水资源系统多维临界调控的理论与方法PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 全球水资源开发利用状况 1

1.1.1 世界水资源概况 1

1.1.2 世界用水情况 2

1.2 中国水资源概况 4

1.3 水资源问题及研究战略 5

1.3.1 全球水资源问题 5

1.3.2 水资源战略 6

1.4 水资源系统多维临界调控的目的和意义 8

1.5 本书概要 9

2 水资源系统的描述方法 10

2.1 水资源系统概述 10

2.1.1 系统的概念 10

2.1.2 水资源系统的概念 11

2.2 界壳论简介 12

2.2.1 界壳论基本概念 12

2.2.2 界壳基本要素 13

2.3 水资源系统的界壳描述 14

2.3.1 水资源系统界壳理论的相关概念 15

2.3.2 水资源系统界壳的临界状态描述 18

2.4 水资源系统界壳理论的初步应用 20

2.4.1 流域水资源管理体制的界壳分析 20

2.4.2 水资源系统-生态系统-社会系统的演化与约束机理分析 26

2.5 水资源系统界壳理论的应用前景 28

2.5.1 水资源系统界壳理论与水资源保护 29

2.5.2 水资源系统界壳理论与水资源开发 29

2.5.3 水资源系统界壳理论与水资源利用 29

2.5.4 水资源系统界壳理论与水资源优化配置 30

参考文献 31

3 水资源需求预测的理论与实践 32

3.1 水资源需求预测的原理 32

3.1.1 水资源需求预测概述 32

3.1.2 水资源需求预测的基本原则 33

3.1.3 水资源需求预测的进展 33

3.1.4 水资源需求预测的影响因素 34

3.1.5 水资源需求预测的步骤 35

3.2 水资源需求预测方法概述 37

3.3 时间序列法 39

3.3.1 时间序列分析 39

3.3.2 趋势外推法（确定型） 40

3.3.3 移动平均法（确定型） 43

3.3.4 指数平滑法（确定型） 45

3.3.5 马尔科夫法（随机型） 50

3.3.6 博克斯—詹金斯法（随机型） 53

3.4 结构分析预测法 54

3.4.1 回归分析预测法 54

3.4.2 工业用水弹性系数法 57

3.4.3 指标分析预测法 57

3.5 灰色GM（1,1）预测模型 61

3.5.1 GM（1,1）模型的基本原理 61

3.5.2 灰色预测的类型 62

3.5.3 GM（1,1）模型的建立方法和步骤 62

3.5.4 模型检验 63

3.5.5 算例 64

3.6 人工神经网络预测方法 66

3.6.1 BP网络的结构 66

3.6.2 BP神经网络的计算过程 66

3.6.3 模糊神经网络预测算法 68

3.6.4 BP遗传预测方法 69

3.6.5 算例分析 71

3.7 统计学习理论预测方法 75

3.7.1 支持向量机理论 75

3.7.2 最小二乘支持向量机 78

3.7.3 改进的最小二乘支持向量机 79

3.7.4 基于混沌优化的最小二乘支持向量机需水预测模型 80

3.8 小波分析预测方法 82

3.8.1 小波分析的发展历史 82

3.8.2 小波分析的基本原理 82

3.8.3 小波分析在需水时间序列组成分析中的应用 85

3.9 系统动力学预测方法 88

3.9.1 概述 88

3.9.2 系统动力学简介 89

3.9.3 系统动力学结构分析及模型建立 90

3.9.4 系统动力学建模软件介绍 91

3.9.5 应用实例 93

3.10 可拓聚类预测方法 96

3.10.1 可拓学理论 96

3.10.2 可拓预测的建模机制 96

3.10.3 实例计算 98

3.11 水资源需求预测方法的分析与对比 101

参考文献 103

4 水资源合理配置的理论与模型 106

4.1 水资源合理配置的内涵 106

4.1.1 水资源配置的基本概念 106

4.1.2 水资源配置与供需平衡的关系 108

4.2 水资源配置的基本原则、指标和功能 108

4.2.1 水资源配置基本原则 108

4.2.2 水资源配置基本指标 110

4.2.3 水资源配置基本功能 111

4.3 水资源配置的主要任务 111

4.4 水资源配置的国内外研究进展 112

4.4.1 国外水资源配置研究进展 112

4.4.2 国内水资源配置研究进展 114

4.5 水资源配置理论 116

4.5.1 以需定供的水资源配置理论 116

4.5.2 以供定需的水资源配置理论 116

4.5.3 基于宏观经济的水资源配置理论 116

4.5.4 可持续发展的水资源配置理论 117

4.5.5 优化配置目标的度量与识别 117

4.5.6 优化配置中的平衡关系 118

4.6 水资源配置模型 119

4.6.1 水资源配置模型的定义 119

4.6.2 水资源配置模型及特点 119

4.6.3 几种常用的水资源配置模型 124

4.7 地表水与地下水联合运用 127

4.8 水资源优化配置理论研究展望 129

4.8.1 理论的完善与创新 129

4.8.2 水质水量问题 129

4.8.3 水资源优化配置的全局性 130

4.8.4 水务一体化管理 130

4.8.5 其他问题 130

4.9 小结 130

参考文献 131

5 水库调度的理论与模型 134

5.1 水库调度 134

5.1.1 水库调度分类 134

5.1.2 水库优化调度研究综述 135

5.1.3 水库模拟调度研究综述 139

5.1.4 水库优化调度方法介绍 140

5.1.5 水库优化调度的蚁群算法和粒子群算法 148

