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《西安理工大学》 2006年
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复杂系统水资源合理配置理论与实践

陈南祥  
【摘要】: 水资源合理配置研究是目前水科学研究的热点之一,对复杂水资源系统的认识及描述方法等理论研究还不能适应实践的要求。本文针对复杂系统水资源动力学特征、水文水资源要素预测和水资源合理配置等问题进行了系统研究,主要开展了复杂系统水资源动力学特征分析的理论与方法、水文水资源要素预测模型、复杂系统水资源配置的理论与方法、水资源配置优化模型与模拟模型的有机耦合技术和耦合模型等的研究,并应用于南水北调中线工程河南受水区水资源合理配置,取得了如下主要成果: (1)完善了复杂系统水资源动力学特征分析的理论体系,运用混沌理论和相空间重构技术,探讨了水资源系统的混沌现象,提出了水资源系统动力学特征的测度,即:Hurst指数、Kolmogorov熵、Lyapunov指数、关联维数。并以南水北调中线工程河南受水区为例,系统地研究大气降水子系统、地表水子系统、浅层地下水在系统和深层地下水子系统的动力学特征,给出了各子系统的分形特征、复杂程度和演化规律,各子系统动力学特征指标和水循环之间的定性关系。 (2)提出了水文水资源要素预测的相空间重构神经网络预测模型、加权一阶局域法多步预测模型和偏最小二乘回归神经网络预测模型,并将模型应用于南水北调中线工程河南受水区的水文水资源要素的预测,取得了较满意的结果。 (3)完善了复杂系统水资源配置的理论与方法,建立了复杂系统水资源多目标优化配置模型。将大系统分解协调理论和遗传算法相结合,较好地解决了复杂系统水资源中多水源多用户多目标配置模型的求解问题。从水资源合理配置的任务、原则、目标出发,研究了水资源配置模拟模型与优化模型的优点和不足,提出了水资源配置优化模型与模拟模型的有机耦合技术,通过优化与模拟模型的不断反馈和调整,可获得不同水平年、不同频率条件下的水资源合理配置方案。 (4)将本文提出的复杂系统水资源合理配置理论与方法应用于南水北调中线工程河南受水区的水资源合理配置研究。将优化与模拟的优点相结合,生成由优化模型和模拟模型组成的模型系统,克服单一模型由于过分概化造成的失真和成果得不到有效验证的缺陷。优化和模拟有机耦合的应用,实现了水资源合理配置时间和空间的有机耦合,得出符合实际、具有可操作性的合理配置结果。耦合模型系统,描述复杂问题更真实、灵活、简单、便于修改,有利于进行交互式程序分析是今后水资源配置研究的一个发展方向。
【学位授予单位】:西安理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TV213.4

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