（农业水土工程专业论文）黄河中下游地区引黄供水工程综合评价指标体系及模型研究.pdf

华北水利水电学院硕士学位论文 黄河中下游地区引黄供水工程综合评价指标体系及模型研究 摘要 为了搞好引黄供水工程的建设、管理与评价，本文针对黄河下游城市和 地区缺水的现象以及引黄供水工程发展的现状，结合洛阳大唐电厂引水工程 实例对典型引黄供水工程进行了研究。本研究主要探讨了引黄供水工程区生 态经济系统的优化规划，建立了引黄供水工程方案综合评价指标体系，引入 层次分析法、模糊识别理论，建立综合评价数学模型，并对引水工程方案的 综合效益进行评价。 随着社会的发展以及引黄供水工程的建设，区域生态经济系统也发生了 相应的变化。本文针对其优化规划问题，运用层次分析法，构建引黄供水工 程区生态经济系统规划的数学模型，对设定的各种方案进行优劣性评价和排 序，为解决引黄工程区复杂的生态经济系统的规划提供决策依据。 在对我国供水工程的建设、管理、评价理论与方法进行深入研究的基础 上，确定了从经济、技术、社会、环境和管理五个方面考虑的引黄供水工程 综合效益评价指标体系的重要性、可行性以及要求、原则和依据，探讨了引 黄供水工程综合评价指标体系建立的方法，建立了结合项目实际的引黄供水 工程方案综合评价指标体系。 在参阅国内外有关理论方法和应用实例基础上，针对评价体系既有定量 指标又有定性指标、既有越大越优指标又有越小越优指标的特点，本文引入 层次分析法、模糊识别理论与方法以及专家评分法，建立综合评价模型对引 黄供水工程方案进行评价。针对各分系统及总系统，进行各指标及各分系统 之间的两两对比，来确定各指标的权重及相对于优的隶属度，最终确定方案 针对总系统的相对于优的隶属度。从而可以求解方案所得分值。 最后，以典型引水工程为例进行了方案的模糊综合评价以及工程区生态 经济系统优化规划。通过应用实例证明，引黄供水工程区生态经济系统优化 规划方法的确定以及评价指标体系的建立是合理的，所建指标体系能够较全 面地反映引黄供水工程中的经济、技术、社会、环境、管理等因素；运用所 建数学模型对方案进行评价，评价结果合理、可信。评价指标体系和层次分 析法的结合应用，可以很好地评价引黄供水工程方案，为决策者提供依据。 关键词引黄供水，规划优化，层次分析法，评价指标体系， 供水方 案，综合效益评价 华北水利水电学院硕士学位论文 t h er e s e a r c ha b o u tt 既m o d e la n de v a l u a t i o ni n d e xs y s t e m f o ry e l l o wr i v e rd i v e r s i o np r o j e c t si nm i d d l e l o w e ra r e a a b s t r a c t i no r d e rt oc o n s t r u c t ，m a n a g ea n de v a l u a t ey e l l o wr i v e rd i v e r s i o np r o j e c t s m o r er e a s o n a b l y ，t h ep a p e rr e s e a r c hy e l l o wr i v e rd i v e r s i o np r o j e c t sa c c o r d i n gt o t h ep h e n o m e n o no fl a c k i n gw a t e rr e s o u r c ei nt h ea r e ao fm i d d l e l o w e ry e l l o wr i v e r ， a n dc o m b i n e dw i t hy e l l o wr i v e rc o m m i s s i o n sp r o j e c t “o a t a n gd i v e r s i o np r o j e c t i nl u o y a n gc i t y ”i tm a i n l yd i s c u s s e st h eo p t i m a lp l a n n i n go ft h eb i o - e c o n o m i c s y s t e mi na r e a ；e s t 曲l i s ht h ee v a l u a t i o ni n d e xs y s t e mo fp r o j e c ts y n t h e t i c a l b e n e f i te v a l u a t i o nb yi n t r o d u c i n gh i e r a r c h i c a lp r o c e s sm e t h o d ：a n de s t a b l i s ht h e e v a l u a t i o ni n d e xs y s t e mo fd i v e r t i o np r o j e c tf r o my e l l o wr i v e ra n dm u l t i l a y e r f u z z ye v a l u a t i o nm o d e lt od ow e l li ne n g i n e e r i n gc o n s t r u c t i o na n dm a n a g e m e n t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fs o c i e t ya n dt h ec o n s t r u c t i o no fy e l l o wr i v e r d i v e r s i o np r o j e c t ss o m ec h a n g e so fb i o - e c o n o m i cs y s t e mh a v et a k e np l a c e t h i s a r t i c l ee s t a b l i s ht h em a t h e m a t i c a l m o d e lo ft h es y s t e mp l a n n i n go ft h e b i o - e c o n o m i cs y s t e mi nt h ea r e at od e t e r m i n ew h i c ho ft h ek n o w np r o j e c ti sb e t t e r t h a nt h eo t h e rw h i c hp r o v i d es o m e t h i n go nw h i c hd