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海河流域是我国经济政治文化中心,更是水资源十分紧缺和生态环境严重恶化的地区。由于水资源过度开发大大超过了流域水资源承载能力,水污染负荷大大超过了流域水环境承载能力,使得流域供需矛盾加剧,引起了河道干涸、湿地萎缩、河口生态恶化、地下水位下降等一系列生态与环境问题。为此,对海河流域进行流域水安全评价是十分必要和急迫的。以往关于水安全的研究主要关注于定性分析和评价,评价过程很少考虑水资源系统的不确定性;且大多评价结果都给定一个总指标来反映水安全程度,没有细化到各个子系统,研究缺少针对性。为此,本文提出了水安全遗传加权集对分析模型,较好的解决了上述问题。本文的主要研究工作和研究成果如下:
(1)理论体系方面
在深入探讨水资源系统所具有的开放性、动态性、层次性、不确定性等特点的基础上,明确了不确定性是此类系统的最根本特点;提出水资源系统不确定性的产生原因和处理方法,并对几种方法进行比较,最终提出集对分析方法是较好解决此类不确定性的方法之一。
(2)研究方法方面
深入探讨解决系统不确定性的集对分析方法,建立了水资源系统遗传加权集对分析模型,将此模型应用于黄河流域水资源可再生能力的评价过程中,并和其他已有的相对成熟的评价模型及方法相比较,验证了模型的合理性。
(3)实践研究方面
结合海河流域实际情况,构建包含水资源本身开发利用安全度、与水资源有关的水环境水生态安全度、与水资源有关的社会经济安全度在内的评价指标体系和评价标准;将上述模型应用于海河流域水安全评价过程中,从子系统和总系统分别评价流域水安全程度,得到如下结果:
总体来看,滦河及冀东沿海和海河北系的水安全状况相对较好,海河南系和徒骇马颊河相对较差;其中就水资源开发利用安全度来说,四个分区的评价结果基本相同,处于四级,即不安全状态;从与水资源有关的水环境水生态安全度子系统看,四个分区的评价结果基本相同,都处于四级,不安全的级别;从与水资源有关的经济安全度子系统看,四个分区的评价结果都比较好,大多处在二级和三级,既安全和临界的级别。
从自然因素和人为因素两方面分析了海河流域水安全不安全的原因,并提出包含建立节水型社会、水资源保护、水生态修复、加大宣传立法强度、建立综合水安全维护体系等在内的提高流域水安全度的具体措施。