區(qū)域水資源-需水量預(yù)測與可持續(xù)利用評價(jià)

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1、河海大學(xué)碩士學(xué)位論文純凈水維持生活；6月，安徽巢湖北岸的煙墩至義城沿岸，藍(lán)藻暴發(fā)，沿岸邊水域呈翠綠色、粘稠狀，惡臭；7月，因地面水廠取水口遭受新沂河上游不明污染源污染，江蘇省沭陽縣城區(qū)供水系統(tǒng)被迫關(guān)閉，城區(qū)20萬人斷水40小時(shí)。據(jù)環(huán)保總局監(jiān)測，2005年全國七大水系的411個(gè)地表水監(jiān)測斷面中有27％的斷面為劣v類水質(zhì)，全國約二分之一的城市市區(qū)地下水污染嚴(yán)重，一些地區(qū)甚至出現(xiàn)“有河皆干、有水皆污”的現(xiàn)象。(2)水資源過度開發(fā)，造成對生態(tài)環(huán)境的破壞。全國水資源的開發(fā)利用率1997年為19．9％，不算很高，但地區(qū)間很不平衡。黃河、淮河、海河開發(fā)利用率都超過50％，其中海河

2、已近90％。有些內(nèi)陸河的開發(fā)利用率超過了國際公認(rèn)的合理限度。由于地下水的持續(xù)超采，使不少地區(qū)地面沉陷，海水入侵。在黃淮海流域，由于水資源的過度開發(fā)，造成海河流域的河湖干涸，黃河下游經(jīng)常斷流，甚至淮河中游在1999年也出現(xiàn)了歷史上罕見的斷流現(xiàn)象。(3)水資源的緊缺與用水的浪費(fèi)并存。每年我國因缺水造成的經(jīng)濟(jì)損失超過洪澇災(zāi)害。許多地區(qū)由于缺水，造成工農(nóng)業(yè)爭水、城鄉(xiāng)爭水、地區(qū)之間爭水、超采地下水和擠占生態(tài)用水。但與此同時(shí)，用水效率不高、用水嚴(yán)重浪費(fèi)的現(xiàn)象也普遍存在。全國農(nóng)業(yè)灌溉水的利用系數(shù)平均約為O．45，而先進(jìn)國家為O．7～0．8。全國多數(shù)城市用水器具和自來水管網(wǎng)的浪費(fèi)損

3、失率在20％以上，工業(yè)萬元產(chǎn)值用水量，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國家。這些問題日益突出，如何保持水資源的可持續(xù)發(fā)展是擺在我們面前的首要問題。水利部部長陳雷在中國水利學(xué)會(huì)2007年年會(huì)報(bào)告上提出了可持續(xù)發(fā)展治水思路的基本要求，即“要堅(jiān)持水資源可持續(xù)利用，通過對水資源的合理開發(fā)、高效利用、綜合治理、優(yōu)化配置、全面節(jié)約、有效保護(hù)和科學(xué)管理，滿足飲水安全、防洪安全、糧食安全、經(jīng)濟(jì)發(fā)展用水安全、生態(tài)用水安全，以水資源的可持續(xù)利用保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展?！彼?，開展水資源可持續(xù)利用理論的研究對我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的應(yīng)用前景，對促進(jìn)我國人口、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展具有重

4、要的意義【3】。1．2國內(nèi)外研究進(jìn)展1．2．1需水量預(yù)測的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀20世紀(jì)60年代以來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，許多國家用水量急劇上升，甚至出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的水危機(jī)，于是需水量預(yù)測得到各個(gè)國家的廣泛和高度的重視【2l。1968年美國完成了第一次國家水資源評價(jià)，研究了美國水資源的現(xiàn)狀，給出了2第一章緒論需水預(yù)測成果。1975年在第二次評價(jià)中綜合考慮了水污染、水資源量等因素以及節(jié)水措施，使預(yù)測結(jié)果與目前美國實(shí)際用水量很接近。日本從上世紀(jì)六十年代開始，把需水預(yù)測作為國土規(guī)劃的一個(gè)重要依據(jù)，每十年進(jìn)行一次。蘇格蘭自70年代開始，分別1973于、1984、1994年進(jìn)行了三次水資

5、源規(guī)劃，在1994年的規(guī)劃中，對需水量的預(yù)測值和實(shí)際值做了對比，預(yù)測結(jié)果與實(shí)際值比較接近【4】。1981年DRGalla曲er對澳大利亞的需水量模型進(jìn)行了研究【5】。1986年，Rllmelh越等人在多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上提出BP算法，解決了多層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)問題。BP網(wǎng)絡(luò)是目前最常用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，國外近年來也有學(xué)者利用BP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行需水量預(yù)測【6】。1990年，Mya等根據(jù)降水量、水價(jià)、人口、收入等影響因子與需水量之間的相關(guān)關(guān)系，建立了需水量預(yù)測的對數(shù)和半對數(shù)回歸模型，并應(yīng)用于美國的得克薩斯州進(jìn)行預(yù)測，取得了較好的效果。1992年，砌chadN．Pahne【_7】提出

6、了非線性回歸模型，將氣溫和降水量等氣候因素考慮進(jìn)去，充分考慮了用水量的變化特點(diǎn)。2003年，Joseph舢como等【8J建立了Wate硒AP2用水模型，分別預(yù)測生活、農(nóng)業(yè)、工業(yè)需水量，該模型考慮了國民收入、用水效率及降雨天數(shù)等影響因素。我國需水量預(yù)測工作在90年代以后得到了長足的發(fā)展。1998年，呂謀、趙洪賓等【9】利用季節(jié)指數(shù)平滑法進(jìn)行需水量預(yù)測。2002年，李曉峰等㈣采用層次分析和自回歸模型對城市生活需水量進(jìn)行預(yù)測，模型精度較高。杜國明【ll】利用改進(jìn)的快速二階神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法預(yù)測用水量。劉洪波等【12】采用三角函數(shù)法預(yù)測需水量。2004年，阮本清，魏傳江【13】

7、在《首都水資源安全保障體系建設(shè)》中，建立了水資源農(nóng)業(yè)生產(chǎn)函數(shù)、工業(yè)生產(chǎn)函數(shù)、及城鎮(zhèn)居民生活蓄水函數(shù)。王弘宇、馬放等【14j建立了灰色新陳代謝GM(1，1)模型，該模型一方面繼承了常規(guī)GM(1，1)模型的優(yōu)點(diǎn)，另一方面它能夠?qū)⑦M(jìn)入系統(tǒng)的擾動(dòng)因素及時(shí)考慮進(jìn)去。劉勇鍵，沈軍等【l5】針對BP網(wǎng)絡(luò)收斂速度慢，易陷入局部極小的問題，提出了改進(jìn)的基于遺傳一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的需水量預(yù)測模型。2005年，劉俊良等【l6】應(yīng)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型預(yù)測城市生活需水量。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型可以在缺乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、難以建立表達(dá)式的情況下進(jìn)行預(yù)測，它通過對系統(tǒng)反饋機(jī)制作用進(jìn)行分析建立模型，分析過程復(fù)雜，工作量極