水资源系统模拟理论与实践

论文题目: 水资源系统模拟理论与实践

论文类型: 博士论文

论文专业: 水文学及水资源

作者: 游进军

导师: 王浩,甘泓

关键词: 不确定性,层次分析法,多目标决策,概率密度函数,供需平衡分析,面向对象设计,模糊随机变量,模拟,判断矩阵,评价方法,水库调度,调度线,水资源,水资源配置,概念化,系统集成,优化方法,指标体系

文献来源: 中国水利水电科学研究院

发表年度: 2005

论文摘要: 水资源系统是一个复杂大系统,水资源决策涉及系统的各个不同方面。如何在与实际过程一致的基础上实现对水资源系统过程的合理模拟,为水资源规划管理提供决策支持和信息支撑是当前水资源决策者面临的紧迫性任务和难题。紧密结合各种快速发展的数学方法、信息技术和相关专业的理论方法等研究成果,构建水资源系统分析决策和评价的综合平台,是水资源领域研究者刻不容缓的职责和必须的努力方向。本文正是在上述背景下展开了相关研究。 论文以构建人与自然和谐的水资源系统为目标,以有效解决系统模拟和综合评价这两个水资源决策的关键环节为导向,以理论方法和实际需求之间的关系为基础,进行了水资源系统模拟以及相关评价方法的研究。系统模拟是研究复杂大系统的有效方法,论文在综合分析和评价前人成果基础上,阐述了水资源系统模拟相关的基础理论,论述了水资源系统概化的意义和原则。在此基础上针对实际应用需求构建了基于规则的水资源系统模拟模型,探讨了针对水资源系统模拟不确定性结果的评价方法。论文在理论上强调了水资源系统综合分析所涉及的诸多概念,分析了系统模拟和综合评价这两项关键技术对于水资源决策问题的意义和必要性,并就目前认知水平、资料可获取程度下系统模拟和评价所涉及的理论和实际问题作了大量探讨。在技术方法研究上,论文以理论研究为基础,给出了针对水资源系统进行模拟以及结果评价的相关技术,从而给出水资源系统决策的整体性方案。最后通过不同实例应用论证了论文提出的理论和方法的可行性。 论文共分10章,以上述内容为主线从理论、方法和应用三个层面进行了研究,各部分主要内容如下: 第一章至第五章为理论研究部分。作者在识别水资源对经济社会发展以及生态环境维护的相互关系基础上,提出以二元水资源系统为核心的复合水资源系统框架,基于一般性的系统和系统模拟概念分析了构建水资源系统模拟的理论基础,论述了系统模拟的实用性,并系统介绍了水资源系统模拟的核心内容——水资源配置和水库调度的研究进展和存在问题,概括了广义和狭义水资源配置模式的意义和相互关系,总结了优化和模拟两种主要方法的特点和不足,探讨了实际应用中配置方法的选取依据。针对水资源系统模拟结果的综合性和复杂性,论文

论文目录:

