系统动力学在水资源管理中的应用

系统动力学是以反馈控制理论为基础，以仿真技术为手段，研究复杂社会经济系统的定量方法，目前已广泛地应用于可持续发展研究、水资源开发利用及承载力方面、水资源规划、城市水环境和环境经济中等方面的研究．文中在对系统动力学应用有关文献阅读的基础之上，对系统动力学应用的领域和方法进行了分类、归纳和整理，为系统动力学的进一步应用提供信息。     

系统动力学在国内水资源研究领域的应用综述

在简要介绍系统动力学概念和特点的基础上，综述了系统动力学在国内水资源承载力、水资源规划、水资源配置、水资源管理、水资源安全模拟、城市需水预测以及水环境评价方面的应用研究现状，展望了系统动力学在水资源方面的未来研究趋势和发展方向。     

系统动力学方法在水资源系统中的研究进展述评

系统动力学方法具有反馈控制理论在水资源系统的动态变化及系统运行的因果机制分析中优势显著。本文简要介绍了系统动力学方法的特点及发展历程,随后从水量、水质和水生态3方面系统地分析评述了系统动力学方法在水资源系统研究中的应用及其进展状况,指出系统动力学方法能很好地适应水资源系统自身特点和发展趋势,并提出了系统动力学方法在未来水资源系统研究中的发展趋势主要包括扩展研究尺度,关注水资源系统的复杂性,聚焦自然—人工复合系统和注重方法耦合互补等方面。     

协调模式下的吐鲁番地区水资源合理供求模式

系统动力学基于系统理论,能够将用水子系统和供水子系统纳入到水资源供需系统中,并且可以分析每个子系统中各因素的变化对于整体系统的影响。而系统动力学软件Stella可以通过情景模拟来预测水资源供需的发展趋势。运用系统动力学的方法,结合吐鲁番社会经济发展和生态需水的实际情况,构建了吐鲁番水资源供需系统模型,设定四种不同的情景,仿真模拟了2013年-2030年吐鲁番地区水资源供需变化趋势,进而对该地区水资源供需平衡进行分析。研究结果表明:为实现水资源的优化利用,保证吐鲁番地区的可持续发展,还必须加大水利建设,增加水利投资,进一步实施节水措施,巧妙合理的利用水资源。     

协调模式下的吐鲁番地区水资源合理供求模式分析

系统动力学基于系统理论,能够将用水子系统和供水子系统纳入到水资源供需系统中,并且可以分析每个子系统中各因素的变化对于整体系统的影响.而系统动力学软件Stella可以通过情景模拟来预测水资源供需的发展趋势.运用系统动力学的方法,结合吐鲁番社会经济发展和生态需水的实际情况,构建了吐鲁番水资源供需系统模型,设定四种不同的情景,仿真模拟了2013年-2030年吐鲁番地区水资源供需变化趋势,进而对该地区水资源供需平衡进行分析.研究结果表明:为实现水资源的优化利用,保证吐鲁番地区的可持续发展,还必须加大水利建设,增加水利投资,进一步实施节水措施,巧妙合理的利用水资源.     

基于SD模型的水资源承载力计算理论研究 --以青海共和盆地水资源承载力研究为例

从水资源承载力计算的研究现状入手,采用系统动力学仿真模型（SDMWRCCB,简称SD模型）进行水资源承载力定量计算。在对该方法建模思路以及对共和盆地水资源环境系统构成分析的基础上,建立了共和盆地水资源承载力模型,该模型的建立为进一步进行共和盆地水资源承载力的定量研究提供了必要的手段。     

基于系统动力学的江苏省水资源承载力的仿真与控制

为了研究江苏省水资源承载力,运用系统动力学方法,构建了江苏省水资源承载力系统动力学模型,并设计4种方案模拟2013-2020年江苏省水资源承载力水平,选取供需差和COD排放总量作为评价指标评价江苏省水资源承载力。结果表明:江苏省水资源承载力在近几年不能满足社会经济发展需求,方案4可以有效解决江苏省水资源供需矛盾问题,并提出解决江苏省水资源承载力不足问题的对策,即应充分应用科学技术,综合考虑开源、节流、产业结构调整和水污染控制。     

基于系统动力学的山东省水资源可持续发展模拟

针对山东省水资源短缺的现状和水资源系统所具有的复杂系统特征,采用系统动力学方法,建立了山东省水资源承载力系统动力学模型(SD),模拟山东省2001～2020年水资源承载能力的动态变化,通过对模拟结果的比较,提出了山东省水资源可持续发展的优化方案:在建设生态省的前提下,将山东省的经济增长速度控制在12%以内,污水处理率和回用率分别提高到90%和30%,开源与节流并重.     

海南岛南渡江流域水资源安全系统影响机理及演变研究

水资源是区域可持续发展的重要部分,当前流域水资源问题频发,研究水资源安全系统影响机理及演变可为流域水资源管理提供参考.应用系统动力学(SD)方法建立南渡江水资源安全系统模型,探索系统的制约因素及其主要驱动因子变化时系统的反馈结果.结果表明:(1)水资源安全系统的主要制约因素为经济受COD排放的影响和缺水程度,前者主要驱...     

基于SD模型的保定市主城区水资源供需模拟

依据保定市主城区水资源供需特点和经济社会发展现状,以实现水资源供需平衡为目标,构建了水资源系统供需系统动力学模型.通过分析水资源供需比敏感参数,设计5种不同参数调控方案.通过对比不同方案的模拟结果得出,采用节水控制和产业结构调整相结合的方式,是改善保定市主城区水资源供需平衡的最佳发展模式,并进一步提出该区域水资源与经济...     

