上海市水資源安全利用理論及應用研究.pdf

1、城市是一個國家或地區(qū)經(jīng)濟、社會發(fā)展的核心,城市水資源的安全利用對保障整個國家和地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展起到至關重要的作用。因此,合理界定和分析城市水資源安全利用問題,提出切合實際的城市水資源安全管理模式具有重要的現(xiàn)實意義。從已有文獻來看,國內(nèi)外學者對水資源問題已經(jīng)做了大量研究工作,但其研究工作還存在以下幾點不足:(1)對于水資源安全的概念沒有統(tǒng)一,理論研究和系統(tǒng)評價都沒有形成完整的體系,多數(shù)研究停留在定性的階段;(2)關于水資源安全管理研究大多

2、從流域、國家、區(qū)域等較為宏觀的角度研究水量和水質(zhì)問題,城市水資源安全研究的較少;從水資源技術,角度研究較多,從市場、經(jīng)濟、管理角度研究的相對較少;(3)在水資源配置方面,一部分是從提高水資源供給效率角度來分析的;另一部分則從提高灌溉效率,機器使用效率等技術角度分析,而從經(jīng)濟角度,經(jīng)濟手段來合理配置水資源,引導產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,發(fā)展適水型產(chǎn)業(yè)的研究相對較少。此外,目前對建立水權(quán)交易市場、合理制定水價、水資源貿(mào)易、中水回用等問題還有待作進一步

3、的深入研究;(4)在安全評價和安全預警研究中,由于水系統(tǒng)的復雜性和不確定性,權(quán)重作為很多方法的難點,包含了極大程度的主觀性,對評價和預測城市水資源安全的準確性和客觀性提出了極大的挑戰(zhàn)。本文以上海市水資源作為研究對象,在查閱國內(nèi)外大量文獻資料、分析國內(nèi)外水資源安全研究現(xiàn)狀的基礎上,研究城市水資源安全利用的理論和應用問題,提出城市水資源安全評價、配置和預警方法和城市水資源安全保障政策措施,主要內(nèi)容包括:1、在現(xiàn)有理論基礎和研究成果至上,給出

4、了城市水資源安全利用的定義、內(nèi)涵、外延和特征,明確指出城市水資源安全利用包括安全評價、安全配置和安全預警三個密不可分的部分。2、建立城市水資源安全評價的PSR概念模型,并在此基礎上明確城市水資源安全評價指標體系的基本原則。根據(jù)城市水資源的具體情況,基于PSR模型,建立了包括壓力指標、狀態(tài)指標和響應指標在內(nèi)的水資源安全評價指標體系框架,并且在參考國內(nèi)外標準和國內(nèi)相關研究的基礎上,提出衡量城市水資源安全狀況的評價標準。3、確定“以供定需”的

5、城市水資源安全配置模式,并且在這個模式下,分供給和需求兩個方面,對城市水資源進行具體分析,在保證城市居民用水和生態(tài)用水的基礎上,根據(jù)城市供水的實際情況對城市經(jīng)濟用水進行優(yōu)化配置。4、對城市水資源安全預警的概念及其內(nèi)容進行研究,給出了城市水資源安全預警實現(xiàn)的步驟和警度、警限等確定原則,并在城市水資源安全評價指標體系的基礎上確定城市水資源安全預警的基本框架。5、針對城市水資源安全系統(tǒng)存在的大量隨機、模糊和灰色因素,采用集對分析理論對其確定和

6、不確定性進行分析,根據(jù)其原理建立了城市水資源安全評價排序模型,并利用集對分析理論對上海市及各區(qū)縣進行安全排序評價。6、建立水資源需求和供給預測模型,通過分析上海地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀和近幾年來的用水情況,揭示城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和水資源的關系,運用最優(yōu)化理論和線性規(guī)劃法,提出在上海城市水資源可持續(xù)利用新模式約束下的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整分析,對優(yōu)化配置上海水資源提出建設性意見7、探討基于統(tǒng)計學習理論的支持向量機方法,并將其模式分類算法應用于城市水資源安全預

7、警,構(gòu)建了基于支持向量機的城市水資源安全預警模型,并利用這個模型對上海市進行安全預警分析。8、在對建立城市水市場體系的分析中,將水權(quán)及水交易市場作為合理配置水資源的有效途徑和手段,提出水權(quán)轉(zhuǎn)讓制度的建設框架,并用實例分析水權(quán)轉(zhuǎn)讓制度和水交易市場優(yōu)化配置水資源的過程。9、從循環(huán)經(jīng)濟的角度出發(fā),提出推行城市中水回用系統(tǒng),使污水資源化。中水雖然不能飲用,但可以替代自來水作為工業(yè)和生活等低質(zhì)用水,從而改變城市水資源短缺的局面,緩解城市用水的供需

8、矛盾,達到污水資源化。目前,在我國推行中水回用,還有一系列的制約因素,本文也通過分析目前國內(nèi)外現(xiàn)狀提出相應的措施。通過以上研究,本文的創(chuàng)新點可歸納為如下幾個方面:1、提出了基于PSR模型的適應于城市水資源安全利用評價指標體系,并利用集對分析的方法,規(guī)避指標權(quán)重的估算的難點問題,建立城市水資源安全評價排序模型,并利用此方法對上海市及下屬區(qū)縣進行安全評價排序分析。2、通過研究國內(nèi)外城市水資源可持續(xù)利用需求和供給管理模式,提出了基于可持續(xù)理論

9、的水資源可持續(xù)利用發(fā)展新模式。通過研究,將水資源需求劃分為居民生活、生態(tài)需水和經(jīng)濟需水三個子系統(tǒng),并將經(jīng)濟需水劃分為第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)三個二級子系統(tǒng),并對未來15年上海地區(qū)的水資源需求和供給量進行預測。3、將支持向量機的方法運用于城市水資源安全預警領域,解決了在神經(jīng)網(wǎng)絡方法中無法避免的局部極值問題和傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)需要經(jīng)驗試湊的問題,建立基于支持向量機的城市水資源安全預警模型,并運用此模型對上海市水資源安全進行預警分析。隨著經(jīng)濟全