黄河流域水资源多维临界调控理论与模型研究

将控制论、协同论、耗散结构理论引入水资源系统,并基于这三大理论建立水资源多维临界调控理论;按照对复杂系统"从定性到定量综合集成"的研究方法,建立了黄河流域水资源多维临界调控仿真模型,对黄河流域水资源调控进行了实证研究,实现了黄河流域水资源的优化配置,验证了多维临界调控理论与模型的合理性.     

黄河流域水资源多维临界调控方案风险分析

黄河流域水资源多维临界调控所依据的各种条件和关系广泛存在着不确定性，必将导致调控效果的风险。从水资源系统风险的定义出发，提出了黄河流域水资源调控方案风险分析的概念；在分析了黄河流域水资源调控风险来源的基础上，研究建立了调控方案主要风险因素辨识模型体系；根据风险行征，研究了调控方案风险计算模型，从而为黄河流域水资源调控方案风险分析奠定了理论基础。     

黄河流域水资源多维临界调控方案评价研究

以水资源可再生性和可持续发展理论为指导，在分析调控措施、调控方案、调控机制和过程特点的基础上，提出了黄河流域水资源多维临界调控方案评价的概念，建立了调控方案评价指标体系的结构，并根据调控方案评价过程和理论，研究提出了流域水资源多维临界调控方案评价的模型体系。     

黄河流域水资源多维调控效果评价指标体系

针对流域水资源多维调控问题的特点，对其评价指标体系建立的方法和原则进行了分析，同时以黄河流域水资源多维临界调控项目为背景，从调控方案实现的经济、社会、生态环境效果及水资源利用效率等方面人手，建立了黄河流域水资源多维调控效果评价指标体系，并对指标的量化方法进行了相应的分析。通过黄河流域调控方案评价应用，证明建立的指标体系和提出的量化方法是有效可行的。     

泛系观控理论在水资源多维临界调控中的应用

针对黄河流域水资源多维临界调控风险分析研究中的问题，应用泛系观控理论分析研究了黄河流域水资源多维临界调控的风险(R)及比较收益(GBC)，从信息熵的角度以约束信息量(BI)对调控手段的风险进行了定性的描述，以“单收度(Org)”的概念定量分析了不同的权重配置对某一方案的影响程度，结果表明：该研究方法用于黄河流域水资源多维临界调控风险分析时有较好的效果，为水文水资源学科的研究提供了新的定性及定量描述方法。     

流域水资源实时调控方法和模型研究

本文采用控制论和临界调控理论，提出流域水资源实时多维临界调控的概念和方法。以黄河下游为例，通过对水资源实时调控过程和不同调控结构的特征分析，建立了黄河小浪底以下河段枯水实时调度模型，并提出了求解方法。该模型以水库调度、河段配水和流量预警控制相结合的调控方式，采用多时间步长嵌套和滚动修正，实现黄河下游水资源实时调控。应用结果表明，该模型技术可靠，具有可操作性。     

黄河流域水资源多维临界调控风险估计

以黄河流域为背景，根据流域水资源多维临界调控问题的特点，在对调控目标与风险辨识有关问题研究的基础上，提出了基于人工神经网络模拟的蒙特卡罗风险估计方法，在理论上解决了复杂流域水资源多维临界调控系统风险估计问题。     

黄河流域水资源均衡调控理论与模型研究

变化环境下缺水流域正面临日益严峻的水资源供需矛盾,用水效率与公平协调难度极大。本文在梳理总结已有水资源调控理论的基础上,建立了适用于黄河等缺水流域的水资源均衡调控理论与方法。基于社会福利学原理构建了统筹用水效率与公平的水资源均衡调控函数,通过水资源均衡调控函数引导水资源配置。综合水资源经济价值、社会价值和生态价值,建立了用水效率表征指标;统筹地区公平和行业协调,建立了用水公平表征指标。以黄河流域为例,建立了黄河流域水资源均衡调控模型,进行黄河流域水资源均衡方案分析。实例研究结果证明,该模型通过兼顾用水效率与用水公平目标,为黄河"87"分水方案优化提供技术支撑,也可为其他缺水流域或区域的水资源均衡调控提供技术方法。     

