變化環(huán)境下水資源適應(yīng)性管理模式研究.pdf

1、變化環(huán)境下水資源適應(yīng)性管理模式是一個(gè)涉及水資源學(xué)科、系統(tǒng)科學(xué)和信息科學(xué)等多學(xué)科交叉的科學(xué)問題,該模式針對因氣候變化和人類活動等變化環(huán)境的影響引起的水資源系統(tǒng)和水資源管理的復(fù)雜性和不確定性,基于現(xiàn)行水資源管理和適應(yīng)性管理理論提出,以變化環(huán)境下水資源要素變化規(guī)律與影響機(jī)理、水資源管理模型與評價(jià)方法,以及支撐水資源適應(yīng)性管理模式的決策支持系統(tǒng)為主要研究內(nèi)容,為分析水資源系統(tǒng)和水資源管理的復(fù)雜性和不確定性提供新的解決思路和技術(shù)支撐。
　　

2、論文的主要研究成果和結(jié)論如下:
　　(1)提出了適應(yīng)變化的水資源適應(yīng)性管理新模式。針對變化環(huán)境引起的水資源系統(tǒng)的變化,在水資源管理和適應(yīng)性管理理論基礎(chǔ)上提出應(yīng)對變化環(huán)境下水資源系統(tǒng)復(fù)雜性、動態(tài)性和不確定性等特征的水資源適應(yīng)性管理模式。該模式根據(jù)綜合集成思想,采用現(xiàn)代管理理論和信息技術(shù)建立與物理世界中復(fù)雜水資源系統(tǒng)相對應(yīng)的決策支持系統(tǒng),將人的思維融入到水資源管理過程中,人機(jī)交互,輔助決策,以期提高變化環(huán)境下水資源管理決策水平。結(jié)果表

3、明:該模式較好地將海量異構(gòu)的水資源數(shù)據(jù)信息化和知識化,將抽象的水資源系統(tǒng)具體化和形象化,將復(fù)雜的水資源管理問題簡單化和主題化,將繁瑣的水資源管理決策流程化和組件化,提高人適應(yīng)變化環(huán)境的水資源管理水平和應(yīng)對能力。
　　(2)分析了變化環(huán)境下氣象水文要素時(shí)空變化特征。在系統(tǒng)分析降雨、溫度和潛在蒸發(fā)量等氣象水文要素周期與時(shí)空差異性基礎(chǔ)上,探究變化環(huán)境下水資源要素的主特征,從復(fù)雜無序的氣象水文數(shù)據(jù)中找出變化規(guī)律,并對其進(jìn)行歸因分析。結(jié)果顯

4、示:研究區(qū)域內(nèi)季節(jié)性降雨和溫度呈現(xiàn)明顯的周期性和時(shí)空差異性,未來情景下全球氣候模型對降雨和溫度的模擬預(yù)估能夠?yàn)樗Y源規(guī)劃和管理提供參考。
　　(3)建立了降雨植被及其影響因素之間相關(guān)關(guān)系與預(yù)測模型。針對降雨在時(shí)空尺度上的變化規(guī)律,分析季節(jié)性降雨和7個(gè)全球氣候異常因子之間的線性和非線性關(guān)系。采用合成分析方法研究氣候異常因子極端模式、位勢高度和風(fēng)速場對降雨的影響機(jī)理。建立了海溫-降雨,降雨(溫度)-植被狀況之間的線性和非線性預(yù)測模型。

5、結(jié)果表明:季節(jié)性降雨和氣候異常因子在年際和年代際尺度上表現(xiàn)出復(fù)雜且不穩(wěn)定的相關(guān)性,并隨時(shí)間與頻率變化。冬季降雨受到氣候異常因子的影響最大,而且受到厄爾尼諾(Ni?o3),太平洋年代際振蕩(PDO)和太平洋/北美洲指數(shù)(PNA)的影響比其余氣候異常因子要大。
　　(4)實(shí)現(xiàn)了變化環(huán)境下部分水資源管理問題的評價(jià)與決策。針對變化環(huán)境下水資源系統(tǒng)的不確定性和脆弱性,建立了多尺度、多指標(biāo)和多模型組合的水資源評價(jià)與決策方法體系,降低因模型及評

6、價(jià)方法的單一、適用性以及自身的缺陷產(chǎn)生誤差。結(jié)果表明:取用水戶節(jié)水治污決策博弈模型融入了人的行為和思維,提供了不同范式的水資源管理決策服務(wù);多模型組合洪澇災(zāi)害脆弱性評價(jià)有效地降低了因模型單一引起的不確定性;不同指標(biāo)對干旱的識別結(jié)果類似,但存在差異,敏感性分析顯示降雨和溫度的變化直接影響干旱的強(qiáng)度、歷時(shí)和發(fā)生的頻率。
　　(5)設(shè)計(jì)并開發(fā)了支撐水資源適應(yīng)性管理模式的決策支持系統(tǒng)(WRAM-DDS)。為水資源管理提供了集數(shù)據(jù)融合與管理

7、、可視化服務(wù)環(huán)境和應(yīng)用支撐平臺為一體的決策支持系統(tǒng),采用大數(shù)據(jù)理論,充分挖掘變化環(huán)境下海量水資源數(shù)據(jù)的隱藏價(jià)值,在信息集成、應(yīng)用集成和門戶集成基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合集成。通過模塊化設(shè)計(jì),組件化開發(fā),知識圖應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)向信息的轉(zhuǎn)化、信息到知識的轉(zhuǎn)變、以及知識的積累,為水資源管理應(yīng)用服務(wù)。結(jié)果表明:基于WRAM-DSS的水利大數(shù)據(jù)處理模式、DIKW(數(shù)據(jù)、信息、知識、智慧)集成模型、水利數(shù)字地球、按需計(jì)算服務(wù)以及綜合集成研討等應(yīng)用服務(wù),在加強(qiáng)對物

8、理世界變化環(huán)境和水資源系統(tǒng)理解的同時(shí),提高應(yīng)對變化環(huán)境的水資源適應(yīng)性管理水平。
　　(6)提供了3個(gè)典型的水資源適應(yīng)性管理應(yīng)用服務(wù)。在WRAM-DSS的數(shù)據(jù)融合與管理、可視化服務(wù)環(huán)境和應(yīng)用支撐平臺基礎(chǔ)上,將水資源管理中的數(shù)據(jù)資源、模型與方法,管理過程和決策方案等主題化、組件化、形式化和知識可視化,為防汛抗旱、水資源短缺、突發(fā)水污染事件等水資源管理問題提供適應(yīng)性對策和輔助決策的組件化應(yīng)用服務(wù)。實(shí)證表明:WRAM-DSS能夠?yàn)樗Y源管