博士论文：区域水资源安全评价与预警方法研究

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前 言

水资源是基础性的自然资源和战略性的经济资源，是生态环境的控制性要素。进入21世纪以来，全球多数国家和地区都面临着水资源短缺、水污染、水生态环境恶化等问题，水资源安全已经成为各国政府、学者及公众普遍关注的热点。加强区域水资源安全理论、评价、预警研究，提出相应的水资源安全保障和调控措施，对于促进区域水资源可持续利用、保障社会经济可持续发展、构建和谐社会都具有重要的理论意义和实用价值。

当前国内外在水资源安全领域已经开展了一些研究工作，主要集中在水资源安全概念理念、评价方法、保障体系等方面，尚未形成完整的理论和方法论体系。另外，受气候变化和人类活动影响，水资源开发利用和管理面临的不确定性逐渐增加；特别是跨流域调水下的水资源评价、水资源模拟预测中的不确定性要素、不确定性信息的综合处理、不确定性信息下的风险决策等问题，给水资源安全研究带来了新的挑战。这些问题促成了本文以不确定性信息分析处理为主导，在区域水资源安全评价、预警理论及方法方面作进一步研究和探索。

论文分为七章。第一章对水资源安全研究进展进行综述，提出了本文的研究内容和技术路线。第二章建立了水资源复杂巨系统的理论框架，对复杂巨系统视角下的水资源安全概念、安全管理体系进行了阐述，提出了水资源安全研究的综合集成方法。第三章探讨了水资源安全评价的思路和过程，提出了水资源安全组合评价技术，针对性地构建了水资源安全多层次综合评价指标体系。第四章提出基于水资源管理科层结构的群组赋权方法，引入统计学方法对群组成员的赋权结果进行判别和合成，降低了指标赋权的主观性；然后采用模糊数学方法和物元可拓方法进行水资源安全组合评价，在隶属度和关联函数计算中引入指标基点值，增强了模型适用性。第五章将水资源短缺影响因子表达为盲数形式，建立了水资源供需分析盲数模型并对缺水率盲数进行不确定性分析，在此基础上发布预警信息。第六章以山东半岛城市群为例进行实证研究，对不同发展情景下的水资源安全演化趋势进行了评价，对济南市2006～2007年度枯水期水资源短缺前景进行了预测和预警模拟，在此基础上提出了保障山东半岛水资源安全的体系框架和政策建议。第七章为全文总结和展望。本论文研究成果对于山东半岛水资源综合规划、水资源调配、跨流域调水工程运行管理等具有一定的指导意义。

区域水资源安全评价和预警研究涉及面非常宽广，是一个复杂的系统工程。本文针对区域水资源安全评价、预警中的不确定性，做了一些探索性的研究工作，由于作者水平有限，所述观点可能有不当之处，恳请各位专家批评指正。

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摘 要

水资源短缺、水污染、水生态环境恶化等问题日益突出，水资源安全成为全球关注的热点问题。结合“十五”国家重大技术装备研制计划（ZZ02-03-05-01-02），开展了面向不确定性的水资源安全研究。

首先，将传统的水资源系统概念进行拓展，提出水资源复杂巨系统的概念，分析了其系统组成、水网架构、和谐层次及和谐性原理，初步建立了水资源复杂巨系统理论框架。对复杂巨系统视角下的水资源安全内涵和外延进行了阐述，指出不确定性增加下的水资源安全研究应采用综合集成方法进行。

其次，阐述了区域水资源安全评价的思路和过程；为降低水资源安全评价结果的不确定性，提出了水资源安全的组合评价技术，即对水资源安全从多种角度、分多种类型、利用多种方法进行评价，并对评价结果进行比选和综合。结合缺水地区水资源安全问题的特点，构建了区域水资源安全多层次综合评价指标体系；将定额类指标作为适中型指标处理，统筹考虑缺水地区的社会福利与用水效益。

第三，针对目前评价指标赋权方法的不足，提出了基于水资源管理科层结构的群组赋权方法。利用Kendall一致性系数对群组各成员赋权结果进行一致性检验，根据Spearman秩相关系数对比关系按照代表性原则确定合成权重。该赋权方法能够考虑多个评价区域对象之间的博弈关系，降低指标赋权的不确定性。

第四，采用模糊数学方法和物元可拓方法进行区域水资源安全组合评价。在模糊优选模型的隶属度计算中，通过引入基点值将相对隶属度转化为绝对隶属度，从而使该模型在给出优选排序结果的同时也能够衡量各评价对象的安全等级水平。在可拓方法的关联函数计算中，利用基点值对居中型指标进行预处理，解决了可拓评价方法不能处理居中型指标的问题。

第五，将水资源短缺影响图概念模型中的水量因子表达为盲数形式，建立了水资源供需分析盲数模型，利用盲数模型分析不同缺水准则下发生“水资源短缺”事件的可信度，以及未来缺水程度优于或劣于给定缺水情景的可信度。将缺水率盲数作为水资源短缺预警的综合指标，为预警决策提供量化依据。

最后，选择山东半岛城市群对上述理论方法进行实证研究，对不同发展情景下的水资源安全演化趋势进行了预测，结果表明2020年山东半岛水资源安全等级为临界安全，总体形势严峻；对2006～2007年枯水期水资源短缺状况进行了不确定性分析和预警模拟；进而提出了保障山东半岛水资源安全的对策措施。

关键词：水资源安全 水资源复杂巨系统 不确定性 组合评价 实时预警 盲数

正文略。如对该领域和方向感兴趣，请与作者联系。

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