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城市水资源承载力评价预测模型及软件开发

王占永  
【摘要】: 水资源是支撑城市社会经济发展以及生态环境建设不可或缺的基础性自然资源,是实现城市可持续发展的战略性经济资源。随着城市化步伐的加快,水资源短缺、水环境污染、洪水泛滥等城市水问题日益严重,城市水资源系统与城市发展之间协调的程度越来越低,水资源供需矛盾突出。城市水资源承载力研究作为城市可持续发展研究和水资源安全战略研究中的一项基础课题,引起了学术界和政府相关部门的广泛关注,并成为当前水资源科学中研究的重点和热点问题。因此,探讨城市水资源承载力,即有限供给下的水资源对城市发展要素的承载极限,对于城市可持续发展规划具有十分重要的指导意义。 本文从“城市水资源—社会经济—生态环境”复合系统的研究视角,首先系统深入地探讨城市水资源承载力相关理论,进一步完善理论上的系统化研究;其次,从承载状态评价与承载预测两个层面,构建不同的研究指标体系并选择合适的量化模型;最后,开发城市水资源承载力评价计算软件,简化运算,实时获得计算结果以支持决策分析。基于以上研究思路,以资源型与水质型双重缺水城市合肥市为例,展开研究分析,主要获得以下研究成果: 1.梳理水资源承载力的相关理论进展,提出城市水资源承载力的科学定义,概括其独特的内涵及特征,并确定承载状态评价与承载预测两个研究层面,分别构建对应的指标体系,为后面的研究打下系统化的理论基础。 2.从承载状态评价角度,选取水足迹量化与多层次模糊评价模型,对合肥市水资源承载力进行多方位评价。研究结果表明:合肥市水资源承载力整体水平“一般偏好”,呈现逐渐增强的趋势;城市水资源系统、社会经济发展系统以及生态环境系统之间以及各个子系统内部要素之间均衡协调度不高,具有不稳定的阶段性变化特征。基于研究结论,建议从开源节流、城市复合系统内部要素协调、区域统筹协调发展等角度促进合肥市水资源承载力的提高。 3.运用改进的非线性BP神经网络建模技术预测城市水资源承载力,最大误差绝对值不超过0.9%,模型精度较高;根据三种情景假设的比较分析,发现中等承载力预测方案更接近合肥市社会经济发展的实际情况,是一种体现可持续发展的节水模式。在考虑本地供水和引江调水两种情况下,该方案远期(2030年)最大承载人口数为848.61-1026.03万人,最大承载经济量即GDP为7121.18-10437.71亿元。 4.基于Matrix VB与VB6.0混合编程,开发城市水资源承载力评价计算软件,实现实时、便捷的计算分析。在结论与展望中,指出了研究中存在的不足,展望下一步研究方向。


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