5.1.6 水库调度存在的主要问题 157

5.2 以发电为主的水库（群）优化调度研究 158

5.2.1 水库（群）中长期发电优化调度模型 158

5.2.2 水库（群）中长期发电优化调度模型的求解方法 161

5.2.3 水库（群）中长期发电计划的制订 174

5.2.4 水库（群）短期发电优化调度模型 175

5.2.5 水库（群）短期发电优化调度模型的求解方法 181

5.2.6 水库（群）短期发电计划的制订 187

5.2.7 实例应用 187

5.3 小结 200

参考文献 200

6 水资源多维临界调控的理论体系及概念模型 203

6.1 水资源多维临界调控的含义 203

6.2 水资源多维临界调控的临界控制论 204

6.2.1 临界控制论 204

6.2.2 流域水资源多维临界调控相关问题研究 204

6.3 水资源多维临界调控的有序原理 206

6.3.1 熵理论 206

6.3.2 两种有序结构 207

6.3.3 新的有序原理 208

6.3.4 水资源系统的耗散特性 209

6.4 水资源多维临界调控的协同特性 211

6.4.1 协同学概述 211

6.4.2 序参量作用 213

6.4.3 水资源子系统之间的竞争与协同关系 213

6.4.4 调控的协同特性 214

6.5 流域水资源多维临界调控的控制论概念模型框架 215

6.5.1 控制论模型的提出 215

6.5.2 多维临界调控的控制论模型框架 215

6.6 流域水资源多维临界调控过程 217

6.6.1 定义及解释 217

6.6.2 多维临界调控过程 218

6.7小结 218

参考文献 219

7 黄河流域概况及多维临界调控基本资料 220

7.1 黄河水资源开发利用概况 220

7.1.1 流域水资源概况 220

7.1.2 水资源利用存在的问题 221

7.2 黄河水资源研究综述 223

7.3 黄河流域水资源调控基本资料 224

7.3.1 水库电站概况 224

7.3.2 水资源分配现状 226

7.3.3 损失水量 227

7.3.4 各库月末最高水位 228

7.4 黄河流域水资源多维临界调控研究的目的和内容 228

参考文献 230

8 黄河流域水资源多维临界调控模型 231

8.1 黄河流域水资源调控对象仿真模型 231

8.1.1 流域概化及节点描述 231

8.1.2 模型变量说明 232

8.1.3 多维临界调控目标 234

8.1.4 约束条件 236

8.2 仿真模型的求解 237

8.2.1 模型求解原则 237

8.2.2 模型求解步骤 238

8.3 黄河流域水资源多维临界调控控制者模型的构建 241

8.3.1 知识获取 241

8.3.2 知识库 242

8.3.3 知识库中序参量的确定 242

8.3.4 知识库中临界阈值的确定 246

8.3.5 临界调控专家系统的推理机 248

8.4 黄河流域水资源多维临界调控程序 255

8.5 小结 257

参考文献 258

9 黄河流域水资源多维临界调控手段及方案 260

9.1 黄河流域水资源多维临界调控手段体系结构 260

9.2 黄河流域水资源多维临界调控手段 262

9.2.1 水资源开发利用调控手段 262

9.2.2 黄河流域防洪防凌调控手段 269

9.2.3 生态与环境调控手段 273

9.3 黄河流域不同规划水平年调控方案 276

9.3.1 初始方案与平衡方案界定 276

9.3.2 调控手段变量因素分析 276

9.3.3 基于多维调控手段集成的调控方案拟订原则 278

9.3.4 调控方案集 279

9.4 小结 283

10 黄河流域水资源多维临界调控成果 284

10.1 近期（2010水平年）方案调控成果及分析 284

10.1.1 初始方案调控成果 284

10.1.2 近期（2010年）方案集调控成果及分析 286

10.2 中期（2020年）方案调控成果及分析 290

10.3 远期（2030年）方案调控结果及分析 294

10.4 远景（2050年）方案调控结果及分析 298

10.5 调控结论 301

10.6 小结 302

11 水资源调控的风险分析 303

11.1 引言 303

11.2 水资源系统风险概述 304

11.2.1 国内外研究概述 304

11.2.2 水资源系统风险评估概述 306

11.3 风险识别 307

11.3.1 风险因素识别 307

11.3.2 主要风险因素筛选 308

11.4 风险估计 314

11.4.1 风险指标 314

11.4.2 风险计算方法 316

11.5 风险决策 325

11.5.1 单目标风险决策 325

11.5.2 多目标风险决策 327

11.5.3 可接受风险准则 333

11.6 风险控制 334

11.6.1 风险控制概述 334

11.6.2 水资源调控风险控制 334

11.7 实例应用 335

11.7.1 界壳的泛系观控模型应用 335

11.7.2 水资源调控风险分析应用 339

11.8 小结 347

参考文献 347

附表 349

附表1 乌江梯级水电站发电计划制订结果表（Ⅰ） 349

附表2 乌江梯级水电站发电计划制订结果表（Ⅱ） 351

附表3 乌江梯级水电站发电计划制订结果表（Ⅲ） 353

附表4 乌江梯级水电站发电计划制订结果表（Ⅳ） 355

附表5 乌江梯级水电站日调度计划（Ⅰ） 357

附表6 乌江梯级水电站日调度计划（Ⅱ） 358

附表7 乌江梯级水电站日调度计划（Ⅲ） 359