水资源复杂系统理论PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1水资源特性及其系统构成 1

1.1.1水资源特性 1

1.1.2水资源系统组成 4

1.1.3影响水资源系统结构与功能的因素 5

1.2水资源系统的复杂性 8

1.2.1水资源系统复杂性特征 8

1.2.2水资源系统复杂性研究动态 11

1.3水资源复杂系统理论体系 19

1.3.1水资源复杂系统理论基础 19

1.3.2水资源复杂系统理论研究内容 21

1.3.3水资源复杂系统的整体技术路线 26

1.4水资源复杂系统理论研究成果 27

1.4.1主要成果 27

1.4.2创新点 30

1.5小结 31

第2章 水资源复杂系统理论基础 32

2.1复杂系统 32

2.1.1复杂系统的内涵 32

2.1.2复杂系统特征 34

2.2复杂系统研究动态 36

2.3复杂系统基本理论 40

2.3.1非线性系统理论 40

2.3.2随机系统理论 56

2.3.3复杂适应系统理论 60

2.3.4自组织理论 63

2.3.5信息熵理论 67

2.4复杂系统建模方法 71

2.4.1复杂系统建模思想 71

2.4.2复杂系统建模体系 72

2.5小结 73

第3章 灌溉系统分形特征识别方法 74

3.1参考作物潜在腾发量时间分形特征 74

3.1.1基本原理 74

3.1.2韶山灌区参考作物潜在腾发量的时间分布 75

3.1.3韶山灌区参考作物潜在腾发量时间分形特征 77

3.2参考作物潜在腾发量空间分形特征 79

3.2.1基本原理 79

3.2.2湖南省参考作物月平均逐日潜在腾发量空间分布 81

3.2.3湖南省参考作物月平均逐日潜在腾发量空间分形特征 82

3.3灌溉渠道系统分形特征 84

3.3.1灌溉渠系空间分形特征分析 85

3.3.2灌溉渠系灌水模数与分形维数的相关性 87

3.3.3漳河灌区灌溉渠道系统分形特征研究 90

3.4小结 92

第4章 水资源系统混沌特性识别方法 94

4.1系统混沌特性描述 94

4.2复杂系统相空间重构技术 95

4.2.1系统相空间重构基本思想 95

4.2.2时间延迟的确定 97

4.2.3嵌入维数的确定 100

4.2.4 C-C算法 103

4.3系统混沌特性识别方法 104

4.3.1功率谱分析法 105

4.3.2李雅普诺夫指数法 106

4.3.3饱和关联维数法 107

4.4举水流域水资源系统混沌特性识别 109

4.4.1举水流域来水过程混沌特性识别 109

4.4.2举水流域用水过程混沌特性识别 113

4.5汉江中下游水资源系统混沌特性研究 114

4.6小结 118

第5章 水资源系统混沌预测模型与方法 119

5.1混沌预测基本理论 119

5.1.1系统预测 119

5.1.2混沌预测原理 120

5.1.3混沌预测方法 121

5.2基于最大李雅普诺夫指数的混沌时间序列预测 124

5.2.1基于最大李雅普诺夫指数的混沌预测模型 124

5.2.2基于最大李雅普诺夫指数的混沌预测步骤 124

5.2.3预测实例 125

5.3基于支持向量机的混沌时间序列预测 127

5.3.1统计学习理论 127

5.3.2支持向量机预测原理 128

5.3.3基于相空间重构的SVM预测方法 130

5.3.4预测实例 131

5.4基于逻辑斯谛的混沌时间序列预测 134

5.4.1逻辑斯谛预测模型原理 134

5.4.2逻辑斯谛连续模型与离散模型 136

5.4.3预测实例 137

5.5举水流域经济社会需水量混沌预测研究 140

5.6小结 143

第6章 水资源系统智能随机模拟预测模型与方法 144

6.1引言 144

6.2水文过程随机模拟模型 144

6.2.1水文随机模拟的蒙特卡罗方法简述 144

6.2.2伪随机数的产生 145

6.2.3 P-Ⅲ型分布纯随机序列的模拟 146

6.2.4丹江口水库径流量随机模拟计算 146

6.3小波分析模型 152

6.3.1小波函数定义与时频局部化特性 152

6.3.2小波变换模型 154

6.3.3多分辨分析方法 156

6.3.4韶山灌区参考作物潜在腾发量多时间尺度小波分析 160

6.4水资源系统智能小波分析模型 167

6.4.1改进的BP神经网络模型 167

6.4.2基于智能小波分析的丹江口水库径流预测 171

6.4.3基于智能小波分析的韶山灌区参考作物潜在腾发量预测 176

6.5小结 182

第7章 水资源系统多目标混沌优化方法研究 183

7.1混沌优化方法 183

7.1.1系统非线性优化 183

7.1.2混沌优化算法思想 187

7.1.3混沌优化算法步骤 187

7.1.4混沌优化算法的收敛性 188

7.2混沌遗传优化算法 189

7.2.1基本思想 189

7.2.2遗传算法 190

7.2.3混沌遗传优化算法的步骤 191

7.2.4混沌遗传优化算法算例 192

7.3多目标混沌遗传优化算法研究 195

7.3.1基本思想 195

7.3.2多目标决策技术 196

7.3.3多目标混沌遗传优化算法步骤 198

7.4举水流域水资源多目标混沌优化配置模型与方法研究 201

7.4.1水资源优化配置数学模型 201

7.4.2配置模型参数率定 204

7.4.3 MCGOA算法求解技术及配置成果 206

7.5小结 212

第8章 水资源系统自优化随机模拟调度技术 213