e c i s i o n - m a k i n gd e p e n d o nt h eb a s e o f d e e pr e s e a r c h i nt h e o r i e sa n dm e t h o d so fd i v e r s i o n p r o j e c t s c o n s t r u c t i o n ， a d m i n i s t r a t i o na n de v a l u a t i o n ，t h e i m p o r t a n c e ， f e a s i b i l i t y ，r e q u i r e m e n t ，r u l e sa b o u tt h ee v a l u a t i o ni n d e xs y s t e mo fy e l l o w r i v e rd i v e r s i o np r o j e c t so p t i m a ls e l e c t i o ni si n i t i a l l ye s t a b l i s h e df r o mf i v e a s p e c t so ft h ee c o n o m y ，t e c h n o l o g y , s o c i a le f f e c t ，s u r r o u n d i n g s ，r e s o u r c e s ，t h e m e t h o d so ft h ee v a l u a t i o ni n d e xs y s t e ma r ed i s c u s s e da n dt h ee v a l u a t i o ni n d e x s y s t e mo fy e l l o wr i v e rd i v e r s i o np r o j e c t so p t i m a ls e l e c t i o ni ss e tu p o nt h eb a s eo fr e a d i n g 曲o u tc o r r e l a t e dt h e o r ya n da p p l i c a t i o nc a s et h e p a p e ri n t r o d u c et h es e m i s t r u c t u r a la n dm u l t i o b j e c t i v ef u z z yd e c i s i o n - m a k i n g a n do p t i m a ls e l e c t i o nt h e o r ya n dm e t h o do fs p e c i a l i s t sm a r k i n gt om a k eo p t i m a l s e l e c t i o nt oy e l l o wr i v e rd i v e r s i o np r o j e c t sa c c o r d i n gt h ec h a r a c t e rt h a t q u a l i t a t i v ea n dq u a n t i t a t i v ef a c t o ri sc o m b i n e d e v e r yp r o j e c ta r ec o n t r a s t e d e a c ho t h e ri na c c o r d sw i t hi n d e xs y s t e mi no r d e rt od e t e r m i n et h ew e i g h ta n d t h em e m b e r s h i po ft h ei n d e x t h e nt h eb e s tp r o j e c ti sd e t e r m i n e d f i n a l l y ，t h r o u g ht h ev a l i d a t eu s i n g “l o n g - h ud i v e r s i o np r o j e c ti ne a s t e r n p a r to fz h e n g z h o uc i t y ”p r o j e c to p t i m a ls e l e c t i o n ，t h er e s e a r c hr e s u l ts h o w 华北水利水电学院硕士学位论文 t h a tt h ed e t e r m i n a t i o no ft h eo p t i m a lp l a n n i n gm e t h o do fb i o - e c o n o m i cs y s t e m a n dt h ee v a l u a t i o ni n d e xs y s t e mo fp r o j e c to p t i m a ls e l e c t i o na r er e a s o n a b l e ： t h es y s t e mc o u l dr e f l e c to v e r a l lr e s o u r c e s ，e n v i r o n m e n t ，e c o n o m y ，a n ds o c i e t y r e l e v a n tt oy e l l o wr i v e rd i v e r s i o np r o j e c t s w i t ht h es t u d i e dt h e o r i e s ，h u m a n k n o w l e d g ec o u l d b ec o n s i d e r e d ；w i t c hc r e a t e sp o s s i b i l i t yt od e c i s i o n - m a k i n g p e r s o n sd i r e c tp a r t i c i p a t i o n c o n s i d e r i n gt h e d i f f e r e n tw e i g h to f m u l t i 一0 b j e c t i v e q u a n t i t a t i v eo b j e c t i v e sc o u l db eq u a n t i f i e d c o n j u n c t i v eu s e o fq u a n t i t a t i v ea n dq u a l i t a t i v eo b j e c