城市水資源利用的關(guān)鍵問題研究.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)境問題，其中水資源和水環(huán)境問題最為嚴重，水資源問題已成為制約我國城市化進程和社會進步的主要因素，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)化配置和加強水資源管理是解決城市生態(tài)環(huán)境問題的主要措施和有力手段。本文對城市生態(tài)環(huán)境需水理論與計算方法、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值進行了研究，為城市水資源合理配置和城市水價的制定提供了決策依據(jù)和理論支持。本文以濟南市為背景，主

2、要研究內(nèi)容和成果如下： (1)城市生態(tài)環(huán)境需水理論與計算方法。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)作為一個完整的系統(tǒng)來考慮其生態(tài)環(huán)境需水，重點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評價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)量指標等級相結(jié)合，確定城市生態(tài)環(huán)境需水量等級。利用基于降水量概念的城市生態(tài)環(huán)境需水量計算方法，計算區(qū)域城市的生態(tài)環(huán)境需水量等級。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)同理論與應用。根據(jù)城市水資源系統(tǒng)協(xié)同理論，重點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上，利用綜合降雨徑流系數(shù)法，通過對降雨徑流過程的分析和流域徑流系數(shù)的推求，分別計算城市市區(qū)和城市郊區(qū)產(chǎn)生的雨水徑流量，從而計算出城市降雨徑流總量。通過

4、對城區(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算模型。根據(jù)調(diào)蓄計算法、水量平衡法和汛末余水全部收集法，對調(diào)蓄城市降雨徑流的蓄水池有效容積進行了優(yōu)化，從而推求城市雨水資源可實現(xiàn)潛力。探討了空中水汽含量、降水效率和增雨潛力，并對人工增雨效果進行了評價。為城市實施水資源系統(tǒng)協(xié)同提供了理論指導，也為城市水資源優(yōu)化配置和科學調(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)化配置的目標和原則，通過對水資源系統(tǒng)的概化和供水水源及用水優(yōu)先級的確定，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)學模型，并從時間上和空間上對模型求解進行了優(yōu)化設計，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。通過對需水預測方法及影響因素的分析，根據(jù)指標分析法(用水定額法)，分別提出了城市生活及農(nóng)業(yè)需水量預測模型；利用基于Rough集理論的組合預測法對工業(yè)需水量進行預測，它是在增

6、長比率法、線性回歸法、灰色動態(tài)模型群法、模糊優(yōu)選BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型得到的四個預測結(jié)果基礎上，利用Rough集理論確定不同預測方法的權(quán)重并輸出最終預測值。在城市供需水量預測的基礎上，對城市水資源進行了優(yōu)化配置。并在雨水徑流量、污水回用量和節(jié)水量預測的基礎上，通過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)引長江水量，從而為城市水資源的優(yōu)化配置和水資源價值研究提供了依據(jù)和基礎數(shù)據(jù)支持。 (4)系統(tǒng)闡述了城市水資源價

7、值影響因素，提出了城市水資源價值評價指標體系，利用模糊可變評價理論與模型對水資源價值進行多目標模糊評價，并分別建立了城市水資源價格向量計算模型和城市分質(zhì)供水水資源價格向量計算模型。通過水資源價格向量與水資源模糊評價的“向量結(jié)果”確定水資源價格。模型較好地考慮了水資源價值隨水質(zhì)、水量等因素變化而變化的水資源價值系統(tǒng)的動態(tài)性，并將水資源價格與水的用途和效益聯(lián)系起來，使水資源價格更趨合理。同時，對城市實行分質(zhì)供水的可行性進行了分析，并探討了城