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水资源系统不确定性可以分为自然变异性、认知不确定性和决策不确定性。本文针对目前水资源综合规划管理建模研究中存在的不足,结合GEF海河项目,以海河流域为例,紧紧围绕水资源系统不确定性分析和不确定环境下的流域水资源综合规划管理决策理论与方法体系展开深入研究。主要进行了如下研究工作:
1)利用GIS和差异信息测度方法研究了海河流域水文气象要素时空变异性,说明该方法是可行的、有效的方法,结果可以直观的反映流域水文气象要素的时空变异规律。
2)利用GIS空间分析方法等研究了海河流域的土地利用时空变异性,发现不同的来源的土地利用数据具有很大的不确定性,同一地区同一年份的空间差异很大。在此基础上,对海河四期土地利用(LUCC1990/1990/2000/2004)分别进行了土地利用结构变化分析、变化速度分析、转移矩阵分析和时空变异动态特征分析。
3)通过对海河流域SWAT模型构建、模型参数率定、敏感性分析、模型验证以及流域水平衡初步分析,说明SWAT在海河流域的应用是可行的,进一步通过不同降水和土地利用对同一模型结构下的海河流域SWAT模型水资源演变规律模拟研究并得出相关结论。
4)提出了与SWAT相耦合分布式不确定水资源配置模型(DUWA),该模型构成流域完整的流域广义水资源“天然-人工”水循环模拟模型(SWAT-DUWA)。针对宏观水资源的结构特征,提出了基于不确定性多目标规划(IMOP)模型的流域水资源不确定多目标规划模型(WUMOP)。该模型可与前面提到的SWAT-DUWA模型相耦合,构成流域水资源规划管理的完整的决策体系,这对解决流域水资源规划管理中的不确定性建模问题具有重要的意义。
本文研究为深刻理解海河流域水资源系统的自然变异性和认知不确定性打下基础,同时也系统的完整的提出了流域水资源综合规划管理的决策分析理论体系架构。但是由于流域水资源系统的复杂性和不确定性,该方法理论体系还有待于进一步在实践中得到应用、完善。