上海市水資源安全利用理論及應(yīng)用研究.pdf

1、城市是一個國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)、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(guān)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(xiàn)來看,國內(nèi)外學(xué)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(guān)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(shù),角度研究較多,從市場、經(jīng)濟(jì)、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(shù)角度分析,而從經(jīng)濟(jì)角度,經(jīng)濟(jì)手段來合理配置水資源,引導(dǎo)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(jìn)一步

3、的深入研究;(4)在安全評價和安全預(yù)警研究中,由于水系統(tǒng)的復(fù)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(yù)測城市水資源安全的準(zhǔn)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(xiàn)資料、分析國內(nèi)外水資源安全研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,研究城市水資源安全利用的理論和應(yīng)用問題,提出城市水資源安全評價、配置和預(yù)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(chǔ)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(yù)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(chǔ)上明確城市水資源安全評價指標(biāo)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(biāo)、狀態(tài)指標(biāo)和響應(yīng)指標(biāo)在內(nèi)的水資源安全評價指標(biāo)體系框架,并且在參考國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)和國內(nèi)相關(guān)研究的基礎(chǔ)上,提出衡量城市水資源安全狀況的評價標(biāo)準(zhǔn)。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(jìn)行具體分析,在保證城市居民用水和生態(tài)用水的基礎(chǔ)上,根據(jù)城市供水的實際情況對城市經(jīng)濟(jì)用水進(jìn)行優(yōu)化配置。4、對城市水資源安全預(yù)警的概念及其內(nèi)容進(jìn)行研究,給出了城市水資源安全預(yù)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(biāo)體系的基礎(chǔ)上確定城市水資源安全預(yù)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(jìn)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(jìn)行安全排序評價。6、建立水資源需求和供給預(yù)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(guān)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(shè)性意見7、探討基于統(tǒng)計學(xué)習(xí)理論的支持向量機方法,并將其模式分類算法應(yīng)用于城市水資源安全預(yù)

7、警,構(gòu)建了基于支持向量機的城市水資源安全預(yù)警模型,并利用這個模型對上海市進(jìn)行安全預(yù)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(shè)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(jì)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(dá)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(yīng)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(yīng)于城市水資源安全利用評價指標(biāo)體系,并利用集對分析的方法,規(guī)避指標(biāo)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(jìn)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(jì)需水三個子系統(tǒng),并將經(jīng)濟(jì)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(jìn)行預(yù)測。3、將支持向量機的方法運用于城市水資源安全預(yù)警領(lǐng)域,解決了在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法中無法避免的局部極值問題和傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(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(yù)警模型,并運用此模型對上海市水資源安全進(jìn)行預(yù)警分析。隨著經(jīng)濟(jì)全