论文题目: 通辽市水资源系统动态模拟评价与宏观经济水资源优化配置研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 农业水土工程
作者: 于长剑
导师: 朝伦巴根
关键词: 水资源评价,有限元模拟,地质统计学,宏观经济,水资源优化配置,通辽市,水资源供需平衡分析
文献来源: 内蒙古农业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文是国家自然科学基金课题《水文水资源水环境系统参变量的动态统计模拟与结构分析》(50169002)的一个子课题,它以内蒙古自治区通辽市作研究区,以水资源评价——宏观经济预测分析——宏观经济水资源优化配置为工作轴线,遵循水资源开发利用、生态环境与社会经济的协调持续发展原则,应用水资源学、宏观经济学中最新理论和方法,对不同水平年通辽市的经济规模、水资源开发利用方案、水利工程发展规划、水利工程投资、水资源动态供需平衡关系进行了系统地研究。 1.依据全国水资源综合评价的新理论与新技术系统地对通辽市水资源的动态补排关系及其地下水资源、地表水资源和可利用资源进行了动态模拟评价,在水资源评价时,重点对研究程度较高、资料参数翔实的通辽市平原区含水层系统,提出了考虑系统各项补排量动态变化特征的有限元动态模拟模型,模型系统构建了平原区含水层系统的降水入渗补给量,潜水蒸发量,地下水灌溉回归量,地表水灌溉田间渗漏量,西辽河流域内诸河、各地表水库、各地表水引水渠道的渗漏补给量与降水量,水面蒸发量,地下水灌溉开采量与灌水定额,地表水灌溉田间用水量,河道流量、水库容量与水位、引水渠首引水量和地下水位埋深之间的动态计算模式,并确定出各关系式中的参数计算模式,然而由于系统各项补排信息的动态特性,加之需要模拟识别的参数繁多,给有限元模拟模型的求解工作增加了很大的难度,本文在分析各类参数和曲线精度、物理概念的基础上,先固定一部分通过试验确定的参数和曲线,然后从剩余参数的物理概念出发,确定其初值及其相互间的逻辑关系,最后由有限元模拟模型识别出这些参数的取值,通过验证表明确立和模拟参数的准确性,也充分说明了系统补排信息动态计算模型与参数是有效、合理可靠的,可用于水资源系统动态模拟评价。此外,还选取有限元模拟模型中的渗透系数、给水度、地下水位与地面高程、含水层厚度这五个参变量,应用时空随机函数的时空变异理论,系统地分析确定了各参变量的统计特征及其结构函数,在引进吸收改进平稳非平稳区域化变量估值预测理论的同时,应用对数克立格法、泛克立格法、协克立格法对系统参数进行了估值预测,尤其是结合水文地质参数的特点,引申发展出有限三角元块段泛克立格法、对数克立格法、简单更新对数克立格法、变平均值的对数普通克立格法、带外部漂移的对数克立格法,从而得以实现含水层系统有限三角元及其各节点水文水力参数的估值预测,提高了有限元模型的模拟评价精度。 2.在对通辽市人口、社会经济状况的动态变化特征进行系统分析的基础上,应用基于时间序列的灰色等维递补动态预测模型对通辽市人口进行了预测分析,尤其是在
论文目录:
1 引言
1.1 国内外水资源问题
1.1.1 世界水资源问题
1.1.2 我国水资源问题
1.1.3 通辽市水资源问题
1.2 研究意义
1.3 水资源研究动向与评价方法概述
1.3.1 国外水资源研究动向
1.3.2 我国水资源评价方法概述
1.4 水力特征参数变异性研究进展
1.5 宏观经济预测原理、模型和方法
1.6 水资源系统模拟模型与水资源优化配置研究进展
1.6.1 水资源系统模拟模型
1.6.2 多目标分析模型研究进展
2 自然地理与社会经济概况
2.1 地理位置和面积
2.2 社会经济概况
2.3 地形地貌与土壤植被
2.4 气候
2.5 河流水系
2.6 湖泊
3 水资源评价
3.1 区域水文地质条件
3.2 水资源利用分区
3.3 地表水资源评价
3.3.1 降水
3.3.2 蒸发
3.3.3 干旱指数
3.3.4 河流泥沙
3.3.5 地表水资源
3.3.6 地表水可利用量估算
3.3.7 地下水资源量
3.3.7.1 山丘区地下水资源评价
3.3.7.2 地下水资源量
3.3.7.3 地下水可开采量
3.3.8 水资源总量
3.3.9 可利用水资源量
4 通辽市平原区含水层系统的有限元模拟及其水资源评价
4.1 通辽市平原区含水层系统的概念模型与数学模型
4.2 有限单元网格的剖分
4.2.1 节点选择
4.2.2 节点编号
4.2.3 单元形成（节点连结）
4.3 通辽市平原区水文水力参数的变异性分析及其估值预测
4.3.1 地质统计学的基本工具—变差函数
4.3.1.1 直接变差函数