论维持黄河健康生命的关键技术与调控措施

随着流域来水来沙过程的大幅变化及人类活动的日趋剧烈,黄河发生了很大的变化,主要表现为：流域生态环境退化,水土流失严重,悬河加剧,功能性断流与水患并存,水质污染日益加剧。本文系统地分析了导致黄河健康恶化的因素,提出基于全流域综合调控的“临界控制论”,可作为维持黄河健康生命的理论基础,它包括黄河流域不同层次的临界指标体系和流域水沙资源优化配置的数学模型。构建黄河流域水沙调控体系是维持黄河健康生命的技术支撑,其主要功能是增水、减沙、调节水沙过程,按黄河现有的条件,下游河道塑造和维持中水河槽的平滩流量约为4000m^3／s左右。     

基于遥感的新疆水资源适应性利用配置-调控模型研究框架

水资源适应性利用是一种适应环境变化且保障水系统良性循环的水资源利用方式,研究面向环境变化的水资源适应性利用对保障地区水安全,实现人水和谐具有重要意义。将遥感技术与和谐论理论方法相结合,建立了新疆水资源适应性利用配置-调控模型的研究框架,该模型是以人水和谐度最大为目标,以水资源-经济社会-生态环境多维临界阈值及互馈关系方程、水循环方程等边界条件为约束的面向水资源适应性利用的多维临界和谐配置-调控模型。为了实现该模型的应用,需开展基于遥感的新疆水资源-经济社会-生态环境互馈关系及演变规律、水资源适应性变化机理与适应性利用原理、水资源适应性利用理论应用规则及量化方法、基于遥感的新疆水资源适应性利用配置-调控模型、塔里木河流域水资源适应性利用配置-调控模型应用研究的相关工作。围绕上述内容,阐述了实现该模型的3个关键问题及具体的研究方法,包括遥感技术在配置调控模型中的应用;水资源适应性利用规则定量化及如何嵌入模型中;水资源适应性利用配置-调控模型如何构建。研究成果为水资源适应性利用理论方法及应用研究提供参考。     

浅析黄河水资源的可持续管理战略

为实现“以黄河水资源的可持续利用,来保障黄河流域经济、社会、环境的可持续发展”,通过分析黄河水资源的特点与开发利用中面临的缺水形势严峻、部分地区用水浪费、水污染严重、中游干流河段水库调节能力不足、水资源管理水平亟待提高等主要问题,探讨了黄河流域可持续发展系统的特点及其该系统对黄河水资源可持续利用的主要影响、黄河水资源可持续利用指标体系的概念框架以及黄河水资源可持续利用的目标管理体系．     

流域水沙资源优化配置理论与模型及其在黄河下游的应用

本文在分析流域水沙资源利用现状、水沙灾害性及水沙优化配置必要性的基础上，构建了流域水沙资源联合多目标优化配置理论框架，它由河床演变均衡稳定理论和水沙资源联合多目标优化配置理论组成，进而建立了流域水沙资源优化配置数学模型，该模型包括河床演变均衡稳定模型和水沙资源多目标优化配置模型两个子模型。应用模型计算分析了黄河下游主河槽的均衡稳定断面尺寸和输水输沙优化的临界指标，提出了强化非恒定流调水调沙、调控含沙量60～100kg/m3之间的不利水沙条件等改善小浪底水库调度运用的措施，并进一步提出了黄河下游水沙资源多目标优化配置的模式, 应用模型计算分析了不同水沙条件的水沙资源优化配置方案,为黄河下游河道的科学治理提供了新的思路。     

加强黄河水资源统一管理对策研究

水资源的自然属性和社会属性,决定了以流域为单元实施水资源统一管理的客观必要性。黄河属于资源性缺水的流域,随着流域人口的增加、经济社会的快速发展,水资源供需矛盾日益尖锐,已经成为制约流域可持续发展的瓶颈性因素。因此,必须以科学发展观为指导,从黄河流域的实际出发,建立健全水资源统一管理的体制、机制以及相关法规,强化流域管理机构水行政执行能力,注重公众参与,发挥市场机制的调节作用等,通过这些综合措施,切实加强黄河水资源统一管理,实现水资源的优化配置,以水资源的可持续利用,支撑流域及相关地区经济社会的可持续发展。     

