The invention discloses a water related ecological environment bearing capacity prediction and control system, which comprises a bearing scale prediction module and a constraint condition module, wherein the constraint condition module acts on the bearing scale prediction module, and the water (soil) resources ecological environment social economy interaction module is a key sub module of the constraint condition module. The invention can predict and analyze the water related ecological environment bearing capacity of the research area under different ecological environment construction and social and economic development scenarios in the next several years.
【技术实现步骤摘要】
一种与水相关的生态环境承载力预估调控系统
本专利技术涉及水生态环境
，尤其是一种与水相关的生态环境承载力预估调控系统。
技术介绍
在中国，与水相关的生态环境承载力起源于水资源承载力，是对水资源承载力的补充与完善，其研究经历了三个发展阶段：萌芽阶段、大发展阶段、融合发展阶段。萌芽阶段是20世纪80年代后期至1995年，以新疆水资源软科学课题研究组对新疆水资源承载能力的研究为代表，概念、理论和计算方法等都处于萌芽状态；从1995年至2003年水资源承载力得到广泛研究，进入大发展阶段，研究方法呈现多样化，主要有综合评价法、系统动力学法和多目标优化法，在这阶段水环境承载力的概念也得以提出；2003年以后，随着土地(资源)承载力、水资源承载力、水环境承载力的研究趋于成熟，承载力的研究进入融合发展阶段。考虑综合因素，强调可持续发展，与水相关的生态环境承载力出现，研究水(土)资源和与水相关的生态环境要素组成的与水相关的生态环境系统对社会经济系统的支持能力。我国已有众多学者对水资源承载力进行了研究，但研究区域主要集中于北方水量型缺水地区，对于长江以南水质型缺水地区的研究相对较少。常用的研究方法有常规趋势法、平衡指数法、系统动力学法、综合评价分析法、多目标优化法等，这些方法各有优点和缺点，但还未有人从可持续发展的角度采用多目标互动优化法来进行研究的。多目标优化互动法即多目标优化互动与时间序列分析相结合的方法，多目标是指生态环境质量最好、社会经济水平最高；互动是指加入水土资源-生态环境-社会经济互动模型，这样得出人口和经济...
【技术保护点】
1.一种与水相关的生态环境承载力预估调控系统，其特征在于，包括：承载规模预估模块和约束条件模块，约束条件模块作用于承载规模预估模块，水(土)资源—生态环境—社会经济关联互动模块是约束条件模块的关键子模块。/n
【技术特征摘要】
1.一种与水相关的生态环境承载力预估调控系统，其特征在于，包括：承载规模预估模块和约束条件模块，约束条件模块作用于承载规模预估模块，水(土)资源—生态环境—社会经济关联互动模块是约束条件模块的关键子模块。
2.如权利要求1所述的与水相关的生态环境承载力预估调控系统，其特征在于，承载规模预估模块建立过程如下：
第N年太湖流域生态环境承载力量化模型的目标函数见式(1)：
式(1)中，WES(T)综合反映生态环境质量的好坏、社会经济水平的高低，并且还反映了生态环境质量与社会经济水平两者的和谐程度，即与水相关的生态环境系统对社会经济系统的承载状态指数，WES(T)最大情况下的经济规模、人口数及对应的水资源配置模式、生态环境质量模式就是生态环境承载力确定的目的；从发展角度来讲，生态环境质量、社会经济水平是衡量流域可持续发展的两个重要指标，生态环境质量越好，社会经济水平越高，这样的流域发展趋势正是流域的可持续发展趋势，因此称BTI称为可持续发展指数；
WES(T)的计算公式：