前言

摘要

ABSTRACT

目录

上篇 基础理论研究

第一章 绪论

1.1 问题的提出与研究意义

1.1.1 水资源问题的严峻性

1.1.2 水资源系统分析的必要性

1.2 研究背景和选题方向

1.2.1 综合性需求

1.2.2 水资源系统模拟的决策支持作用

1.2.3 传统经验和新理论技术的结合

1.3 研究目标和主要内容

1.4 本章小结

第二章 水资源系统模拟基础

2.1 系统模拟概念及其实用性

2.1.1 系统概念和特性

2.1.2 系统模拟方法

2.1.3 宏现和微观的系统模拟方法

2.2 二元水资源系统

2.2.1 天然水循环过程

2.2.2 社会经济系统对水循环的影响

2.2.3 生态环境的水需求

2.2.4 天然人工系统耦合关系

2.2.5 复合水资源系统框架

2.3 水资源系统模拟要素

2.3.1 主要影响因素

2.3.2 系统水量平衡

2.3.3 实现方式和与系统偏差

2.3.4 流域与区域水资源系统

2.4 本章小结

第三章 水资源配置及水库调度理论

3.1 水资源配置理论

3.1.1 基本概念

3.1.2 研究进展综述

3.1.3 原则与基本要求

3.1.4 广义与狭义水资源配置

3.1.5 相关工作和技术

3.2 水资源配置模型

3.2.1 概述

3.2.2 优化模型

3.2.3 模拟模型

3.2.4 配置方法的选择

3.3 水库调度理论

3.3.1 水库调度意义

3.3.2 水库调度研究进展

3.3.3 实际需求与发展趋势

3.4 本章小结

第四章 水资源系统模拟的综合评价

4.1 综合评价的必要性

4.1.1 水资源系统的主客体及其关系

4.1.2 水资源模拟的综合性

4.1.3 评价的原则和目标

4.1.4 水资源系统评价研究现状

4.2 评价指标体系及评价方法

4.2.1 建立指标的依据

4.2.2 指标体系的建立

4.2.3 评价方法

4.3 水资源系统不确定性

4.3.1 不确定性评价分析意义

4.3.2 水资源系统不确定性

4.3.3 社会经济系统不确定性

4.4 不确定理论基础

4.4.1 测度论

4.4.2 随机变量与概率空间

4.4.3 模糊变量与可能性空间

4.4.4 不确定理论在水资源领域的应用

4.5 本章小结

第五章 概念化水资源系统

5.1 系统概化的意义和原则

5.2 系统主要元素和相互关系

5.2.1 系统概化元素

5.2.2 系统元素相互关系

5.3 概化系统总体框架

5.3.1 水源传输转化框架

5.3.2 系统网络图

5.4 本章小结

中篇 技术方法研究

第六章 基于规则的模拟技术

6.1 概述

6.2 规则分类

6.2.1 分类原则

6.2.2 基本规则

6.2.3 概化规则

6.2.4 运行规则

6.3 模块化子系统

6.3.1 水源利用优先序原则

6.3.2 模块划分及总体流程

6.3.3 非常规水源配置

6.3.4 本地径流及河网水利用规则

6.3.5 地下水利用

6.3.6 外调水配置

6.3.7 地表水运行规则

6.3.8 耗水及污水退水统计

6.3.9 渠道过水计算规则

6.4 库群网络调度SAROT算法

6.4.1 库群网络系统及计算目标

6.4.2 库区拓扑关系和计算顺序

6.4.3 调度线意义和设置

6.4.4 库群供水计算

6.4.5 库群弃水计算

6.4.6 算法小结

6.5 典型问题总结

6.5.1 地表水资源量的分割处理

6.5.2 生态耗水准则及计算

6.5.3 需水定额、耗水率及其端口

6.5.4 水质问题的考虑

6.5.5 水量平衡关系

6.5.6 用水耗水关系

6.6 本章小结

第七章 水资源系统模拟ROWAS模型

7.1 面向对象设计技术

7.1.1 概述

7.1.2 OOD在水资源领域的应用

7.2 系统设计

7.2.1 概化系统基本类的划分

7.2.2 主要类及相互关系

7.3 模型算法实现

7.3.1 程序设计总体框架

7.3.2 程序编制

7.4 模型系统集成

7.4.1 系统集成的必要性和原则

7.4.2 系统集成框架

7.5 应用系统开发实例

7.5.1 系统组成

7.5.2 主界面

7.5.3 数据输入与维护

7.5.4 方案设置与模型调用

7.5.5 结果分析展示

7.6 本章小结

第八章 定量指标评价方法与模糊随机分析

8.1 针对定量指标的改进AHP

8.1.1 概述

8.1.2 AHP的一致性检验标准

8.1.3 原有判断矩阵构造存在的问题

8.1.4 改进算法

8.2 模糊随机分析方法

8.2.1 模糊随机变量

8.2.2 随机模糊数值模拟

8.2.3 供需平衡可信度模拟

8.3 本章小结

下篇 应用实践研究

第九章 实例研究

9.1 海河流域水资源系统模拟

9.1.1 流域概况

9.1.2 系统概化

9.1.3 模型检验和参数率定

9.1.4 问题和结论

9.2 海南省水资源配置研究

9.2.1 区域概况

9.2.2 现状供需与一次平衡分析

9.2.3 配置方案设置

9.2.4 二次平衡分析

9.2.5 方案比选

9.2.6 推荐方案评价

9.3 本章小结

第十章 结论与展望

10.1 研究成果与创新点

10.2 后续工作与展望

10.2.1 存在的问题和后续工作

10.2.2 本领域发展趋势展望

10.3 本章小结

参考文献

致谢

附录

后记

作者攻读博士期间发表的论文

作者攻读博士期间参与编写的技术报告

作者攻读博士期间参加的科研项目

作者攻读博士期间参加的学术交流及培训

图表索引

发布时间: 2006-03-06

参考文献

• [1].基于可变模糊集理论的水文水资源系统模拟、评价与决策方法及应用[D]. 柴春岭.大连理工大学2008

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