復(fù)雜系統(tǒng)水資源合理配置理論與實踐——以南水北調(diào)中線工程河南受水區(qū)為例.pdf

1、水資源合理配置研究是目前水科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一,對復(fù)雜水資源系統(tǒng)的認(rèn)識及描述方法等理論研究還不能適應(yīng)實踐的要求。本文針對復(fù)雜系統(tǒng)水資源動力學(xué)特征、水文水資源要素預(yù)測和水資源合理配置等問題進(jìn)行了系統(tǒng)研究,主要開展了復(fù)雜系統(tǒng)水資源動力學(xué)特征分析的理論與方法、水文水資源要素預(yù)測模型、復(fù)雜系統(tǒng)水資源配置的理論與方法、水資源配置優(yōu)化模型與模擬模型的有機(jī)耦合技術(shù)和耦合模型等的研究,并應(yīng)用于南水北調(diào)中線工程河南受水區(qū)水資源合理配置,取得了如下主要成果:

2、(1)完善了復(fù)雜系統(tǒng)水資源動力學(xué)特征分析的理論體系,運(yùn)用混沌理論和相空間重構(gòu)技術(shù),探討了水資源系統(tǒng)的混沌現(xiàn)象,提出了水資源系統(tǒng)動力學(xué)特征的測度,即:Hurst指數(shù)、Kolmogorov熵、Lyapunov指數(shù)、關(guān)聯(lián)維數(shù)。并以南水北調(diào)中線工程河南受水區(qū)為例,系統(tǒng)地研究大氣降水子系統(tǒng)、地表水子系統(tǒng)、淺層地下水在系統(tǒng)和深層地下水子系統(tǒng)的動力學(xué)特征,給出了各子系統(tǒng)的分形特征、復(fù)雜程度和演化規(guī)律,各子系統(tǒng)動力學(xué)特征指標(biāo)和水循環(huán)之間的定性關(guān)系。(2

3、)提出了水文水資源要素預(yù)測的相空間重構(gòu)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型、加權(quán)一階局域法多步預(yù)測模型和偏最小二乘回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型,并將模型應(yīng)用于南水北調(diào)中線工程河南受水區(qū)的水文水資源要素的預(yù)測,取得了較滿意的結(jié)果。(3)完善了復(fù)雜系統(tǒng)水資源配置的理論與方法,建立了復(fù)雜系統(tǒng)水資源多目標(biāo)優(yōu)化配置模型。將大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)理論和遺傳算法相結(jié)合,較好地解決了復(fù)雜系統(tǒng)水資源中多水源多用戶多目標(biāo)配置模型的求解問題。從水資源合理配置的任務(wù)、原則、目標(biāo)出發(fā),研究了水資源

4、配置模擬模型與優(yōu)化模型的優(yōu)點(diǎn)和不足,提出了水資源配置優(yōu)化模型與模擬模型的有機(jī)耦合技術(shù),通過優(yōu)化與模擬模型的不斷反饋和調(diào)整,可獲得不同水平年、不同頻率條件下的水資源合理配置方案。(4)將本文提出的復(fù)雜系統(tǒng)水資源合理配置理論與方法應(yīng)用于南水北調(diào)中線工程河南受水區(qū)的水資源合理配置研究。將優(yōu)化與模擬的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合,生成由優(yōu)化模型和模擬模型組成的模型系統(tǒng),克服單一模型由于過分概化造成的失真和成果得不到有效驗證的缺陷。優(yōu)化和模擬有機(jī)耦合的應(yīng)用,實現(xiàn)了