式(2)中，WES(T)表示T时段研究区与水相关的生态环境系统对社会经济系统的承载状态指数，WI(T)、LI(T)、EG(T)分别表示T时段水资源余缺水平指数、与水相关的生态环境质量指数、社会经济水平指数；若指数值小于0.8，说明还未达到临界可承载，若等于0.8，说明达到临界可承载，若大于0.8，说明已达到良好可承载，若等于1说明达到完全可承载；β1、β2、β3分别表示水资源余缺水平指数、与水相关的生态环境质量指数、社会经济水平指数在承载状态指数中的权重；Ui(T)、Vj(T)、Hk(T)分别表示第i个水资源余缺水平指标，第j个与水相关的生态环境质量指标、第k个社会经济水平指标，在T时段的隶属度值，通过构造隶属度函数求解；l、m、n分别表示水资源余缺水平指标、与水相关的生态环境质量指标及社会经济水平指标的个数；ai表示第i个水资源余缺水平指标在水资源余缺水平指数中占的权重，bj分别表示第j个与水相关的生态环境质量指标在与水相关的生态环境质量指数中占的权重，ck分别表示第k个社会经济水平指标在社会经济水平指数中占的权重，权重均根据层次分析法确定。
3.如权利要求1所述的与水相关的生态环境承载力预估调控系统，其特征在于，水(土)资源—生态环境—社会经济关联互动模块建立过程如下：
(1)水量平衡模拟模型；
水量平衡方程式用式(6)至(11)表示，其中式(6)是主模型；
W用＝W生产用+W生活用+W生态用(7)
W用＝W耗+W排(8)
W生产用＝W工业用+W农业用(9)
W工业用＝W火核电业用+W高用水工业用+W一般工业用(10)
W农业用＝W农田灌溉用+W林牧渔畜用(11)
式(6)中，ΔW是流域蓄水量的变化量，104m3/a，增为正；t为时间；P为计算时段内流域降水量，104m3/a；W入是计算时段内从外区域自然流入本流域的水量，104m3/a，太湖流域指过境水；W出为计算时段内从本流域流出外流域的水量，104m3/a；W用为计算时段内本流域用水量，104m3/a；W生产用是计算时段内本流域生产用水量，104m3/a；W工业用为计算时段内本流域工业用水量，104m3/a；W农业用是计算时段内本流域农业用水量，104m3/a，W火核电业用为计算时段内本流域火核电业的用水量，104m3/a；W高用水工业用为计算时段内本流域高用水工业的用水量，104m3/a；W一般工业用为计算时段内本流域一般工业的用水量，104m3/a；W农业灌溉用是计算时段内本流域农田灌溉的用水量，104m3/a；W林牧鱼畜用是计算时段内本流域林牧渔畜的用水量，104m3/a；W生活用为计算时段内本流域生活用水量，104m3/a；W生态用是计算时段内本流域的生态用水量，104m3/a；W耗为计算时段内本流域耗水量，104m3/a；W排为计算时段内本流域排水量，104m3/a；
(2)社会经济—水量关系模型；
水土资源-生态环境-社会经济互动模型中，社会经济指标中考虑工业增加值GDP工、农业增加值GDP农、国内生产总值GDP总、粮食产量LC及单方水农业增加值WNZ；
工业增加值与工业用水量、农业增加值与农业用水量、国内生产总值与生活用水量、粮食产量与农业用水量之间有必然的联系，根据它们之间的关系构造社会经济-水量间关系模型，见式(12)至(16)；
GDP工＝f1(W工业用,工业用水定额)(12)
GDP农业＝f2(W农业用)(13)
GDP＝f3(单位生活用水产生的GDP,W生活用,人口)(14)
LC＝f4(农业用水量,农业灌溉定额)(15)
WNZ＝f5(农田灌溉用水量,林牧渔畜用水量,农业GDP增加值)(16)
(3)生态环境-水量间关系模型；
水土资源—生态环境—社会经济互动关系模型中，生态环境指标包括水环境指标和水生态指标，研究中考虑的水环境指标有COD排放量c1(104t/a)，氨氮排放量c2(104t/a)；水生态指标有天然河湖年均水深c3(m)；城市水面率c4(％)和城市植被覆盖率c5(％)和水土流失面积比c6(％)；
①水环境指标—水量关系模型；
水环境指标COD排放量c1、氨氮排放量c2与水量间关系模型描述的是污染物COD排放量c1及氨氮排放量c2与水量间的关系，见式(17)至(24)；
c1＝c1工+c1农+c1生活(17)
c1工＝f(W工业用)(18)
c1农＝f(W农业用)(19)
c1生活＝f(W生活用)(20)
c2＝c2工+c2农+c2生活(21)
c2工＝f(W工业用)(22)
c2农＝f(W农业用)(23)
c2生活＝f(W生活用)(24)
式(17)至(24)中，c1工、c1农、c1生活分别为工业COD排放量...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱永华，吕海深，崔晨韵，王筱译，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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