流域水资源承载力及水循环评价研究

论文摘要

水资源是极其重要的自然资源和战略性经济资源。随着社会经济的快速发展,水资源的开发利用越来越深入、广泛,同时伴随着的水资源短缺和水环境恶化问题也日益显现出来,水资源已成为制约社会经济和生态环境可持续发展的关键因素之一。在水资源的可持续开发利用中,水资源承载力和水循环状态是两个很重要的内容。本文以太子河流域为背景,围绕太子河流域水资源在开发利用中存在的问题,对其水资源承载力、水循环以及相关的生态环境需水量、水质等问题开展了以下相关研究:(1)对太子河流域水资源开发利用存在的问题进行了分析。鉴于太子河流域出现的生态问题,在分析总结最小生态环境需水量计算方法的基础上,采用Montana法和十年最枯月平均流量法等综合计算了太子河河道最小生态环境需水量,为太子河流域的水资源可持续利用管理提供科学依据。(2)针对水质评价的目的和要求,提出一种新的水质综合评价模型—基于因子分析定权的水质评价模型。该模型充分利用因子分析的特点,用公因子的方差贡献率和因子得分系数来确定水质指标的权重,然后以指标权重与各水样相应指标的标准化值进行加权平均得到水质评价的综合指标值,进而对评价样本进行排序和分级。通过与别的方法的比较证明该模型能够合理的对水质样本进行分级排序。同时该模型能够对污染水体进行成因分析及得出主要污染物,在资料充分的情况下还可以探索水体的时空变化规律。对太子河辽阳段的水质评价结果证明了该模型的合理性与可行性。(3)针对人们对水资源承载力关心的不仅仅是具体的承载指标,而且更关心的是可利用水资源量到底能不能够承载,以及能够承载未来社会经济规模多大比例的问题,提出水资源承载力的量化模型,采用承载度来表示水资源承载力的大小,并将水资源承载状态分为“胜载”和“负载”。在具体承载指标的计算中,考虑到水资源是作为一种生产资料参与到社会经济活动中的,采用经济学中的生产函数来计算水资源对社会经济的支撑能力。生产函数是用来表示生产过程中生产要素的投入量和产品的产出量之间的数量关系的。运用生产函数可以得出水资源与社会经济的关系从而间接得出水资源能承载的经济规模。与传统的水资源承载经济规模计算方法相比,该法原理清楚,计算简便,要求的数据不复杂,是一种比较理想的方法,为水资源承载力的计算提供了一种新思路。运用该法对太子河流域不同水平年的承载力进行了计算,计算结果显示太子河流域的水资源是“负载”的。(4)提出了流域水循环单元网络模型的建模思路和步骤,并针对太子河流域建立了太子河流域水循环的单元网络模型。该模型综合考虑了流域水循环过程中水量、水质、生态的变化并重点考虑了人类活动对流域自然水循环的影响,即社会水循环的影响。通过该模型对太子河流域的人工影响因素作了分析。同时,该模型为下一章的健全水循环评价提供重要的评价指标。(5)健全水循环评价是水资源研究的一个新课题。本文通过分析水循环的特点及其在自然界以及社会经济发展中的功能和作用,提出健全水循环的概念,并深入剖析其内涵。在分析健全水循环评价指标体系构建理论依据及原则的基础上构建了健全水循环的评价指标体系结构框架并建立评价模型,提出用健全水循环综合指数来表示流域的水循环状态。水循环状态共分五级:非常健全、比较健全、健全、不健全和有缺陷。并采用层次分析法对评价模型进行计算。对太子河流域2002年的水循环状态进行的实例分析证明了评价体系和模型的正确。最后,针对承载力的计算结果以及健全水循环评价结果给出了增强太子河流域水资源可持续利用能力的对策建议。最后,对全文进行了总结,并对有待进一步研究的问题进行了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 我国水资源特点与存在问题分析
• 1.2.1 我国水资源概况
• 1.2.2 我国水资源特点
• 1.2.3 我国水资源面临的问题
