基于不确定条件下水资源承载力的经济发展规划风险分析

In this project, the uncertain factors in water circulation ,water resources management and social-economic development in Shiyang River Basin will be comprehensively considered. Then the water carring capacity will be calculated under uncertainties. The social-econimic development planning would get with water resources carring capacity under above constraints. Moreover, how to adjust the existed water resources planning to accommodate the regional social-economic development planning is also desired. A multi-stages multi-objects optimization model under uncertainty will be proposed to calculate the water carring capacity. The model involving several uncertainties and their coupling, such as, interval, fuzzy, stochastic, and their combination. The approach to solve the presented model would be proposed. Based on the above described studies, the assessment index and evaluation standard under uncertainty would be established and the risk analysis for social and economic development in Shiyang River Basin will be developed. Finally, through multi-scenarios risk analysis and discussion, the risk assessment of regional econimic development planning under quality and quantity are addressed for the research area. The suggestions for Shiyang region circular economy under the regional water resources carring capacity constraints will be proposed to meet the need of regional sustainable development.

本项目将综合考虑石羊河流域水资源及其管理中的不确定性及社会经济发展中的不确定性因素，计算不确定条件下水资源承载力。以此作为研究区域经济发展规划制定的一个约束，使经济的发展与水资源相适应，同时，研究如何调整现有的水资源配置以适应现有的经济发展规划。通过优化分析理论建立不确定多阶段多目标的水资源承载力优化模型，该模型集成区间、模糊、随机等多种不确定性因素及各因素之间的相互耦合，并对该模型的求解方法展开详细研究。在不确定水资源承载力研究的基础上，建立合适的评价指标体系和评判标准，开展与研究区域水资源承载力相适应的社会经济发展规划风险分析。建立不同情景的风险分析模型及提出求解方法，并基于模型的求解结果，对研究区域的经济发展规划做出定量与定性的风险评估，提出石羊河流域与水资源承载力相适应的实现可循环经济的指导意见，为可持续发展提供科学依据。

本项目针对水资源时空变化等不确定性与社会经济发展过程中不确定性，提出了水资源系统的不确定性分析方法和社会经济不确定性分析方法；水资源系统不确定性方法从区域历史资料出发，运用Mann-Kendall和Mann-Whitney U假设检验方法对相关数据进行处理，分析气候及径流等不确定性对水资源系统的影响；社会经济不确定性分析主要采用数据包络分析方法(Data Envelopment Analysis, DEA)和Malmquist指数方法对研究区域的水资源利用效率进行时、空尺度的分析，寻找社会经济系统不确定性因素对水资源利用效率的影响，从而确定相应的社会经济 不确定性参数。.开发构建风险分析模型，针对传统方法运用有限样本估算风险概念分布，容易出现概率值不准确的问题，开发了基于模糊信息优化处理的风险模型；针对实际情况的复杂性和变化性，将区间数引入到模糊综合评判法中，开发区间模糊综合评判风险模型；综合考虑子风险元素对整个系统稳定性的影响，开发了基于广义梯形模糊数相似性原理度量总风险模型。.针对水资源承载力概念没有明确定义、内容混沌的特点，提出新的水资源承载力概念；提出区域水资源新陈代谢理论，开发建立了基于区域水资源新陈代谢的水资源承载力评价指标体系，对研究区域水资源承载力进行评价分析；.在此基础上，开发并运用了基于不确定性的随机分式水资源承载力优化提升模型和基于不确定性的多目标随机分式目标规划水资源承载力优化提升模型。在综合考虑水量、水质、社会经济发展等诸多不确定性因素上，前者针对经济效益单一目标，后者针对社会经济多方面目标，对现有的水资源承载力进行优化提升。此外，还对未来社会经济发展规划进行相应的风险分析，为未来实现可持续性发展提出合理建议。本项目针对关键科学问题展开了详尽的分析与研究，围绕研究内容展开提出的主要模型都发表在国际知名主流期刊上。