水資源系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特征及合理配置的理論與實(shí)踐

前言

水是自然生態(tài)的生命源泉，萬物賴以生存的環(huán)境因子，更是人類社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)資源。人口增長、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、水資源供需緊張、水旱災(zāi)害頻繁和生態(tài)環(huán)境日益惡化的局面，已經(jīng)引起世界各國政府的迫切關(guān)注和不安。如何研究解決水資源的最佳開發(fā)、治理、保護(hù)、利用，使其在促進(jìn)生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)良性發(fā)展中發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益，已經(jīng)變得非常重要和迫切。水資源時(shí)空分配不均使人類在飽受洪澇災(zāi)害之苦的同時(shí)，面臨著越來越嚴(yán)重的缺水問題，并且越是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，缺水情況越嚴(yán)重.水資源保護(hù)以及防災(zāi)減災(zāi)面臨的問題和矛盾就越尖銳。這些復(fù)雜問題要求水資源工作者應(yīng)以發(fā)展的觀點(diǎn)、系統(tǒng)的觀點(diǎn)來看待一個(gè)區(qū)域、一個(gè)流域乃至整個(gè)地球的水文循環(huán)規(guī)律和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所面臨的各種水問題。本書針對(duì)復(fù)雜水資源系統(tǒng)水資源合理配置研究中的水資源系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特征分析方法及水資源合理配置理論與方法進(jìn)行研究。

內(nèi)容概要

　　本書淪述了水資源系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特征和水資源合理配置的理論與實(shí)踐。主要內(nèi)容包括：水資源系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特征分析方法研究；南水北調(diào)中線工程河南受水區(qū)水資源系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特征分析；水文水資源要素預(yù)測模型；水資源合理配置理論體系研究；水資源系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化配置模型及求解南水北調(diào)中線工程河南受水區(qū)水資源合理配置；典型城市（鄭州市）水資源配置方案研究。全書以理淪與實(shí)例相結(jié)合，內(nèi)容翔實(shí)，層次分明，具有較強(qiáng)的實(shí)用性?？晒┧Y源規(guī)劃管理、地質(zhì)、地理和有關(guān)：專業(yè)的科技工作者及管理人員參閱，也可作為大專院校相關(guān)專業(yè)師生的參考書。

書籍目錄

第1章　緒論　1.1　研究背景及意義　1.2　國內(nèi)外研究現(xiàn)狀　1.3　研究存在問題及發(fā)展趨勢　1.4　本書主要研究內(nèi)容　1.5　擬采用的技術(shù)路線第2章　水資源系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特征分析方法研究　2.1　水資源系統(tǒng)　2.2　混沌理論　2.3　動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)混沌特征及測度　2.4　本章小結(jié)第3章　南水北調(diào)中線工程河南受水區(qū)水資源系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特征分析　3.1　系統(tǒng)特征指數(shù)計(jì)算　3.2　系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特征分析　3.3　本章小結(jié)第4章　復(fù)雜系統(tǒng)水文水資源要素預(yù)測模型　4.1　相空間重構(gòu)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型　4.2　加權(quán)一階局域法一步及多步預(yù)測模型　4.3　偏最小二乘回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型　4.4　本章小結(jié)第5章　復(fù)雜系統(tǒng)水資源合理配置理論體系研究　5.1　水資源合理配置的內(nèi)涵　5.2　水資源配置的原則及目標(biāo)　5.3　水資源合理配置機(jī)理　5.4　本章小結(jié)第6章　復(fù)雜水資源系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化配置模型及求解　6.1　復(fù)雜系統(tǒng)水資源多目標(biāo)優(yōu)化配置模型的建立　6.2　模型求解方法——遺傳算法　6.3　遺傳算法求解水資源多目標(biāo)優(yōu)化配置模型　6.4　本章小結(jié)第7章　南水北調(diào)中線工程河南受水區(qū)水資源合理配置　7.1　南水北調(diào)中線工程河南受水區(qū)概況　7.2　水資源合理配置的基本條件　7.3　水資源優(yōu)化配置模型　7.4　水資源配置模擬模型　7.5　優(yōu)化與模擬的耦合　7.6　配置方案結(jié)果比較與推薦方案分析　7.7　本章小結(jié)第8章　典型城市（鄭州市）水資源配置方案研究　8.1　鄭州市水資源利用狀況　8.2　鄭州市水資源情勢分析　8.3　水資源配置方案分析第9章　總結(jié)與展望　9.1　研究成果　9.2　展望參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

