基于协同学原理的流域水资源合理配置模型和方法

本文在分析水资源配置系统协同特征基础上,根据协同学理论中有序度概念和支配原理,分别对水资源配置系统中社会、经济和生态环境子系统设置序参量,并结合信息熵原理,构建了一种基于协同学原理的流域水资源配置模型,一定程度上有效解决了水资源合理配置系统中多目标、多维数求解问题,并将此理论运用于我国南方丰水地区——东江流域水资源合理配置,得出了满意结果。     

基于协同学原理的流域水资源合理配置模型和方法研究

水资源的有限性和稀缺性导致水资源配置过程中经济、社会和生态环境目标相互冲突。本文在识别水资源配置系统协同特征基础上，根据协同学理论中有序度概念和支配原理，分别在水资源配置社会、经济和生态环境子系统中设置序参量，并结合信息熵原理，构建了一种基于协同学原理的流域水资源配置模型，部分程度上有效解决了水资源合理配置系统中多目标、多维数求解问题。将此理论运用于我国南方丰水地区－东江流域水资源合理配置，得出了满意结果。     

考虑时间序列特征的水资源耦合系统有序度评价方法研究

【目的】近些年来,基于协同学的耦合系统有序度评价方法在水资源评价和管理领域逐渐得到成功应用。系统有序度评价需要综合考虑多个序参量的简单巨系统熵,现阶段简单巨系统熵计算忽略了序参量的时间序列特征,使得评价结果中系统有序度评价结果偏离和系统实际变化情况。【方法】为此,在简单巨系统熵计算中考虑时间因素,提出了一种考虑时间序列特征的协同学有序度评价方法。【结果】以江西省为研究对象,开展了水资源耦合系统有序度综合评价实例检验。【结论】相关实例分析表明：(1)研究提出的考虑时间序列特征的协同学有序度方法评价结果,相比不考虑时间序列特征的评价结果与系统实际演化态势更为贴近;(2)水资源子系统有序度受水资源丰枯变化影响较大;(3)江西省水资源耦合系统熵变值受水资源子系统熵变值影响较大。研究成果提升了协同学有序度评价方法在水资源系统综合评价相关领域应用的普适性,具有一定实际意义。     

水资源与经济社会及生态环境系统协同发展初探

为了分析研究水资源、经济社会、生态环境各子系统间、各要素间的相互作用关系,以协同学原理为基础,研究了水资源-经济社会-生态环境复合系统发展演进机理、模式、序参量、控制参量及整体调控框架。结果表明,当前系统演进的序参量已由受工程调控能力和供水能力影响的水资源可利用量,转变为水资源可利用量和水生态环境承载能力,协同发展需要通过对系统的序参量进行调节、控制,优化配置水资源,促进序参量协同效应的发挥,使系统协同程度提高,最终实现系统的有序演化。     

变化环境下东江流域用水系统协调度分析

水资源的有限性和稀缺性使得流域生产、生态和生活等用水部门在一定时期必然产生争水现象。依据协同学原理及有序度、协调度等概念,在生产、生态和生活用水子系统中设置序参量,构建用水系统协调度的评价模型,并以东江流域为例,计算了流域及各地区用水子系统的有序度和用水系统的协调度,揭示变化环境下(包括气候、人类活动等方面)流域用水系统协同异化特征演化规律。结果表明,2005年前,河道外需水的增加和水体污染的加重使得流域用水系统的协调度降低;2005年后,各部门用水趋于合理,用水系统的协调度在波动中增加,用水系统逐渐朝着良好、有序状态演进。     

基于耗散结构理论和灰色关联熵的水资源系统演化方向判别模型研究

水资源系统是一耗散结构，本文以水资源量作为序参量，来描述水资源系统的有序性和演化方向。依据协同学理论，水资源系统要维持有序就要求经济、社会、生态子系统相互协调，系统序参量之间相互协同。应用耗散结构理论和灰色系统理论，把灰关联度与熵结合起来，以序参量为基础，建立了基于灰关联熵的水资源系统演化方向的判别模型，为水资源系统分析提供了新方法。并将该模型应用于黄河流域水资源系统的演化评价，为实施临界调控提供了依据。     