上海市未来综合生活用水需求量预测及节水对策

运用系统动力学方法分析上海市未来综合生活用水量各变量之间的复杂关系,构建上海市未来综合生活用水需求量的系统动力学模型,预测上海市未来综合生活用水量的变化态势,进一步探讨水资源调控的关键环节和措施。这些预测和探讨旨在帮助提高上海市水资源可持续利用的规划和管理水平,也为中国其他发达城市或快速城市化地区的水资源规划和管理提供借鉴。     

区域水资源承载力研究现状与发展趋势

从水资源的概念和研究现状入手,引出了水资源安全的度量——区域水资源承载力的研究分析。在对当前研究中提出的区域水资源承载力概念、内涵、特性、指标体系分析说明的基础上,进一步对目前区域水资源承载力的主要研究方法、研究现状、研究中存在的问题进行阐述,最后指出了区域水资源承载力研究的发展趋势,为区域水资源承载力的进一步的研究提供参考。     

基于SD-BC方法的郑州市水安全量化研究

随着经济社会快速发展,许多城市水资源供需矛盾日益尖锐,并引发严峻的水安全问题。以郑州市为研究对象,开展郑州市水安全量化研究。首先,在对城市水安全影响因素分析的基础上,通过供-用-耗-排水等人事活动将社会、经济、生态环境等子系统有机联系起来描绘水安全系统,进而构建了城市水安全系统框架体系;其次,将系统动力学方法(System Dynamic,SD)与反馈机制(Backcasting,BC)相结合,建立了耦合水资源系统、社会经济系统和生态环境系统的水安全系统的SD-BC仿真模型;最后,根据郑州市水资源条件与城市社会经济发展的情况,以2014年为基准年对2015—2025年的水安全系统状况进行模拟预测,并评价郑州市水安全度大小,提出水安全保障措施建议,为优化配置水资源、保障城市水安全提供理论依据。     

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。     

基于SD模型的中山市水安全系统调控措施研究

水资源是维系社会经济可持续发展的关键,如何协调社会经济发展与区域水安全是水资源管理的重点。以中山市为研究对象,在已建立的水安全系统动力学模型的基础上,分析了水资源特征及其演变规律,并进一步采取相关调控措施。经对比,较常规发展模式,综合调控发展下的水资源供需缺口消失、污水排放量最大下降幅度约达19%、COD排放量下降幅度约达5%、COD入河量对经济影响下降幅度增加3%左右。结果表明,政府在水资源管理中可通过采取一系列调控措施,进而避免因城市发展所带来的水安全问题。     

清远市水资源承载力系统动力学模拟

针对清远市因经济飞速发展造成的水资源承载力的显著变化和"十三五"规划纲要中水资源相关指标的巨大压力,在综合考虑水资源需求、水污染程度和水资源供给等影响因素的情况下,建立了清远市水资源承载的系统动力学模型(SD),通过该模型设计了四种发展方案对清远市"十三五"期间的水资源承载力进行预测和分析,并进一步分析比较得出一个经济和环境协调发展的最优方案,从而为决策者提供了科学的决策依据。     

基于系统动力学的十堰市水资源供需特性研究

以十堰市为研究对象,基于系统动力学原理,运用Vensim软件,在分析十堰市水资源开发利用现状的基础上,综合考虑社会、经济、水资源等子系统,建立十堰市水资源供需系统动力学模型,定量模拟研究区内水资源供需状况。设计了3种情境下水资源开发利用模拟方案,预测未来水资源的供需形势,进行研究区水资源供需特性分析。结果表明模拟期内十堰市水资源供需矛盾突出,按照现状发展,未来阶段内十堰市的水资源供需缺口逐步加大,而通过调整产业结构,提高各部门用水效率,提高水资源开发投资,水资源供需缺额降低。为保证十堰市水资源的可持续发展,建议提高社会各行各业的用水效率、节水水平和水资源重复利用率,同时加大水利投资,提高水资源开发利用率。     

城市水资源循环利用的多情景系统模拟分析

城市水资源的循环利用对于缓解供水压力具有重要意义.在进行城市水资源系统循环分析的基础上,采用系统动力学方法,对各种水资源循环利用情景进行了量化模拟分析.在水资源自然循环中,生产用水增长率为1％时,水资源供给量均大于需求量;而生产用水增长率为10％时,2019～2021年缺水量从9.74×102 t快速增加到1.33×1...     

基于CAS范式的水资源系统复杂性分析

分析了复杂性定义与特征,揭示复杂性的主、客体本质。指出水资源系统也具有主、客体本质,复杂性是水资源系统的一个重要特征。结合复杂适应系统对涉及到经济、环境、人文和水资源规划等多方面的水资源系统进行分析研究。将水资源系统看成是由若干个相对独立的有适应性的个体所组成的一个有层次的网络体系,用定量与定性相结合的方式得到系统的演化规律。建立流域级的水资源复杂适应性系统模型对于研究水资源管理和维持生态平衡等都能起到直接的推动作用。     

苏南丘陵地区水-社会经济-生态耦合系统仿真模拟研究

基于系统科学、可持续发展思想的指导，综合运用系统动力学、运筹学、经济学、水文学等理论和方法，对地处苏南丘陵地区的句容市的水—社会经济—生态耦合系统进行了系统概化和仿真分析研究，建立了苏南丘陵地区水资源系统与社会经济及生态环境系统相互作用的水—社会经济—生态耦合系统仿真模拟的系统动力学模型。通过对多种水资源调控策略的仿真结果的分析，得到了句容市水资源调控的最优策略，提出了句容市水资源调控战略的重点在于加大各部门节水力度、提高用水效率以及加大污水处理力度，改善水生态环境，从而为实现区域水—社会经济—生态耦合系统的可持续发展提供科学的决策依据。