城市水資源利用的關(guān)鍵問(wèn)題研究.pdf

1、城市化的快速發(fā)展使城市出現(xiàn)了一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，其中水資源和水環(huán)境問(wèn)題最為嚴(yán)重，水資源問(wèn)題已成為制約我國(guó)城市化進(jìn)程和社會(huì)進(jìn)步的主要因素，成為城市可持續(xù)發(fā)展中的瓶頸。開源、節(jié)流、水資源優(yōu)化配置和加強(qiáng)水資源管理是解決城市生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的主要措施和有力手段。本文對(duì)城市生態(tài)環(huán)境需水理論與計(jì)算方法、城市雨水資源化利用、城市水資源優(yōu)化配置以及城市水資源價(jià)值進(jìn)行了研究，為城市水資源合理配置和城市水價(jià)的制定提供了決策依據(jù)和理論支持。本文以濟(jì)南市為背景，主

2、要研究?jī)?nèi)容和成果如下： (1)城市生態(tài)環(huán)境需水理論與計(jì)算方法。系統(tǒng)闡述了城市生態(tài)環(huán)境需水量的概念、內(nèi)涵、類型與特征，將城市自然系統(tǒng)作為一個(gè)完整的系統(tǒng)來(lái)考慮其生態(tài)環(huán)境需水，重點(diǎn)研究了城市普遍存在的綠地系統(tǒng)和河湖系統(tǒng)需水量。利用Vague-Fuzzy評(píng)價(jià)方法將城市綜合性分類，并將分類結(jié)果與城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)等級(jí)相結(jié)合，確定城市生態(tài)環(huán)境需水量等級(jí)。利用基于降水量概念的城市生態(tài)環(huán)境需水量計(jì)算方法，計(jì)算區(qū)域城市的生態(tài)環(huán)境需水量等級(jí)。為城

3、市規(guī)劃和水資源優(yōu)化配置提供了決策依據(jù)，也為城市雨水生態(tài)化可利用量計(jì)算提供了數(shù)據(jù)支持。 (2)城市水資源系統(tǒng)協(xié)同理論與應(yīng)用。根據(jù)城市水資源系統(tǒng)協(xié)同理論，重點(diǎn)研究了城市雨水資源開發(fā)利用和空中云水資源的開發(fā)以及陸空水資源系統(tǒng)的協(xié)同。在城市降水及入滲規(guī)律研究和城市集水效率影響因素分析的基礎(chǔ)上，利用綜合降雨徑流系數(shù)法，通過(guò)對(duì)降雨徑流過(guò)程的分析和流域徑流系數(shù)的推求，分別計(jì)算城市市區(qū)和城市郊區(qū)產(chǎn)生的雨水徑流量，從而計(jì)算出城市降雨徑流總量。通過(guò)

4、對(duì)城區(qū)日用降雨徑流量和蓄水池總?cè)莘e的關(guān)系分析，建立了城市降雨徑流可利用量計(jì)算模型。根據(jù)調(diào)蓄計(jì)算法、水量平衡法和汛末余水全部收集法，對(duì)調(diào)蓄城市降雨徑流的蓄水池有效容積進(jìn)行了優(yōu)化，從而推求城市雨水資源可實(shí)現(xiàn)潛力。探討了空中水汽含量、降水效率和增雨潛力，并對(duì)人工增雨效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。為城市實(shí)施水資源系統(tǒng)協(xié)同提供了理論指導(dǎo)，也為城市水資源優(yōu)化配置和科學(xué)調(diào)水提供了理論支持。 (3)城市水資源優(yōu)化配置模型與應(yīng)用。系統(tǒng)闡述了水資源優(yōu)化配置的概念

5、和內(nèi)涵以及水資源優(yōu)化配置的目標(biāo)和原則，通過(guò)對(duì)水資源系統(tǒng)的概化和供水水源及用水優(yōu)先級(jí)的確定，利用大系統(tǒng)優(yōu)化分解協(xié)調(diào)的原理和水資源系統(tǒng)分析的方法，提出了水資源優(yōu)化配置數(shù)學(xué)模型，并從時(shí)間上和空間上對(duì)模型求解進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，為城市的水資源優(yōu)化配置提供了較好的方法和有力的手段。通過(guò)對(duì)需水預(yù)測(cè)方法及影響因素的分析，根據(jù)指標(biāo)分析法(用水定額法)，分別提出了城市生活及農(nóng)業(yè)需水量預(yù)測(cè)模型；利用基于Rough集理論的組合預(yù)測(cè)法對(duì)工業(yè)需水量進(jìn)行預(yù)測(cè)，它是在增

6、長(zhǎng)比率法、線性回歸法、灰色動(dòng)態(tài)模型群法、模糊優(yōu)選BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型得到的四個(gè)預(yù)測(cè)結(jié)果基礎(chǔ)上，利用Rough集理論確定不同預(yù)測(cè)方法的權(quán)重并輸出最終預(yù)測(cè)值。在城市供需水量預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，對(duì)城市水資源進(jìn)行了優(yōu)化配置。并在雨水徑流量、污水回用量和節(jié)水量預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，通過(guò)水資源供需平衡分析，最終確定城市不同規(guī)劃水平年不同保證率下的調(diào)引長(zhǎng)江水量，從而為城市水資源的優(yōu)化配置和水資源價(jià)值研究提供了依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。 (4)系統(tǒng)闡述了城市水資源價(jià)

7、值影響因素，提出了城市水資源價(jià)值評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，利用模糊可變?cè)u(píng)價(jià)理論與模型對(duì)水資源價(jià)值進(jìn)行多目標(biāo)模糊評(píng)價(jià)，并分別建立了城市水資源價(jià)格向量計(jì)算模型和城市分質(zhì)供水水資源價(jià)格向量計(jì)算模型。通過(guò)水資源價(jià)格向量與水資源模糊評(píng)價(jià)的“向量結(jié)果”確定水資源價(jià)格。模型較好地考慮了水資源價(jià)值隨水質(zhì)、水量等因素變化而變化的水資源價(jià)值系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性，并將水資源價(jià)格與水的用途和效益聯(lián)系起來(lái)，使水資源價(jià)格更趨合理。同時(shí)，對(duì)城市實(shí)行分質(zhì)供水的可行性進(jìn)行了分析，并探討了城