区域产业用水系统的协调度分析

应用协同学理论和复合系统原理，构造了区域产业 用水系统内各组成子系统(农业子系统、工业子系统和第三产业子系统)之间发展的协调度模型。该协调度决定了产业用水系统到达临界区域时的序与结构，或者说决定了产业用水系统由无序走向有序的趋势。以北京市为实例进行了实例分析，其计算结果说明北京市产业用水系统在过去的十几年中总体协调程度不好，波动幅度比较大，其演化态势不容乐观。     

基于协同学理论评价湘江流域水资源系统适应性

随着全球气候变化以及人类活动的影响,水资源系统的适应性已经成为研究热点。以湘江流域水循环-社会经济-生态环境耦合形成的水资源复合系统为例,从协同学理论出发对复合系统的各个子系统设置序参量,详细阐述了适应性评价模型的建立和评价过程。采用基于贴进度理论的方法计算了各个序参量的组合权重,最后使用综合评价法计算了湘江流域水资源系统的适应度。研究结果表明：湘江流域水资源系统适应性总体状况良好,与实际情况相吻合。评价结果为湘江流域水资源的可持续利用提供了可靠的依据。     

水资源循环利用与经济发展和谐度评价研究

通过建立水资源循环利用与经济发展和谐度指标,利用协同学理论方法分析水资源与经济发展复合系统的序参变量,通过各序参变量的有序度,结合熵权理论计算水资源循环利用模式与经济发展的和谐度,并以某市为例进行和谐度实证分析,从而为各级政府、企业和公众了解水资源循环利用与经济发展之间的关系提供科学的判断依据。     

川渝两地水资源与社会经济协同发展评价

探究川渝两地水资源与社会经济协同发展现状及其影响因素,以更好地促进川渝水资源和社会经济可持续协调发展。以复合系统协同原理为指导,构建川渝两地水资源、社会经济复合系统协同度模型,综合评价川渝两地2012—2021年水资源与社会经济系统协调度水平及演化趋势。结果表明,川渝两地复合系统协同度总体呈波动上升趋势,处于高度不协同和中度不协同之间,在2021年发展至轻度不协同状态;水资源系统有序度波动较大是影响协同度不稳定发展的主要原因,表征水资源本底条件和开发利用的序参量是影响系统有序度的主要变量。     

基于DPSIR-TOPSIS及耦合协调度的安徽水资源承载力的时空变化

为加快产业承接步伐,将安徽打造成长三角高质量承接产业转移的优选地,保障安徽省水资源的可持续开发利用十分重要。本研究依据安徽省2010—2020年的相关数据指标,结合安徽省实际发展状况,基于DPSIR-TOPSIS模型选取22个评价指标构建评价体系,通过障碍度模型分析影响安徽省水资源承载力的主要因素及障碍度。采用空间自相关法分析安徽省各市水资源承载力的关联程度,采用耦合协调度模型分析各子系统间的耦合协调度。结果表明：安徽省水资源承载力指数从0.326 9上升至0.728 6,呈向好趋势;影响水资源承载力的主要子系统为压力系统和影响系统,影响因子主要是自然保护区面积、工业废水排放量、工业SO₂排放量,障碍度分别占比14.80%、10.61%、8.68%;安徽省耦合协调度较为稳定,处于濒临失调状态;安徽省各市水资源承载能力整体向好,但内部空间差异较明显。加强安徽省水资源承载力的关键在于提高生态环境治理水平,研究结果可为安徽省未来水资源配置和高效利用提供科学依据。     

山西省水-能源-粮食系统耦合协调时空变化特征研究

为探究山西省水-能源-粮食(W-E-F)系统耦合协调程度的时空变化特征,构建W-E-F系统评价指标体系,采用综合评价指数和耦合协调模型,测算全省及各地市2008-2017年W-E-F系统发展水平及其耦合协调程度,并分析其时空变动特征。结果表明:9年间全省W-E-F系统耦合协调度从0. 55上升到0. 83,总体达到良好协调水平。但各子系统发展特征不同,粮食子系统发展水平较高,表现稳定,水资源子系统发展滞后且稳定性较差。系统协调水平和各子系统的发展水平均存在显著且逐渐扩大的空间差异,2017年初级协调区和中级协调区占比分别为45%和55%。太原、忻州和晋中3市协调水平较高,协调水平较低的朔州和运城主要受能源和水资源子系统的制约;各子系统空间差异大小为能源>粮食>水资源,W-E-F各子系统发展水平最低的地区分别是运城、朔州、阳泉。大多数地区面临W-E-F系统内部发展日益失衡的问题,各子系统间存在突出的矛盾,主要表现为粮食和能源子系统与水资源子系统之间的压力和制约效应。最后提出促进山西省W-E-F系统协调发展的措施。     

