理论教育 水资源预警系统的研究与优化

水资源预警系统的研究与优化

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前,针对区域水资源可持续利用预警系统进行研究的成果鲜见报道,现有研究成果主要集中于对区域水资源可持续利用的评价和自然资源可持续利用预警系统的研究领域;对于水资源可持续利用评价的研究成果主要包含两个方面:一方面是对水资源可持续利用评价指标合理选择;第二方面是对水资源可持续利用评价方法及模型进行理论和应用研究。国家水资源可持续利用指标体系,其特点是具有高度的宏观性,指标数目少。

水资源预警系统的研究与优化

目前,针对区域水资源可持续利用预警系统进行研究的成果鲜见报道,现有研究成果主要集中于对区域水资源可持续利用的评价和自然资源可持续利用预警系统的研究领域;对于水资源可持续利用评价的研究成果主要包含两个方面:一方面是对水资源可持续利用评价指标合理选择;第二方面是对水资源可持续利用评价方法及模型进行理论和应用研究。

1.2.4.1 国外研究动态

国外建立的水资源可持续利用指标体系主要包括国家、地区、流域三种研究尺度,其指标体系分为质量指标 (indexes of quality)、受损指标 (damage)、交互作用指标 (interaction)、水文地质化学指标(hydrogeochemical)和动态指标 (dynamic)。可持续类别根据生态状况分为可持续 (sustainable)、弱不可持续 (slightly unsustainable)、中等不可持续(medium unsustainable)、不可持续 (unsustainable)、高度不可持续 (highlyunsustainable)和灾难不可持续 (catastrophically unsustainable)。国家水资源可持续利用指标体系,其特点是具有高度的宏观性,指标数目少。主要指标包括:地表、地下水年提取量,人均用水量,地下水储存量,淡水中肠菌排泄量,水体中生物需氧量,废水处理,水文网络密度等。地区水资源可持续利用指标体系,其特点是指标种类数目相对较多,强调生态状况。主要指标包括:地表水利用量、地下水利用量,水资源总利用量,家庭用水水质,清洁水、废水价格,水源携带营养量,水流中有害物质数量,人口、濒危物种,居民区和人口稀疏地区废水处理效率,污水利用量,水系统调节、用水分配,防洪,经济和娱乐等。流域水资源可持续利用指标体系,流域管理强调环境、经济、社会综合管理。其目的在于考虑下一代利益,保护自然资源,特别是水资源,使其对社会、经济、环境负面影响结果最小。指标体系大多为驱动力—压力—状态—反应 (The Driving forces Pressure State Impact-DPSI)指标。驱动力(Driving forces)为流域中自然条件以及经济活动。压力(Pressures)包括自然、人工供水,用水量和水污染。状态 (State)则是反映上述的质量、数量指标。反应(Impacts)包括直接对生态的影响和流域资源的影响。

而区域水资源可持续利用评价所采用的主要方法是:发展综合指标测度(系统发展指数),以可持续性的隶属度来度量系统在某时段相对于前一时段发展程度的高低,这种根据隶属度的评价方法仅反映了系统发展水平的高低和系统发展水平提高的程度,因此,这种方法是一个可持续不完全意义上的度量模型。

1.2.4.2 国内研究动态(www.daowen.com)

王惠敏就如何度量流域可持续发展以及度量发展模式是否具备可持续性,提出了流域可持续发展分析的新思路——系统动力学预警方法,并结合实例进行了分析研究;建立了流域可持续发展预警模型,通过可持续发展能力指数调整流域发展策略,拟订不同的政策方案,进行了仿真研究,并分析和评价各种政策方案下的仿真结果,得出的对策意见和预警结果符合实际情况,为流域制定发展规划、调节各项政策提供了理论及方法、依据和决策支持。2000年10月郭安军、屠梅曾对水资源安全预警机制作出了探讨性的研究,在分析水资源安全概念三个层次的基础上提出了水资源安全预警机制原理的构架,并对水资源安全预警机制的前景作出了进一步的展望和讨论,以期引起大众对水资源问题的关注。

刘恒、耿雷华等人立足于区域(或流域)水资源的特点,考虑到区域(或流域)内社会经济发展对水的依赖程度,以及社会经济发展水平的不平衡和科技水平的差异,借鉴国际可持续发展标准和国内其他资源可持续利用的认知水平,遵循科学、实用及简明的原则,构建水资源可持续利用评价指标体系,探索性地提出了水资源可持续利用能力的五级划分标准。徐明芳、冯国章等在阐明区域水资源实行可持续利用的必要性的基础上,分析了现有区域水资源可持续利用评价指标体系的国内外研究进展和存在的不足,建立了区域水资源可持续利用评价指标体系,提出运用离差法、主成分分析和层次分析方法计算指标,利用动态和静态相结合的方法对指标进行评价;宋松柏、蔡焕杰等对区域水资源可持续利用指标体系及评价方法研究的主要内容及其研究趋势进行了探讨;邓绍云、文俊对建立区域水资源可持续利用预警指标体系进行了初步的探讨,设计了目标层、准则层和指标层3个层次的区域水资源预警指标体系的框架

金菊良、丁晶等人认为目前提出的区域水资源可持续利用评价模型大多是用显式函数来表示评价指标与评价等级之间的复杂关系,其函数形式随区域水资源可持续利用系统评价内容的不同而变化,求解这些函数较复杂,为此,他们提出了用基于加速遗传算法的Shepard插值模型(SP模型)进行评价的新方法;宋松柏、蔡焕杰根据给定的水资源可持续利用评价等级标准,采用随机技术模拟生成足够数量的评价指标序列,应用BP网络模型,以评价指标生成序列和其所属的评价等级值来建立评价模型,并进行了实例研究,其结果表明,建立的模型实用、可操作性强;李如忠、钱家忠等,构建了区域水资源可持续利用评价的未确知测度模型,并将该模型应用于西安市水资源开发利用程度的评价,为信息不确定条件下的区域水资源可持续利用评价提供了一种新方法;金菊良、张礼兵等探讨了把层次分析法 (AHP)作为确定指标权重的实现过程,并提出用加速遗传算法(AGA)修正判断矩阵的一致性,同时计算判断矩阵各要素排序权值的新方法 (AGA CAHP),结果表明,GA CAHP方法直观、简便,计算结果稳定、精度高,在各种实际系统评价中具有应用价值;楼文高、刘遂庆在论述区域水资源可持续利用与水资源承载能力关系的前提下,提出了区域水资源可持续利用评价的神经网络方法,并建立了神经网络模型对汉中盆地水资源可持续利用程度进行了评价,应用实例表明:建立的模型与其他模糊综合评价和属性识别方法相比,评价结果更合理可行和可靠;黄晓荣、梁川等人以人口、资源、环境、社会、经济5个子系统整体考虑,建立水资源可持续利用评价指标体系,并运用基于RAGA 的PPC模型,把高维数据转换到低维子空间,获得指标体系最佳投影方向和投影值,从而做出判断,最大限度避免了模糊综合评判等方法中权重的人为干扰,该法模型简单、高效、可行;邓绍云、文俊以区域水资源承载力为考核指标初步建立了区域水资源可持续利用预警模型。

田家华在介绍自然资源可持续利用指标体系构建的非货币评价模式的基础上,提出了指标体系构建的原则、方法及评价指标体系,同时指出,可持续评价指标体系的设置应该遵循科学性、相对独立性、可行性、层次性和定量指标与定性指标相结合的原则。

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