黄河流域水资源状况及变化规律研究

通过分析黄河流域1998~2007年水资源状况,从水质和水量两方面,对比分析流域水资源变化状况,研究流域水资源变化规律。可了解黄河流域水资源变化趋势,以及水质变化情况,为制定流域可持续发展政策提供现实依据。     

变化环境下考虑物理机制的SD需水预测研究

随着气候变化与人类活动作用的加剧,流域水资源受变化环境的影响愈加显著。研究变化环境下的流域水资源系统变化特征及需水预测对支撑流域水资源管理与合理配置具有重要的指导意义。基于系统动力学原理,耦合了考虑物理机制的需水预测方法,建立水资源系统模型,以黄河流域为例,分析了多因子驱动及多要素胁迫作用下黄河流域水资源系统变化特征,采用MPI气候模式预估的未来气温、降水结果及未来流域5种不同的经济社会发展情形,预测了黄河流域2017—2030年的水资源供需演变趋势。结果表明:①黄河流域的生活需水量随着流域人口及人均用水需求的增加不断增长。随着产业结构调整,工业需水量呈现缓慢减少态势,生态及三产需水量逐年增加,农业灌溉需水量呈下降趋势;②在加强流域水资源管理力度、增加节水技术投资的前提下,保障流域经济、社会协调发展,注重发展经济的同时兼顾流域生态环境保护,满足黄河流域下一阶段的经济社会可持续发展的要求;③为保障黄河流域水资源可持续发展,实现黄河流域生态保护和高质量发展,需要调整流域水资源管理策略,提高节水程度,促进流域产业结构优化。     

新战略与规划工程下的黄河流域未来水资源配置格局研究

黄河流域人口聚集,生态、能源、粮食、矿产资源丰富,在中国战略地位显著.然而,黄河天然来水量不足,导致流域水资源供需情势严峻,黄河发展新战略与水利工程规划由此而生.厘清新形势下黄河流域未来水资源配置格局,对大型流域水资源管理和水量精细化调度具有重要意义.基于黄河流域现状水资源配置格局分析成果,解析黄河流域生态保护和高质量发展、流域相关城市群发展战略,探讨其对黄河水资源可能的影响;其次,分析黄河流域未来供需情势,提出全新的水资源配置思路,研究新战略与规划工程条件下的黄河流域未来水资源配置格局.研究成果可为全球其他流域在战略和规划工程影响下的水资源管理提供参考.     

黄河水资源管理调度现状与展望

从黄河来水、用水、时空分布、下垫面对水资源的影响等方面，分析了黄河流域水资源的特点及开发利用情况．提出了存在的问题，并阐述了应对措施。据统计，黄河水资源开发远远高于国际公认的河流开发利用率40％的警戒线。黄河河道内生态和输沙用水大量被挤占。1987年，国务院批准了黄河可供水量分配方案，黄河率先实施了以流域为单元的取水许可总量控制管理，1999年开始正式实施黄河水量统一调度。     

黄河流域水环境现状与水资源可持续利用

以水资源的可持续利用支持经济社会的可持续发展，是当今的治水思路。水资源短缺、水污染严重是黄河水资源管理中面临的主要问题。针对黄河流域水环境状况，根据可持续发展的内涵、基本点以及原则，从保护黄河水资源的角度提出了保证水资源可持续利用的具体措施：①完善黄河水资源管理法规体系；②进行流域水资源统一管理；③加强水量水质统一监测；④建立水量水质联防队伍；⑤实行水资源总量控制；⑥开展洪水资源化研究；⑦开展污染物在汇流面上的运行规律研究；⑧加强清洁生产和节水减污工作；⑨发挥水资源的经济杠杆作用；⑩加强珍惜水资源的宣传工作。