基于联系数和耦合协调度的水资源空间均衡评价方法

为定量分析评价水资源空间均衡状况和空间差异,采用联系数和耦合协调度相结合的方法对区域水资源空间均衡进行评价.综合考虑水资源-经济社会-生态环境的复合关系,构建了由水资源承载支撑力和承载压力2个系统、15个评价指标组成的水资源空间均衡评价指标体系,并采用基于加速遗传算法的模糊层次分析法计算了评价指标权重,提出了基于联系数...     

基于可变模糊集理论的跨流域调水工程 水资源优化调度

为实现水资源的高效利用, 对胶东调水工程进行水资源优化调度研究。基于受水区潍坊、青岛、烟台、威海等 4 市的实际配水量与社会经济指标分析, 利用可变模糊集理论, 建立地市外调水量可变模糊优选模型进行优化调配 系数计算, 优化调配 4 市外调水量, 并对优化后的外调水量与区域社会经济发展进行耦合协调度计算。以调水效率 最高为原则, 以 4 市缺水总量最小建立目标函数, 利用 Lingo 软件编程求解, 分别对平水年、枯水年、特枯年进行水资源优化调度。把基于调配水量调度与规划指标调度的结果进行对比分析。结果表明: 2 种调度结果均满足各分水口的最小需水要求; 外调水量的优化调配提高了胶东 4 市水资源与社会经济发展的耦合协调度, 调配水量调度后, 青岛市缺水率明显下降, 其他地市缺水率降幅则较小。     

水资源效益与城乡供水一体化发展耦合效应分析——以洛川县为例

为了研究水资源效益与城乡供水一体化发展之间的协调程度,以延安市洛川县为例,在建立水资源效益系统和城乡供水一体化发展系统的评价指标体系的基础上,运用脉冲响应函数(IRF)、耦合度及耦合协调度模型等方法对洛川县水资源效益系统与城乡供水一体化发展系统进行耦合效应分析。结果表明:节水灌溉面积的增加与城乡供水一体化发展水平的提高彼此之间具有相互促进作用,农业万元GDP用水随着城乡供水一体化发展水平的提高先是持续减小,后有所增加,而城乡供水一体化发展水平对农业万元GDP用水增大的响应却相反;2007-2015年洛川县水资源效益综合评价指数整体呈增大趋势,城乡供水一体化发展综合评价指数逐年增大,且两者之间相关系数高达0.965;洛川县水资源效益系统与城乡供水一体化发展系统之间耦合度均在0.4~0.5之间,耦合协调度逐年提升,从2007-2010年的失调阶段发展到2011-2015年的协调阶段。     

黄河流域水-能源-粮食安全系统的耦合协调发展研究

为探究黄河流域水-能源-粮食安全系统协调发展对推动流域人地关系协调、高质量发展的意义,以黄河流域水-能源-粮食安全系统为核心,构建流域水-能源-粮食安全系统综合指数,采用主成分分析法计算各指标权重,利用耦合协调度模型对2007-2017年黄河流域水-能源-粮食安全系统耦合协调度进行测算,并对2018-2027年流域耦合...     

天津市新型城镇化与水资源耦合协调发展研究

为探究天津市新型城镇化建设与水资源系统的协调关系与可持续发展情势,通过构建水资源安全评价指标体系与新型城镇化评价指标体系,利用耦合协调度模型,测算天津市2009年～2018年水资源系统与新型城镇化的耦合协调度.结果表明,天津市新型城镇化建设在积极稳妥地推进,其中经济城镇化发挥着主导作用,空间城镇化较为滞后;水资源系统不...