水資源系統(tǒng)的某個(gè)狀態(tài)，在一定條件下表現(xiàn)出可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)，則該系統(tǒng)即被認(rèn)為存在隨機(jī)性。過去人們對(duì)于隨機(jī)性有一種不變的單一認(rèn)識(shí)，即隨機(jī)性就是由系統(tǒng)外在的各種無法確定的干擾導(dǎo)致的系統(tǒng)不確定性。但是，通過對(duì)于非線性系統(tǒng)的深入研究，人們發(fā)現(xiàn)，即使不考慮任何外部因素，系統(tǒng)也會(huì)在一定的條件下表現(xiàn)出與上述隨機(jī)性極為相似的不確定性。通過對(duì)系統(tǒng)的研究，人們終于認(rèn)識(shí)到，這種隨機(jī)性完全是源自系統(tǒng)內(nèi)部，所以叫內(nèi)稟隨機(jī)性［83］。它的根源在于系統(tǒng)的非線性機(jī)制，而與系統(tǒng)的計(jì)算誤差導(dǎo)致的不確定性完全無關(guān)。水資源系統(tǒng)的混沌運(yùn)動(dòng)來自系統(tǒng)的非線性（線性微分方程和差分方程可以用傅里葉變換求解，因此不會(huì)產(chǎn)生混沌），但是值得注意的是，非線性只是產(chǎn)生混沌的必要條件。在水資源系統(tǒng)中非線性是不可避免的，確定性與隨機(jī)性之間存在著某種聯(lián)系，于是人們遇見了極為復(fù)雜系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。奧地利數(shù)學(xué)家K.Godel的不完備理論提到，任何一個(gè)有意義的數(shù)學(xué)系統(tǒng)都是不完備的，在任何特殊的邏輯系統(tǒng)中都可以提出很難回答甚至不能回答的問題，“確定性系統(tǒng)中存在著內(nèi)稟的隨機(jī)性”這一事實(shí)，已經(jīng)逐漸被不同領(lǐng)域的科學(xué)家所理解，這種內(nèi)稟的隨機(jī)性被人們稱為混沌現(xiàn)象[83]。近年來，由于混沌理論研究取得重大進(jìn)展，計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的增強(qiáng)和精細(xì)的實(shí)驗(yàn)技巧，人們已經(jīng)逐漸地認(rèn)識(shí)到混沌是一種普遍的自然現(xiàn)象，同時(shí)混沌理論已經(jīng)被逐漸滲透到自然科學(xué)的許多分支中，當(dāng)然也是水資源系統(tǒng)領(lǐng)域研究的一個(gè)新的方向。2.2 混沌理論混沌的發(fā)現(xiàn)是由許多人（多得在此無法——列舉）做出的。它的出現(xiàn)，是由三個(gè)相互獨(dú)立的進(jìn)展匯合而成的。第一個(gè)是科學(xué)重點(diǎn)的變化，從簡單模式（如重復(fù)的循環(huán)）趨向更復(fù)雜的模式；第二個(gè)是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，它使得能夠容易且迅速地找到動(dòng)力學(xué)方程的近似解；第三個(gè)是關(guān)于動(dòng)力學(xué)的數(shù)學(xué)新觀點(diǎn)——幾何觀點(diǎn)而非數(shù)值觀點(diǎn)。第一個(gè)進(jìn)展提供了動(dòng)力，第二個(gè)進(jìn)展提供了技術(shù)，第三個(gè)進(jìn)展則提供了認(rèn)識(shí)。

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