8.1自优化模拟决策的基本原理 213

8.2基于自优化模拟技术的水库水资源配置研究 214

8.2.1基本思路 214

8.2.2数学模型 214

8.2.3模型求解方法 216

8.2.4丹江口水库及汉江中下游地区水资源配置研究 218

8.3水库自优化随机模拟调度模型与方法 224

8.3.1水库自优化随机模拟调度数学模型 224

8.3.2自优化随机模拟调度计算方法与步骤 225

8.3.3自优化随机模拟调度成果与分析 229

8.4小结 230

第9章 水资源优化配置多目标演化算法 231

9.1可变外部存储多目标演化策略（DAES） 231

9.1.1 DAES算法 231

9.1.2编码方式 231

9.1.3演化操作 232

9.1.4适应值分配方式 234

9.1.5外部存储集添加规则 234

9.1.6外部存储集减少规则 234

9.1.7约束控制规则 235

9.2实例测试 235

9.2.1可视化比较 236

9.2.2性能指标分析 236

9.3水资源优化配置整体模型的DAES求解 238

9.3.1水资源优化配置整体模型 238

9.3.2大系统分解协调与DAES 242

9.4汉江中下游干流供水区水资源多目标优化配置研究 244

9.4.1水源与用水部门 244

9.4.2水资源可利用量上限及需水量 245

9.4.3模型参数 246

9.4.4水资源优化配置结果及其分析 246

9.5小结 257

第10章 水资源系统协同学评价方法 258

10.1协同学应用基础 258

10.1.1水资源系统的协同机理 258

10.1.2水资源系统序参量 260

10.1.3水资源系统序参量的分级阈值 262

10.2有序度评价模型 262

10.2.1子系统有序度模型 262

10.2.2水资源系统有序度模型 263

10.3协调度评价模型 264

10.3.1复合系统协调的数学描述 264

10.3.2水资源优化配置的协调机理 265

10.3.3协调度评价模型 265

10.4公平度评价模型 267

10.4.1配置方案的公平性评价 267

10.4.2 Matheson公平度模型 267

10.4.3公平度评价模型 268

10.5可持续度评价模型 270

10.5.1配置方案的可持续性评价 270

10.5.2可持续度评价模型 271

10.6汉江中下游水资源配置方案综合评价 271

10.7小结 273

第11章 水资源复杂系统综合评价模型与方法 274

11.1水资源系统综合评价 274

11.2水资源系统混沌神经网络综合评价模型 274

11.2.1混沌神经元网络 274

11.2.2混沌神经网络综合评价模型 276

11.2.3举水流域水资源配置效果评价 279

11.3水资源系统耗散结构评价模型 286

11.3.1河流系统的耗散结构模型 286

11.3.2东江河流水量水质评价 289

11.4基于突变理论的旱灾风险多准则评价方法 293

11.4.1常规突变评价法存在的缺陷与改进方法 293

11.4.2基于突变理论的旱灾风险多准则评价法 294

11.4.3安徽省各市旱灾风险总体评价 297

11.5基于遗传算法与证据理论的河流健康综合评价模型 299

11.5.1综合评价的目标与原则 299

11.5.2基于Gray码加速遗传算法的指标权重模型 299

11.5.3基于证据理论的河流健康综合评价模型 305

11.5.4基于遗传算法和证据理论的长江流域河流健康评价 309

11.6小结 314

第12章 水资源系统风险分析理论与方法 315

12.1水资源系统风险分析基础 315

12.1.1水资源系统中的不确定性分析 315

12.1.2水资源系统风险的概念与特征 316

12.1.3水资源系统风险分析基本方法 318

12.2基于自优化模拟的水资源系统供水风险分析模型与方法 324

12.2.1供水系统风险因子识别 324

12.2.2主要风险因子随机模拟技术 327

12.2.3基于自优化-随机模拟技术的供水风险分析模型 335

12.3水资源配置风险评价理论与方法 342

12.3.1水资源优化配置的风险识别 342

12.3.2水资源优化配置风险评价模型与方法 343

12.4汉江中下游水资源系统风险分析 347

12.4.1南水北调中线调水95亿m3后汉江中下游干流供水风险分析 347

12.4.2汉江中下游水资源配置风险分析 361

12.5小结 364

第13章 水质风险管理理论与方法 365

13.1引言 365

13.2基本理论 366

13.2.1贝叶斯统计方法 366

13.2.2马尔可夫链 367

13.3 MCMC抽样方法 369

13.3.1 Metropolis-Hasting抽样方法 369

13.3.2吉布斯抽样方法及满条件分布 370

13.4吉布斯方法在水环境风险中的应用研究 372

13.4.1基本资料及先验分布 372

13.4.2模型的建立及满条件概率推导 374

13.4.3模型的收敛性判断及计算结果分析 376

13.4.4数据缺失情况的水质风险分析 382

13.5模糊多目标水质管理模型与求解方法 383

13.5.1模糊优化理论概述 383

13.5.2模糊多目标水质管理模型的构建 384

13.5.3模糊多目标水质管理模型求解方法 388

13.6水质管理风险分析模型 391

13.7汉江中下游水质管理风险分析 391

13.8小结 395

主要参考文献 396