• 1.3 水资源的可持续利用
• 1.4 相关研究进展和现状
• 1.4.1 河流生态环境需水量研究进展
• 1.4.2 水质评价研究进展
• 1.4.3 水资源承载力研究进展
• 1.4.4 水循环评价研究进展
• 1.5 本文主要研究内容
• 2 河流最小生态环境需水量
• 2.1 引言
• 2.2 河流生态环境需水量的概念
• 2.3 河流生态环境需水量的组成及计算
• 2.3.1 河道内生态环境需水量的计算
• 2.3.2 河道外生态环境需水量的计算
• 2.4 太子河河道最小生态环境需水量计算
• 2.4.1 太子河流域概况
• 2.4.2 太子河流域水资源开发利用存在问题
• 2.4.3 太子河河道生态环境需水量计算
• 2.5 小结
• 3 基于因子分析定权的水质评价模型及其应用
• 3.1 引言
• 3.2 水质评价方法概述
• 3.2.1 模糊集理论方法
• 3.2.2 灰色系统理论方法
• 3.2.3 物元可拓法
• 3.2.4 人工神经网络方法
• 3.2.5 投影寻踪评价模型
• 3.2.6 数理统计方法
• 3.2.7 研究方法总结
• 3.3 基于因子分析定权的水质评价模型
• 3.4 模型检验
• 3.4.1 地下水水质评价
• 3.4.2 河流水质评价
• 3.5 太子河辽阳段水质评价
• 3.5.1 资料来源
• 3.5.2 水质监测断面指标
• 3.5.3 水质评价
• 3.5.4 水质分析
• 3.6 小结
• 4 水资源承载力综合分析
• 4.1 引言
• 4.2 水资源承载力的定义
• 4.3 水资源承载力的内涵、特性与影响因素
• 4.3.1 水资源承载力的内涵
• 4.3.2 水资源承载力的特性
• 4.3.3 水资源承载力的影响因素
• 4.4 水资源承载力的研究方法
• 4.5 基于生产函数的水资源承载力量化模型
• 4.5.1 水资源承载力量化模型
• 4.5.2 水资源承载力指标计算
• 4.6 太子河流域水资源承载力分析
• 4.6.1 研究区概况
• 4.6.2 太子河流域水资源承载力量化指标计算
• 4.6.3 太子河流域水资源承载能力
• 4.7 小结
• 5 流域水循环的单元网络模型及人工影响因素分析
• 5.2 建模思路与建模步骤
• 5.2.2 建模步骤
• 5.3 太子河流域水循环的单元网络模型及应用
• 5.3.1 太子河流域水循环系统的概化
• 5.3.2 单元模型的建立
• 5.3.3 单元模型的集成—单元网络模型
• 5.3.4 太子河流域人工影响因素及其作用
• 5.4 小结
• 6 流域健全水循环评价
• 6.1 引言
• 6.2 流域中的水循环
• 6.2.1 水的自然循环
• 6.2.2 水的人工循环
• 6.2.3 水循环与水环境
• 6.2.4 水循环的功能和作用
• 6.3 流域的健全水循环
• 6.3.1 健全水循环的定义
• 6.3.2 健全水循环的内涵
• 6.4 流域健全水循环的评价指标体系
• 6.4.1 指标体系构建的理论依据和原则
• 6.4.2 指标体系的结构框架设计
• 6.5 流域健全水循环评价模型
• 6.5.1 流域健全水循环评价方法—层次分析法
• 6.5.2 流域健全水循环评价模型
• 6.6 太子河流域健全水循环评价
• 6.6.1 评价指标及标准
• 6.6.2 评价指标权重的确定
• 6.6.3 评价指标得分
• 6.6.4 评价结果
• 6.7 增强太子河流域水资源可持续利用能力的对策措施
• 6.7.1 开源，增加可利用水资源量
• 6.7.2 节流
• 6.7.3 加快污染源综合整治，防止水体系统污染
• 6.7.4 加强水资源可持续利用的综合管理
• 6.8 小结
• 结论
• 参考文献
• 创新点摘要
• 攻读博士学位期间发表学术论文情况
• 致谢