【摘 要】
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水是生命之源,是保障万物生存必不可少的物质基础,同时水资源也是促进经济社会发展、改善生态环境极为重要的自然资源,水资源的开发与利用直接关系到经济社会发展、生态环境保护的协调与可持续发展。由于水资源是一个充满不确定性的复杂系统,因此如何处理区域水资源空间均衡问题中的不确定性是研究的难点,而集对分析联系数方法在研究不确定问题中有其独特优势,可从同异反角度对不确定问题进行刻画,其原理简单、计算简便,在水
【基金项目】
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国家重点研发计划项目“河湖水系格局与国家水网布局战略研究”(批准号2018YFC0407206); 安徽省高等学校自然科学研究项目“区域水资源承载力智能诊断评价和预警研究”(批准号KJ2019A0880); 水利部水利水电规划设计总院项目“水资源空间均衡评价理论与方法研究”;
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水是生命之源,是保障万物生存必不可少的物质基础,同时水资源也是促进经济社会发展、改善生态环境极为重要的自然资源,水资源的开发与利用直接关系到经济社会发展、生态环境保护的协调与可持续发展。由于水资源是一个充满不确定性的复杂系统,因此如何处理区域水资源空间均衡问题中的不确定性是研究的难点,而集对分析联系数方法在研究不确定问题中有其独特优势,可从同异反角度对不确定问题进行刻画,其原理简单、计算简便,在水资源领域有广泛应用。论文以水资源空间均衡评价问题为研究对象,探讨联系数方法在水资源空间均衡评价中适用性和可行性,并结合已有其他方法提出水资源空间均衡评价的改进方法,以安徽省为研究区域进行水资源空间均衡分析评价的实证分析,取得了如下主要结果:(1)为挖掘区域水资源空间均衡评价样本与等级之间的关系信息,构建了基于联系函数的水资源空间均衡评价模型。根据集对分析为基本理论建立起来的联系函数评价模型可通过两次集对更全面深刻地挖掘区域水资源空间均衡评价样本与等级之间的关系信息。综合考虑研究区域水资源、生态环境、经济社会的复合关系,建立了由水资源承载压力和承载支撑力2个子系统、15个评价指标组成的评价指标体系;采用基于加速遗传算法的模糊层次分析法分别计算出2个子系统各指标的权重;构建基于联系函数的水资源空间均衡评价模型,并以安徽省为实例进行分析。结果表明:安徽省16个地市2011-2016年水资源空间均衡状态在时间上有好转趋势,但在空间上存在差异。皖南和皖中评价等级分为别2.7级和2.9级,皖北则为3.9级,皖北地区不容乐观应当采取相应措施做出调整。所得评价结果与安徽省实际情况相符,验证了该评价模型的可行性、合理性。(2)为有效综合系统间的协调作用和复合系统的整体发展水平,定量分析评价水资源空间均衡状况和空间差异,采用联系数和耦合协调度相结合的方法对区域水资源空间均衡进行评价,构建了基于联系数和耦合协调度的水资源空间均衡评价模型。以安徽省为实例进行了分析,结果表明:皖南地区水资源空间均衡总体状况最好,多年平均耦合协调度为0.5420,处于3级;皖中次之,多年平均耦合协调度为0.5121,属于3级;皖北水资源空间均衡总体状况较差,多年平均耦合协调度为0.3341,属于4级;该模型应用于水资源空间均衡评价较为合理,能弥补传统耦合协调度无法体现不确定性问题的缺陷,准确反映系统间的协调作用和整体的发展水平。(3)为反映评价过程中各子区域对整个区域水资源空间均衡状况的定量影响,提出了基于联系数和洛伦兹曲线的评价方法。分别构建水资源总量与耕地面积、人口数量、第二产业GDP三对匹配关系的洛伦兹曲线,计算基于纵向距离的评价样本值;应用集对分析理论计算样本值联系数并确定均衡等级,同时与基尼系数法对比。安徽省的实证研究结果表明:安徽省2011-2018年水资源总量—耕地面积、水资源总量—人口数量、水资源总量—第二产业GDP均总体呈现空间不均衡状态;水资源总量—耕地面积、水资源总量—人口数量的均衡程度有所改善,而水资源总量—第二产业GDP均衡形势仍较为严峻亟需改善,该方法为区域水资源空间均衡定量评价提供了新的有效途径。综上所述,上述基于联系数的区域水资源空间均衡评价模型和方法可有效处理区域水资源空间均衡评价中的不确定性问题,在水资源空间均衡评价中适用、可行,可为水资源优化配置提供科学依据,为水资源空间均衡评价拓展了新的研究途径。
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