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基于不确定性理论的洞庭湖水资源系统分析

王玲玲  
【摘要】: 洞庭湖是我国的第二大淡水湖,具有调节江河径流、沟通航运、繁衍水产和改善生态环境等多种功能。然而,随着经济和社会的发展,洞庭湖湖区的洪涝灾害加剧,水资源系统中水污染及生态环境问题日益突出,已成为湖区社会经济发展的制约因素。目前国内外学者对洞庭湖的研究多停留在泥沙迁移、生态系统服务功能、洪涝灾害、湿地及水生生物、洪道开挖技术等方面的研究,系统科学研究洞庭湖水资源仍是一个较新的领域。因此,系统分析洞庭湖水资源时空分布特征及成因分析,探讨不确定性因素对水资源预测的影响,为科学利用洞庭湖水资源提供决策指导和技术支撑十分必要和紧迫。本文诠释了不确定性理论内涵,探讨了洞庭湖水资源的评价、预测和污染控制规划理论和方法,主要工作和创新点如下: 1基于不确定性多属性分析理论的水资源评价 不确定性多属性模型是基于灰色评价模型的基础上衍生而来的一中综合考虑多种属性的判别模型。研究根据洞庭湖的管理现状,建立的水质评价多属性模型对洞庭湖水质现状进行分析研究、构建水资源保障能力分析模型对洞庭水量进行分析研究。评价结果表明洞庭湖水质状况不容乐观、水资源利用率不高,区域缺水状况仍然存在。 2考虑不确定性因素影响的洞庭湖水资源时间序列分析 研究选取时间序列模型分析洞庭湖水位和水资源承载力动态变化规律,分析洞庭湖水资源年际变化趋势特征、年内变化的周期特征以及不确定性因素的贡献率变化特征,并对模型的预测结果进行不确定性因素影响分析。 3洞庭湖水资源现状成因分析 特殊的地理位置、区域气候变迁、人类对下垫面的改造等因素决定了洞庭湖水资源、水环境的时空分布的差异性,研究着重分析了三峡工程、洞庭湖疏浚工程和“平垸行洪、移民建镇”工程对洞庭湖水资源的影响。 4基于不确定性理论和径向基神经网络模型的洞庭湖水资源预测分析 基于向空间重构理论思想,采用最大Lyapunov指数法确定洞庭湖水位序列的混沌特性,利用混沌RBF神经网络对洞庭湖水资源进行预测分析,并定量分析不确定性因素对混沌预测精度的影响。分析结果表明,降低监测误差是精确预测的必要条件之一。 5基于不确定性理论的洞庭湖湘江长沙段水污染控制多目标优化 研究以提高经济效益、加强地表水资源保护及控制水域水质作为目标,建立了水污染控制系统多目标综合规划模型。模型定量地协调了水污染控制系统中经济、社会和环境之间的关系,为得到合理的综合规划方案提供了科学的依据。研究引入模糊优化理论,在此提出了模糊遗传算法,并用于解决水污染控制系统的多目标规划模型。 6考虑不确定性因素影响的洞庭湖滨水城市污水处理工艺选择 针对不确定性多属性决策优选法在应用中存在的如何将灰数科学白化的问题,建议将多位专家意见以区间数的形式给出,利用满意区间上的专家满意的上下阈,建立综合决策矩阵。以长沙市生活小区污水处理设施的选择为例,结合小区域污水处理厂拥有多目标与目标矛盾性、稳定性和不确定性的特点,通过专家意见规范化处理,利用综合决策矩阵比较,最终获得问题的最优解。实验证明,改进的不确定性多属性决策方法既省去了烦琐的计算步骤,又减少了决策者在决策过程中承担的风险,具有较高的实用价值。


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1 王玲玲;基于不确定性理论的洞庭湖水资源系统分析[D];湖南大学;2008年
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