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第1章 绪论1

1.1水资源特性及其系统构成1

1.1.1水资源特性1

1.1.2水资源系统组成4

1.1.3影响水资源系统结构与功能的因素5

1.2水资源系统的复杂性8

1.2.1水资源系统复杂性特征8

1.2.2水资源系统复杂性研究动态11

1.3水资源复杂系统理论体系19

1.3.1水资源复杂系统理论基础19

1.3.2水资源复杂系统理论研究内容21

1.3.3水资源复杂系统的整体技术路线26

1.4水资源复杂系统理论研究成果27

1.4.1主要成果27

1.4.2创新点30

1.5小结31

第2章 水资源复杂系统理论基础32

2.1复杂系统32

2.1.1复杂系统的内涵32

2.1.2复杂系统特征34

2.2复杂系统研究动态36

2.3复杂系统基本理论40

2.3.1非线性系统理论40

2.3.2随机系统理论56

2.3.3复杂适应系统理论60

2.3.4自组织理论63

2.3.5信息熵理论67

2.4复杂系统建模方法71

2.4.1复杂系统建模思想71

2.4.2复杂系统建模体系72

2.5小结73

第3章 灌溉系统分形特征识别方法74

3.1参考作物潜在腾发量时间分形特征74

3.1.1基本原理74

3.1.2韶山灌区参考作物潜在腾发量的时间分布75

3.1.3韶山灌区参考作物潜在腾发量时间分形特征77

3.2参考作物潜在腾发量空间分形特征79

3.2.1基本原理79

3.2.2湖南省参考作物月平均逐日潜在腾发量空间分布81

3.2.3湖南省参考作物月平均逐日潜在腾发量空间分形特征82

3.3灌溉渠道系统分形特征84

3.3.1灌溉渠系空间分形特征分析85

3.3.2灌溉渠系灌水模数与分形维数的相关性87

3.3.3漳河灌区灌溉渠道系统分形特征研究90

3.4小结92

第4章 水资源系统混沌特性识别方法94

4.1系统混沌特性描述94

4.2复杂系统相空间重构技术95

4.2.1系统相空间重构基本思想95

4.2.2时间延迟的确定97

4.2.3嵌入维数的确定100

4.2.4 C-C算法103

4.3系统混沌特性识别方法104

4.3.1功率谱分析法105

4.3.2李雅普诺夫指数法106

4.3.3饱和关联维数法107

4.4举水流域水资源系统混沌特性识别109

4.4.1举水流域来水过程混沌特性识别109

4.4.2举水流域用水过程混沌特性识别113

4.5汉江中下游水资源系统混沌特性研究114

4.6小结118

第5章 水资源系统混沌预测模型与方法119

5.1混沌预测基本理论119

5.1.1系统预测119

5.1.2混沌预测原理120

5.1.3混沌预测方法121

5.2基于最大李雅普诺夫指数的混沌时间序列预测124

5.2.1基于最大李雅普诺夫指数的混沌预测模型124

5.2.2基于最大李雅普诺夫指数的混沌预测步骤124

5.2.3预测实例125

5.3基于支持向量机的混沌时间序列预测127

5.3.1统计学习理论127

5.3.2支持向量机预测原理128

5.3.3基于相空间重构的SVM预测方法130

5.3.4预测实例131

5.4基于逻辑斯谛的混沌时间序列预测134

5.4.1逻辑斯谛预测模型原理134

5.4.2逻辑斯谛连续模型与离散模型136

5.4.3预测实例137

5.5举水流域经济社会需水量混沌预测研究140

5.6小结143

第6章 水资源系统智能随机模拟预测模型与方法144

6.1引言144

6.2水文过程随机模拟模型144

6.2.1水文随机模拟的蒙特卡罗方法简述144

6.2.2伪随机数的产生145

6.2.3 P-Ⅲ型分布纯随机序列的模拟146

6.2.4丹江口水库径流量随机模拟计算146

6.3小波分析模型152

6.3.1小波函数定义与时频局部化特性152

6.3.2小波变换模型154

6.3.3多分辨分析方法156

6.3.4韶山灌区参考作物潜在腾发量多时间尺度小波分析160

6.4水资源系统智能小波分析模型167

6.4.1改进的BP神经网络模型167

6.4.2基于智能小波分析的丹江口水库径流预测171

6.4.3基于智能小波分析的韶山灌区参考作物潜在腾发量预测176

6.5小结182

第7章 水资源系统多目标混沌优化方法研究183

7.1混沌优化方法183

7.1.1系统非线性优化183

7.1.2混沌优化算法思想187

7.1.3混沌优化算法步骤187

7.1.4混沌优化算法的收敛性188

7.2混沌遗传优化算法189

7.2.1基本思想189

7.2.2遗传算法190

7.2.3混沌遗传优化算法的步骤191

7.2.4混沌遗传优化算法算例192

7.3多目标混沌遗传优化算法研究195

7.3.1基本思想195

7.3.2多目标决策技术196

7.3.3多目标混沌遗传优化算法步骤198

7.4举水流域水资源多目标混沌优化配置模型与方法研究201

7.4.1水资源优化配置数学模型201

7.4.2配置模型参数率定204

7.4.3 MCGOA算法求解技术及配置成果206

7.5小结212

第8章 水资源系统自优化随机模拟调度技术213