4.3.1.2 交叉变差函数
4.3.1.3 变差函数的估计计算式
4.3.2 普通克立格法
4.3.2.1 一般普通克立格法
4.3.2.2 简单更新的克立格法（SUK）
4.3.3 对数正态克立格法
4.3.4 泛克立格法
4.3.5 协同克立格法
4.3.5.1 普通协同克立格法
4.3.5.2 变平均值的简单克立格法(SKlm)
4.3.5.3 具有外部漂移的克立格法
4.3.6 块段克立格法简介
4.3.7 通辽市平原区水文水利参数的空间变异性分析
4.3.7.1 各参变量的原始试验信息
4.3.7.2 各参变量的统计分析
4.3.7.3 变差函数的确定
4.3.7.4 理论变差函数、漂移式和模型精度的检验
4.3.7.5 含水层各参变量的空间结构分析
4.3.7.6 不同方法估值精度的对比性分析
4.4 各节点或单元上平均水文水力参数的确定、估值预测与模拟
4.4.1 渗透系数的区域估值与预测
4.4.2 给水度的区域估值和预测
4.4.3 含水层厚度、地表高程、底板高程的区域、点估值预测
4.4.4 降雨量的区域估值与预测
4.4.5 水面蒸发量的区域估值和预测
4.4.6 各节点或单元上历年初及年平均地下水位的点、区域估值与预测
4.5 各单元垂向输入、输出信息的确定
4.5.1 降雨入渗补给量的模拟确定与单元分配
4.5.2 潜水蒸发量的模拟确定与单元分配
4.5.3 西辽河流域诸河渗漏补给量的单元分配
4.5.4 各水库渗漏补给量的单元分配
4.5.5 各水库引放水渠渗漏补给量的单元分配
4.5.6 地表水灌溉引水渠渗漏补给量的单元分配
4.5.7 地下水开采量的统计确定、外推模拟与单元分配
4.5.8 灌溉回归水量的确定与单元分配
4.5.9 初始及边界条件信息的确定
4.6 有限元模拟模型的结构识别与验证
4.6.1 有限元模拟模型的求解
4.6.2 有限元模拟模型的识别
4.6.3 有限元模拟模型的验证
4.7 各分区地下水资源有限元模拟评价
4.7.1 有限元模拟评价的基本原理
4.7.2 有限元模拟结果与分析
5 水资源开发利用现状
5.1 现状供水工程系统及现状用水情况
5.1.1 现状供水工程系统
5.1.2 现状用水情况（2002年）
5.1.3 各分区现状用水情况（2002年）
5.2 供水量及其组成
5.2.1 供水量与构成
5.2.2 供水变化趋势分析
5.2.3 供用水量平衡分析
5.3 水资源利用中存在的问题
6 通辽市宏观经济发展预测分析
6.1 通辽市人口及城镇化水平预测
6.1.1 人口发展现状
6.1.2 城镇化水平及其特点
6.1.3 人口发展预测
6.1.3.1 灰色预测原理、模型和方法
6.1.3.2 灰数等维递补动态预测模型的建立
6.2 宏观经济发展预测
6.2.1 国民经济发展概况
6.2.1.1 国民经济发展现状
6.2.1.2 产业经济发展特点
6.2.2 宏观经济发展预测
6.2.2.1 建模的理论基础
6.2.2.2 多部门经济动态模型的发展动态
6.2.2.3 多部门经济动态模型的模块及主要方程
6.2.2.4 桥矩阵
6.2.2.5 MDAM 的迭代求解过程
6.2.2.6 MDAM 的应用
6.2.3 国民经济发展预测
6.2.3.1 国内生产总值
6.2.3.2 三次产业四大经济部门的总产出
7 通辽市宏观经济水资源优化配置
7.1 通辽市水资源优化配置分区及水资源概况
7.2 水系统模拟模型
7.2.1 建模的基本思路
7.2.2 模型的特点
7.2.3 水资源配置模式
7.2.4 动态模拟模型的基本任务
7.2.5 模型结构
7.2.6 主要约束方程
7.2.7 目标函数
7.2.8 模型求解及其与经济模型的耦合
7.3 宏观经济水资源系统优化配置多目标分析模型
7.3.1 模型结构
7.3.2 模型求解及其结果分析
7.4 水资源动态平衡模拟分析
7.4.1 第一次不同水平年水资源供需平衡分析
7.4.1.1 需水量预测
7.4.1.2 可利用水资源量
7.4.1.3 水资源可利用量与可供水量分析
7.4.1.4 第一次供需平衡分析结果
7.4.2 第二次不同规划年水资源供需平衡分析
8 结论与建议
8.1 结论
8.1.1 水资源评价
8.1.2 水资源开发利用现状
8.1.3 通辽市平原区含水层系统有限元动态模拟模型
8.1.4 人口与宏观经济发展预测
8.1.5 通辽市宏观经济水资源优化配置
8.2 建议
致谢
参考文献
作者简介
发布时间: 2005-07-18
参考文献
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