变化环境下石羊河流域用水结构的演变及其模拟
【摘要】：
水资源是制约干旱区发展的关键因素,其合理利用是解决干旱区生态和贫困问题的根本出路。石羊河流域是我国西北干旱区水资源短缺和生态环境问题最严重的内陆河流域,研究该流域用水结构的演变及其模拟对制定流域宏观经济发展规划、水资源规划以及水资源合理配置等具有重要的指导意义。
本文引入信息熵理论分析近年来石羊河流域用水结构的演变,运用因子分析法研究导致用水结构演变的驱动力因子。在此基础上,分别建立了用水结构及用水总量的GM(1,1)模拟模型及人工神经网络模拟模型,预测未来不同情景下用水结构的演变以及用水总量的变化,并对农业的净灌溉需水量进行了驱动力因子分析及需水量预测。
对石羊河流域用水结构的分析表明,农业用水量是总用水量的主要组成部分,2006年农业用水占总用水量的88.12%。总用水量与农业用水量近年来无明显增加趋势。用水结构演变的信息熵表明,金昌市信息熵高于全流域和武威地区,且信息熵呈明显的增加趋势,而武威市以及全流域的用水结构信息熵演变趋势不明显。社会经济、农业面积以及气候因子是用水结构演变的主要驱动力因子。
用水结构灰色系统GM(1,1)模型的预测结果表明,未来农业用水量减少,工业用水量增加,居民生活用水量增加显著。相应的各部门用水比例由2003年的89.93:5.54:4.51变化为2020年的84.38:6.68:8.95。预测总用水量从2006年到2020年增加0.66亿m~3。基于现状发展水平下相应的人工神经网络BP模型预测结果表明,总用水量变化平稳,农业用水量有所下降,工业用水增长缓慢,居民生活用水增加明显。相应的各个部门用水比例为88.79:6.29:4.92。2020年总用水量预测值为27.79亿m~3,与现状总用水量持平。
农业净灌溉需水量的驱动力因子是农业规模因子、农业面积因子和气候因子。不同情景下的农业净灌溉需水量人工神经网络BP模型预测结果表明,2020年比2003年相比,情景一(现状发展水平)农业净灌溉需水量降幅不大,减少1.13亿m~3。情景二(流域综合治理规划)净灌溉需水量减少4.93亿m~3。根据模型的模拟效果对比,农业净灌溉需水量的人工神经BP网络模型优于多元线性回归模型。两种模型在不同的情景下,农业净灌溉需水量均呈现下降趋势,同时表明进行有利的政策性调整,会导致农业净灌溉需水量的减少。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TV213.9
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