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《西安建筑科技大学》 2003年 博士论文
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城市污水再生回用系统分析及模拟预测

李梅  
【摘要】: 水资源短缺威胁着人类的生存与发展,制约着我国国民经济的发展,成为影响社会经济可持续发展的最突出问题之一,找出一条合理可行、有效的解决水资源短缺问题的出路,已是当前亟待解决的重要课题。污水的再生回用作为一条解决水资源短缺的有效途径,越来越受到世界各国的关注。本论文结合国家自然科学基金重点项目《西部干旱缺水地区水资源再生利用研究》,采用系统动力学(SD)方法对城市污水再生回用这样一个涉及到社会、经济、资源、环境等多个方面的复杂系统进行了研究。 主要研究内容和研究成果有以下几个方面: ①在水资源价值理论的基础上,对再生水资源价值理论和再生水资源价格模型进行了研究。再生水价格是影响再生水回用的一个重要因素,也是再生水走向市场和水资源实现良性循环的纽带。论文运用效用价值论、马克思劳动价值论和生态价值论对再生水资源的价值进行了研究,论证了再生水资源是具有价值的。构建了再生水资源的影子价格模型、边际机会成本模型、模糊数学价格模型和成本价格模型,建立了再生水资源的成本价格模型,并探讨了再生水定价的影响因素和发展趋势。 ②用系统论方法对城市污水再生回用系统进行了分析,建立了污水再生回用系统模型。在此基础上对污水再生回用系统的社会、环境和经济等方面的影响因素进行了讨论,定性分析了人口、居民意识、法律法规、城市规划、区域特点和经济状况等因素与污水再生回用的关系。提出了污水再生回用系统构成的体系和层次,将系统划分为再生水需水系统、再生水供水系统、城市供需水系统三个子系统,并对每个子系统进行了三级子系统的划分。探讨了再生水回用于各方向的可行性,对污水再生回用系统的多层次、复杂、时变、多重反馈等特点进行了分析讨论。 ③首次应用系统动力学的研究方法,建立了城市污水再生回用系统动力学模型(SD模型)。具体包括:以城市市区为边界,确定了模型的主要变量为再生水回用量、再生水可替代量、城市缺水量、GDP、人口和工业产值等;以子系统为子模块,根据系统中重要因素的因果关系和主要状态变量的反馈回路,分析了模型结构和行为特点;确立了变量之间的函数 摘要 关系式:给出了模型中有关参数的计算方法,如万元产值用水t灰色系统GM(l,l)预测 模型、用户接受程度的权重值计算方法等;并对直观检验、运行检验、灵敏度分析等模型有 效性检验方法应用于该SD模型作了分析。. ④将SD模型用于西宁市的污水回用规划中,对西宁污水再生回用系统的发展趋势进 行了中、长期预测。模型运行结果良好,说明了模型具有实用性。通过不同方案的运行结果 比较,论文给出了西宁市污水再生回用的推荐方案。此方案预测结果,到2020年西宁城市 GDP为434亿元,工业产值为861亿元,污水二级处理率为78%,污水回用率为51%,再 生水回用量为%34万耐。利用再生水后,城市缺水状况得以缓解,节约了淡水资源,促进 了城市的经济发展。论文还讨论了用户接受程度对系统的影响,表明污水回用需要公众的支 持和鼓励。最后论文指出西宁污水处理和回用工程的建设应该与城市经济协调发展,有一个 循序渐进的过程。城市污水再生回用系统sD模型具有通用性,通过适当调整输入参数即能 用于其它城市的污水回用规划中。


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