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大汶河流域复合水系统演变情势及动力学仿真模型研究

作　者: 刘国军
导　师: 林洪孝
学　校: 山东农业大学
专　业: 水文学及水资源
关键词: 大汶河流域复合水系统系统动力学演变规律仿真模型可持续利用
分类号: TV213.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

大汶河是黄河下游的支流,发源于莱芜市松崮山南麓的沙岸子村,自东向西流经莱芜、泰安两市。大汶河流域水资源具有年际、年内变化大,丰枯交替,旱涝不均和地区分布不均衡等特点,并且流域内险库、病库较多,汛期不敢充分蓄水,已建立的水利工程拦蓄水量较少,导致地表水拦蓄利用程度低。由于多年来大汶河流域地下水开发利用强度较高,使得地下水严重超采,导致地面沉陷、房屋斑裂、生态环境恶化等不良后果。近年来受工矿企业废污水、农业面污染、生活污水排放及其它污染源的影响,干支流水质污染日益加剧。随着泰安市、莱芜市社会经济的快速发展及城市化进程加快,对水资源的需求量越来越高。水资源短缺和水质污染已严重制约了社会经济的发展和人民生活质量的提高。因此,对大汶河流域水资源、生态环境与社会经济子系统相互作用规律进行研究,揭示复合水系统的作用规律,对于流域水资源、生态环境与社会经济子系统协调发展有重要的现实意义。?首先,应用多种数学方法分别对大汶河流域泰安市区域水资源、社会经济、生态环境子系统进行了分析。对水资源子系统中的降水、天然径流、地下水的变化进行了分析,揭示了该地区降水的时空分布规律,天然径流的变化趋势及其突变特征以及地下水位的动态变化特征;在社会经济子系统中,主要采用信息熵和灰色关联分析的方法分布对流域用水结构的演变及其驱动力进行了分析;在生态环境子系统中对大汶河的污染状况进行了评价,着重分析了由于人类对地下水无序、盲目开采引发了一系列的地质环境问题。其次,在各子系统分别研究的基础上,又对其间的相互作用进行了分析,并建立了缺水的经济损失计算模型,运用恢复费用法对水污染造成的经济损失进行了计算。最后,针对大汶河流域泰安市区域的水资源、环境及人口、社会经济的发展现状,利用Vensim软件,建立了水资源系统动力学模型。应用该系统模型,对不同发展模式下的水资源利用情况进行了模拟预测,并对模拟结果进行了分析,提出了未来水资源利用中所存在的问题。通过对多种方案下水资源可持续利用情况的对比分析可知,要实现水资源的可持续利用,需要在节水和治污方面投入更大的力度,并提出了复合水系统可持续发展的合理建议。

全文目录

中文摘要  7-8
Abstract  8-10
1 绪论  10-16
  1.1 研究意义、目的  10
  1.2 国内外研究现状  10-13
    1.2.1 国外研究现状  10-11
    1.2.2 国内研究现状  11-13
  1.3 研究主要内容、方法  13-16
    1.3.1 主要内容  13-14
    1.3.2 研究方法  14-16
2 大汶河流域泰安市区域概况及流域复合水系统介绍  16-23
  2.1 自然地理概况  16
  2.2 区域地质概况  16-19
    2.2.1 地形地貌  16-17
    2.2.2 区域地质  17
    2.2.3 水文地质特征  17-19
  2.3 水文气象条件  19-20
  2.4 社会经济概况  20
    2.4.1 行政区划  20
    2.4.2 经济社会建设与发展现状  20
  2.5 流域复合水系统  20-23
3 水资源子系统变化分析  23-39
  3.1 降水量及时空分布特征  23-27
    3.1.1 降水量  23-24
    3.1.2 降水时空分布特征  24-27
  3.2 天然径流演变规律研究  27-33
    3.2.1 天然径流变化趋势分析  27-28
    3.2.2 天然径流变化的突变分析  28-29
    3.2.3 天然径流序列的周期性分析  29-32
    3.2.4 天然径流变化的可能原因分析  32-33
  3.3 地下水  33-39
    3.3.1 地下水开采历史与现状  34-35
    3.3.2 地下水动态  35-39
4 生态环境子系统变化分析  39-47
  4.1 地表水环境分析  39-42
    4.1.1 污染物入河量  39
    4.1.2 等标污染负荷评价  39-42
    4.1.3 现状水质评价  42
  4.2 地下水环境变化分析  42-47
    4.2.1 地下水水质现状  42-43
    4.2.2 地下水的开发利用引发地质环境问题分析  43-47
5 社会经济子系统变化分析  47-53
  5.1 人口变化情况  47-48
  5.2 国内生产总值及各产业产值变化分析  48-49
  5.3 用水结构演变及其驱动力分析  49-53
    5.3.1 基于信息熵的用水结构演变分析  49-51
    5.3.2 用水结构演变的驱动力分析  51-53
6 水资源、生态环境与社会经济子系统的相互作用研究  53-61
  6.1 水资源子系统对社会经济的影响  53-57
    6.1.1 洪涝灾害对社会经济发展的影响  53-54
    6.1.2 干旱缺水对社会经济发展的影响  54-57
  6.2 生态环境子系统对社会经济的影响  57-59
    6.2.1 恢复费用法  58
    6.2.2 水污染经济损失的估算  58-59
  6.3 社会经济子系统对水资源、生态环境子系统的影响  59-61
7 大汶河流域复合水系统SD 模型研究  61-84
  7.1 系统动力学基本理论  61-64
    7.1.1 系统动力学及其特点  61-62
    7.1.2 系统动力学建模步骤  62-63
    7.1.3 系统动力学建模软件  63-64
  7.2 大汶河流域复合水系统SD 模型构建  64-74
    7.2.1 建模目的  64-65
    7.2.2 系统边界  65
    7.2.3 系统结构分析  65
    7.2.4 系统的因果关系图  65-69
    7.2.5 模型的系统结构流图  69
    7.2.6 模型主要方程  69-71
    7.2.7 模型检验  71-74
  7.3 大汶河流域复合水系统SD 模型的应用研究  74-81
    7.3.1 不同发展模式的设定  74-75
    7.3.2 参数的确定  75-79
    7.3.3 模拟运行结果分析  79-81
  7.4 大汶河流域复合水系统可持续发展的建议  81-84
    7.4.1 努力建设节水型社会  81-82
    7.4.2 强化水资源统一管理，优化配置水资源  82-83
    7.4.3 加强水资源保护，遏制水环境恶化  83-84
8 结束语  84-86
  8.1 研究成果  84
  8.2 不足与展望  84-86
参考文献  86-91
致谢  91-92
攻读硕士期间发表论文情况  92

大汶河流域复合水系统演变情势及动力学仿真模型研究

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