8.1自优化模拟决策的基本原理213

8.2基于自优化模拟技术的水库水资源配置研究214

8.2.1基本思路214

8.2.2数学模型214

8.2.3模型求解方法216

8.2.4丹江口水库及汉江中下游地区水资源配置研究218

8.3水库自优化随机模拟调度模型与方法224

8.3.1水库自优化随机模拟调度数学模型224

8.3.2自优化随机模拟调度计算方法与步骤225

8.3.3自优化随机模拟调度成果与分析229

8.4小结230

第9章 水资源优化配置多目标演化算法231

9.1可变外部存储多目标演化策略（DAES）231

9.1.1 DAES算法231

9.1.2编码方式231

9.1.3演化操作232

9.1.4适应值分配方式234

9.1.5外部存储集添加规则234

9.1.6外部存储集减少规则234

9.1.7约束控制规则235

9.2实例测试235

9.2.1可视化比较236

9.2.2性能指标分析236

9.3水资源优化配置整体模型的DAES求解238

9.3.1水资源优化配置整体模型238

9.3.2大系统分解协调与DAES242

9.4汉江中下游干流供水区水资源多目标优化配置研究244

9.4.1水源与用水部门244

9.4.2水资源可利用量上限及需水量245

9.4.3模型参数246

9.4.4水资源优化配置结果及其分析246

9.5小结257

第10章 水资源系统协同学评价方法258

10.1协同学应用基础258

10.1.1水资源系统的协同机理258

10.1.2水资源系统序参量260

10.1.3水资源系统序参量的分级阈值262

10.2有序度评价模型262

10.2.1子系统有序度模型262

10.2.2水资源系统有序度模型263

10.3协调度评价模型264

10.3.1复合系统协调的数学描述264

10.3.2水资源优化配置的协调机理265

10.3.3协调度评价模型265

10.4公平度评价模型267

10.4.1配置方案的公平性评价267

10.4.2 Matheson公平度模型267

10.4.3公平度评价模型268

10.5可持续度评价模型270

10.5.1配置方案的可持续性评价270

10.5.2可持续度评价模型271

10.6汉江中下游水资源配置方案综合评价271

10.7小结273

第11章 水资源复杂系统综合评价模型与方法274

11.1水资源系统综合评价274

11.2水资源系统混沌神经网络综合评价模型274

11.2.1混沌神经元网络274

11.2.2混沌神经网络综合评价模型276

11.2.3举水流域水资源配置效果评价279

11.3水资源系统耗散结构评价模型286

11.3.1河流系统的耗散结构模型286

11.3.2东江河流水量水质评价289

11.4基于突变理论的旱灾风险多准则评价方法293

11.4.1常规突变评价法存在的缺陷与改进方法293

11.4.2基于突变理论的旱灾风险多准则评价法294

11.4.3安徽省各市旱灾风险总体评价297

11.5基于遗传算法与证据理论的河流健康综合评价模型299

11.5.1综合评价的目标与原则299

11.5.2基于Gray码加速遗传算法的指标权重模型299

11.5.3基于证据理论的河流健康综合评价模型305

11.5.4基于遗传算法和证据理论的长江流域河流健康评价309

11.6小结314

第12章 水资源系统风险分析理论与方法315

12.1水资源系统风险分析基础315

12.1.1水资源系统中的不确定性分析315

12.1.2水资源系统风险的概念与特征316

12.1.3水资源系统风险分析基本方法318

12.2基于自优化模拟的水资源系统供水风险分析模型与方法324

12.2.1供水系统风险因子识别324

12.2.2主要风险因子随机模拟技术327

12.2.3基于自优化-随机模拟技术的供水风险分析模型335

12.3水资源配置风险评价理论与方法342

12.3.1水资源优化配置的风险识别342

12.3.2水资源优化配置风险评价模型与方法343

12.4汉江中下游水资源系统风险分析347

12.4.1南水北调中线调水95亿m3后汉江中下游干流供水风险分析347

12.4.2汉江中下游水资源配置风险分析361

12.5小结364

第13章 水质风险管理理论与方法365

13.1引言365

13.2基本理论366

13.2.1贝叶斯统计方法366

13.2.2马尔可夫链367

13.3 MCMC抽样方法369

13.3.1 Metropolis-Hasting抽样方法369

13.3.2吉布斯抽样方法及满条件分布370

13.4吉布斯方法在水环境风险中的应用研究372

13.4.1基本资料及先验分布372

13.4.2模型的建立及满条件概率推导374

13.4.3模型的收敛性判断及计算结果分析376

13.4.4数据缺失情况的水质风险分析382

13.5模糊多目标水质管理模型与求解方法383

13.5.1模糊优化理论概述383

13.5.2模糊多目标水质管理模型的构建384

13.5.3模糊多目标水质管理模型求解方法388

13.6水质管理风险分析模型391

13.7汉江中下游水质管理风险分析391

13.8小结395

主要参考文献396