSO-BP评价模型,并通过6个高维复杂函数对SSO算法进行验证,且与粒子群优化(PSO)算法进行对比;最后,利用SSO-BP模型对实例进行水资源可再生能力评价。结果表明:1 SSO算法具有较好的收敛精度和全局寻优能力,可有效提高BP神经网络模型的预测精度和泛化能力。2文山州各评价区域2014年水资源可再生能力处于最强与中等之间,符合区域现状。

丹江口库区水资源可再生能力评价研究

通过建立水资源可再生能力评价指标体系,用灰色关联法和指数评价法对丹江口库区近10年的水资源可再生能力变化进行分析,并用灰色预测模型对未来3年进行预测。结果表明:2008~2017年间丹江口库区的水资源可再生能力处于波动变化,但总体趋势是从Ⅳ级向Ⅰ级变化;利用指数评价法计算丹江口库区水资源可再生能力,10年内增加了0.308,年均增速0.031;预测结果显示,未来3年的水资源可再生能力分别是0.614,0.666,0.723,表明丹江口库区水资源的可再生能力日益增强、持续向好。

北方沿海地区水资源可再生能力的多层次多指标可变模糊评价

基于二元水循环模式和北方沿海地区水资源可再生性的基本特点,构建了水资源可再生能力评价的递阶层次指标体系,并应用粗糙集理论去除了冗余指标信息。应用可变模糊集理论,建立了水资源可再生能力评价的多层可变模糊模型;并利用基于离差最大化的组合赋权法确定指标的组合权重,提高了权重运用的可靠性。实例应用表明,水资源自然可再生能力低是影响大连市水资源可再生能力的主要因素;对2020规划水平年的社会可再生能力评价结果表明,节水、非传统水源利用以及跨流域调水工程是提高该地区水资源社会可再生能力的有效措施;敏感性分析表明,大伙房水库引水、中水回用、城镇生活节水、海水直接利用、农业节水、工业节水等措施依次为影响大连市水资源社会可再生能力的主要因素。

自然科学与法治理念的有机融合——评交叉学科开创性力作《我国生态系统保护机制研究》

《我国生态系统保护机制研究——基于水资源可再生能力的视角》不仅在形式上是我国第一部基于水资源可再生能力研究生态系统保护机制的专著,而且在研究方法和实质内容上也是一项具有真正创新性的研究成果。它运用学科交叉的研究方法,研究基于水资源可再生能力的生态系统保护机制这一具有重大理论和现实应用意义的课题。该书以自然科学和社会科学交叉融合的理论视野、目标导向和问题驱动有机结合的研究进路、理论和实践两条主线交相辉映的研究结构,实现了该领域的重大理论和制度创新,为我国生态文明建设提供了重要的决策根据,也为进行类似的交叉学科研究提供了重要研究范式。

我国流域水空间管理的立法完善

流域水空间管理立法立足于流域水生态系统整体性的特点,从生态系统保护和自然修复视角出发,探讨流域管理立法。生态学、生态伦理学和生态正义理论是流域水空间管理立法的理论基础。目前,我国流域水空间管理立法中,有关自然保护区和湿地保护的高位阶立法缺位,洪泛区湿地生态保护和流域土壤板结防治等立法内容缺失,使洪水资源不能得到最大限度的利用;流域水空间功能恢复等相关制度缺乏;经济手段如生态补偿机制运用不足,补偿内容、方式和标准等规定缺乏明确性和科学性。因此,我国应制定高位阶流域水空间管理立法,完善缺失内容,建立相关制度,并充分运用经济手段,完善流域生态补偿制度,以及运用经济杠杆对违法行为人实施按期间制裁机制。

湿地:可持续的水空间

地球水资源危机问题日益严重,直接影响自然与经济社会可持续发展和地区安全。认识基于水资源可再生能力的水空间问题,保护湿地与流域合理配置湿地,是维持陆地健康水循环的基础。湿地是可持续的水调节空间,其调节功能的不可替代性是不容忽视的。人类活动导致大量湿地丧失,维持水资源再生能力的湿地水空间明显减少,区域(流域)水资源的自然调节功能急剧下降,区域(流域)水灾害风险显著增加。就流域水安全保证而言,其合理的湿地配置是解决这一问题的重要根基之一。