基于CAS的水资源配置研究——以徐州市水资源配置为例

摘要

水资源是一种十分重要而又特殊的自然资源，中国水资源在时间和空间上的分布很不均匀，水环境日益恶化，水的供需矛盾十分突出，解决水资源供需矛盾的基本途径之一是实行水资源的合理配置。而1994年美国的霍兰教授提出的复杂适应系统(简称CAS)理论，对于人们认识、理解、控制、管理复杂系统提供了新的思路，水资源系统作为一个复杂大系统，按照CAS理论，可以对水资源系统的若干个相对独立的自主实体(主体)构成的合作共生网络进行配置与调度。因此，本项研究具有较先进的理论基础和较高的实用价值。 论文应用CAS的有关理论，进行水资源的合理配置，具体内容如下： (1)论文对CAS理论应用于流域水资源配置进行可行性分析，结合CAS的基本概念和机制，从聚集、非线性、流、多样性、标识、内部模型、积木七个方面对流域水资源配置的主体行为和系统演化的适应过程进行描述。 (2)给出了基于CAS的水资源配置过程，共分三步：第一步确定执行系统，第二步进行信用分派，第三步应用遗传算法进行规则发现。 (3)因此构建了复合模型体系来进行水资源配置，复合模型中的核心是配置方案生成模型——二层复合算法模型，该模型上层是模型演化优化层，下层是主体演化层。上层采用遗传算法进行计算，对方案进行评价时先计算系统总体目标，再根据复杂性系统的熵变原理进行评价，下层根据个体行为规则进行个体的自适应。本文分析了工业主体、农业主体、生活主体、环境主体的行为规则。 (4)编制了基于混合遗传算法的水资源配置程序。 (5)运用进化博弈的有关理论，分析了徐州市在各种策略下的水资源配置个体的演化过程，得到了各种情况下的稳定均衡点，指出有三种情况两类主体都会采用“采取措施”的稳定均衡策略。 (6)根据CAS的相关理论，按照水资源配置的计算模型，对徐州市的水资源进行配置，并进行了相应分析。

目录

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前言

声明

第一章绪论

1.1选题背景与研究意义

1.1.1水资源与可持续发展

1.1.2水危机——中国水资源态势

1.1.3水资源优化配置研究的意义

1.1.4基于CAS的水资源优化配置研究的可行性

1.2水资源优化配置研究进展

1.2.1国外水资源优化配置研究进展

1.2.2国内水资源优化配置研究进展

1.3复杂性系统的国内外研究进展

1.3.1国外复杂性系统研究进展

1.3.2国内复杂性系统研究进展

1.3.3复杂性系统的应用

1.4论文的研究内容

1.4.1论文的研究内容

1.4.2论文预期的创新点

1.5论文采取的研究方法

1.5.1论文采用的主要研究方法

1.5.2论文研究的技术路线

第二章基于CAS的水资源配置基本理论研究

2.1 CAS理论应用于水资源配置的理论分析

2.1.1复杂适应系统(CAS)理论

2.1.2 CAS理论应用于水资源配置的理论分析

2.2水资源配置的复杂适应性描述

2.3基于CAS的水资源配置过程分析

2.3.1执行系统

2.3.2竞争机制与信用分派

2.3.3基于遗传算法的规则发现

2.4本章小结

第三章基于CAS的水资源配置模型研究

3.1基于复杂适应系统理论的水资源系统解析

3.1.1水资源配置系统子系统及相互关系

3.1.2水资源配置系统的层次结构

3.2基于CAS的水资源配置模型

3.2.1水资源配置的基本原则

3.2.2基于CAS水资源配置的计算模型框架

3.2.4基于CAS水资源配置计算模型的整体层系统模型

3.2.4基于CAS水资源配置计算模型个体层分析

3.3基于CAS的水资源配置模型的解法—混合遗传算法

3.3.1基本遗传算法

3.3.2混合遗传算法

3.4本章小结

第四章徐州市基于CAS水资源配置的个体演化研究

4.1徐州市基本情况

4.1.1自然概括

4.1.2社会经济发展状况

4.1.3水资源概况

4.1.4水资源开发利用现状

4.1.5徐州市水资源开发利用存在的问题

4.2徐州市基于CAS的水资源配置系统各主体需水特性

4.2.1工业主体需水特性

4.2.2农业主体需水特性

4.2.3生活主体需水特性

4.2.4生态环境主体需水特性

4.3徐州市各种策略下水资源配置演化过程分析

4.3.1徐州市水资源配置演化过程

4.3.2节水策略下的徐州市水资源配置演化分析

4.3.3产业结构调整策略下的徐州市水资源配置演化分析

4.4本章小结

第五章徐州市基于CAS的水资源配置

5.1节水策略下徐州市基于CAS的水资源配置结果及分析

5.1.1徐州市的节水策略

5.1.2节水策略下的徐州市水资源配置结果及分析

5.2产业结构调整策略下徐州市基于CAS的水资源配置结果及分析

5.2.1徐州市的产业结构调整策略

5.2.2改变产业结构策略下的徐州市水资源配置结果及分析

5.3本章小结

第六章结论与展望

6.1主要结论

6.2主要创新点

6.3展望

参考文献

已发表的论文

致谢