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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