大同都市区水资源优化配置与承载力研究

摘要

水资源作为人类生存及区域经济生产活动可持续发展所必须的物资基础，研究区域水资源高效配置问题对实现区域经济社会健康、高质量发展具有重要意义。随着经济发展和人口持续增加，有限的水资源导致大同都市区水资源供需结构状况与经济社会发展需水要求不相匹配，供需矛盾突出。因此，为了保障当地居民及经济发展合理用水，亟待研究大同都市区水资源高效配置问题。 本文以大同都市区为研究对象，简要介绍大同都市区水资源开发利用现状，针对其中存在的问题，以保障各区县合理用水为指导，通过分析该地区2007-2016年主要用水部门水资源供需状况及发展趋势，围绕外调水分水原则、水资源优化配置、水资源承载力评价三个方面来研究大同都市区水资源高效配置利用问题。本文研究主要内容及结论如下： （1）根据用水量的历史资料和社会经济发展指标，采用趋势分析法及用水定额法对2020年大同都市区居民生活、生产、生态供需水状况进行预测，预测结果显示：到2020年，大同都市区用水量和供水量总体维持平衡，但部分区县间供需水矛盾尖锐，城区、矿区、御东新区缺水程度较大，缺水额均在1000万m3以上，缺水程度分别为-0.042、-0.339、-0.262，大同县、南郊区供水量大于需水量，因此，为保障各区县合理用水需求和经济社会协调发展，对区域水资源进行优化配置势在必行。 （2）综合考虑决策目标优先顺序以及受水区供用水现状，建立外调水配水模型，得到各受水区外调水分配域并以外调水分配域作为大同都市区水资源供需约束条件之一建立该地区水资源优化配置模型，通过模型求解得出：到2020年，三个缺水区城区、矿区及御东新区缺水程度都有不同程度的提高，大同县、南郊区、新荣区、怀仁县在最大限度保障本区域用水外分别向其他用水紧缺地区（城区、矿区、御东新区）净输水量2350、1772、1027、650万m3，区域间水资源供需不平衡现象初步得到扭转。同时，各用水部门在水量分配上更趋合理，居民生活用水保障率达到100%；工业、第三产业用水保证率较优化配置前也有较大幅度提升，分别由优化配置前的88%、78%上升到97%、92%，供用水需求变化与大同都市区产业发展规划较一致。 （3）运用可变模糊评价模型，设置三种变化条件，对大同都市区现状年（2016年）及规划年（2020年）水资源优化配置前后水资源承载能力进行评价，评价结果显示：2016年大同都市区水资源承载能力总体为中等偏上水平，但矿区水资源承载力级别特征值H仅为1.43，水资源承载能力较低，若按现状供用水结构而不进行区域间水资源优化调配，到2020年，大同都市区水资源承载能力整体降为中等水平（H=3.53），矿区、御东新区两地水资源承载力级别特征值H仅为0.77、0.91，处于不可承载状态。水资源优化配置后，虽然大同都市区水资源承载能力整体仍为中等水平，但三个供用水关系紧张区城区、矿区、御东新区水资源承载力级别特征值H分别由水资源优化配置前的3.08、0.77、0.91分别提高到配置后的3.84、2.79、4.22，大大缓减了现状发展水平下的三地的水资源紧缺程度，而两个富水区大同县、南郊区水资源承载力级别特征值H分别由配置前4.76和4.04变为4.18和4.14，对水资源承载能力影响不明显。

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第一章绪论

1.1研究背景及意义

1.1.1研究背景

1.1.2研究意义

1.2研究现状

1.2.1水资源优化配置研究进展

1.2.2水资源承载力研究进展

1.3研究目的和技术路线

1.3.1研究目的

1.3.2技术路线图

第二章研究区域水资源利用概况

2.1研究区域概况

2.1.1 地理位置与行政区划

2.1.2 自然地理概况

2.1.3人口与经济状况

2.2大同都市区水资源现状

2.2.1气候条件

2.2.2降水量

2.2.3 水资源分布

2.2.4 水资源量

2.3 水资源利用现状

2.3.1 水资源供给

2.3.2 用水结构

2.3.3 水资源开发利用面临的问题

第三章大同都市区水量供需预测

3.1 预测指标的确定

3.1.1居民生活需水量

3.1.2工业需水

3.1.3地区生产总值（GDP）

3.1.4农林牧渔畜需水量

3.1.5第三产业需水量

3.1.6生态环境需水量

3.2规划水平年可供水资源量

3.2.1 污水回用量

3.2.2 地表可供水资源量

3.2.3 地下可供水资源量

3.2.4外调水量

3.3水资源供需分析

第四章大同都市区水资源优化配置方案

4.1 外调水在水资源优化配置中的作用

4.2 外调水配水模型的建立

4.2.1 外调水配水原则

4.2.2 外调水分配模型

4.2.3模型求解方法

4.3 水资源优化配置模型的建立

4.3.1水资源配置原则

4.3.2水资源合理配置模型

4.3.2.1 目标函数

4.3.2.1 约束条件

4.3.3模型求解方法

4.4 大同都市区水资源优化配置实例研究

4.4.1 基本资料分析

4.4.2 外调水分配方案拟定

4.4.3 水资源配置方案制定

第五章 大同都市区水资源承载力评价

5.1水资源承载力评价指标及标准

5.1.1评价指标体系旳确定

5.1.2评价标准的确定

5.2评价方法—可变模糊评价方法

5.2.1 可变模糊评价方法数学描述

5.2.2 可变模糊评价方法基本步骤

5.2.3 评价指标权重的确定

5.3大同都市区水资源承载力评价分析

5.3.1 评价指标值旳确定

5.3.2 不同规划水平年水资源承载力评价

5.4 多种变化条件对水资源承载力评价结果影响

5.4.1指标体系变化对评价结果旳影响分析

5.4.2评价标准变化对评价结果的影响分析

5.4.3 模型参数变化对评价结果的影响分析

第六章结论与展望

6.1 结论

6.2 不足

6.3 展望

参考文献

附录

致谢

攻读硕士期间发表学术论文