t i v e si nd e c i s i o n - m a k i n g ，m o r es c i e n t i f i c d e c i s i o n - m a k i n gr e a s o n a b l er e s u l t sh a sb e e na c h i e v e d w h i c hi n c r e a s e s d e p e n d a b i l i t y w h e nt h es y s t e ma n dt h e o r ya r eu s e di ny e l l o wr i v e rd i v e r s i o n p r o j e c t s ，t h eb e s tp r o j e c tc a nb ed e t e r m i n e d k e yw o r d s ：y e l l o wr i v e rd i v e r s i o np r o j e c t s ， o p t i m i z a t i o n p l a n e ， h i e r a r c h i c a lp r o c e s sm e t h o d ，e v a l u a t i o ni n d e xs y s t e m ，d i v e r s i o ns c h e m e ， s y n t h e t i c a lb e n e f i te v a l u a t i o m 独立完成与诚信声明 本人郑重声明：所提交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作 所取得的研究成果并撰写完成的没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为 文中除已经标注引用的内容外，本学位论文中不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研 究成果，也不包含为获得华北水利水电学院或其它教育机构的学位或证书所使用过的材 料对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意 本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 学位论文作者签名：势知秀 签字日期：矽7 争，多 保证人( 导师) 签名：签字日期： 学位论文版权使用授权书 本人完全了解华北水利水电学院有关保管、使用学位论文的规定。特授权华北水利水 电学院可以将学位论文的全部或部分内容公开和编入有关数据库提供检索，并采用影印、 缩印或扫描等复制手段复制、保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机 构送交论文原件或复印件和电子文档( 涉密的学位论文在解密后应遵守此规定) 学位论文作者签名：势力啄 导师签名： 签字日期：矽7 么膨 签字日期： 圜 华北水利水电学院硕士学位论文 1 绪论 1 1 论文选题背景及目的意义 1 1 1 选题背景 黄河流域是中华民族的发祥地，黄河哺育了中国灿烂的古代文明黄河流域自然资源 十分丰富，是我国重要的能源和重化工基地但是黄河流域水资源匮乏，人均水资源占有 量仅为全国人均值的四分之一，单位耕地面积水资源量仅为全国的五分之一黄河流域降 雨时空分布极不均匀，全年降雨量的6 0 - 7 0 集中在6 月到9 月份，极易产生洪水黄河 又是世界上泥沙含量最多的河流，河道泥沙淤积形成了下游的“地上悬河”，洪水灾害十 分频繁。 当前我国改革开放和社会主义现代化建设己进入一个新的阶段。黄河的治理开发，事 关我国经济发展的大局。为使我国经济发展实现三步走的目标，治黄作为水利工作的重要 组成部分，就必须贯彻落实好“科教兴国“科教兴水”和可持续发展战略黄河的出路 在于科技进步 近年来，随着我国经济的快速发展，黄河中下游地区的城市及农村人口大量增加，工 业用水，城市居民生活用水量也不断增长，沿黄两岸相当多的城市和地区出现了较为严重 的缺水现象在这种情况下，沿黄城市和地区为满足城市需水要求，以黄河水为水源，修 建了各种各样的取水工程然而，黄河水泥沙多、易断流、丰枯季节水量变化大、以及调 水调沙对黄河造成的影响等特点给工程的规划设计与运行管理带来了诸多困难“1 大唐电厂引黄供水工程位于盂津县中部偏东，南北纵贯全境。北边至黄河白鹤取水， 中部横跨邙岭，于岭南西去，进入洛阳电厂 改革开放以来，随着国民经济的高速发展和人民生活水平的提高，水资源和能源不足 的矛盾日益突出，这是我国普遍存在的问题。修建大唐电厂引黄供水工程，是为电厂提供 新的供水备选方案，其目的是为其企业提供优质、廉价水源，以支持洛阳市工农业的可持 续发展。 针对上述问题，本研究以典型电厂引黄供水工程中的部分任务作为研究内容，该研究 内容主要包括：引黄供水工程概况及规划优化；引黄供水工程综合评价指标体系的建立， 以及综合评价模型的研究与成果应用。 华北水利水电学院硕士学位论文 1 1 2 理论研究意义和实际应用价值 黄河流域人口多，资源丰富，又大多属干旱、半干旱地区，加重了两岸经济社会发展 对黄河水资源的依赖性。黄河为沿河城市和工矿企业的生产、生活和发展提供了宝贵的水 资源，引黄灌区是我国重要的商品粮、棉基地，黄河干流也发展成为我国重要的水电基地 啪。黄河水还维系着黄河流域及河口近海的基本生态过程。人民治黄以来取得了连续5 0 年 伏秋大河不决口的重大胜利，保障了国家经济建设的顺利进行和人民安居乐业。然而，近 年来出现的下游干流断流的严重问题，又对断流地区经济社会及自然生态产生了不利影响 嘲黄河被称为地上悬河，在黄河中下游地区，两岸的大堤承担着主要的防洪任务，根据 国家规定，从黄河引水的管道或渠道均不允许直接穿越黄河大堤。这给引黄供水工程的规 划、设计和施工也增加了难度。 黄河的泥沙问题、断流问题、防洪问题、污染问题、丰枯季节水量悬殊的问题，以及 引黄工程过黄河大堤问题、取水口的选择问题等等都使得引黄供水工程与其他的引水工程 具有不同的特点，在了解现有研究状况的基础上婀鲫，仍需进行专门研究。 根据以上情况，本文引入模糊数学的有关理论和方法来研究引黄供水工程的规划优 化、方案评价、指标体系等问题，这对于引黄供水工程的规划设计、方案选择、领导决策 具有重要的参考价值。因此，该项研究具有重要的理论意义和实际应用价值。 1 2 相关领域研究现状 本论文研究的最终目标是建立一套引黄供水工程综合评价指标体系，以及应用有关模 糊数学的理论和方法建立综合评价的数学模型，评价指标体系的建立和评价模型的研究首 先需要大量全面的对应研究领域的专业基础理论和最新研究成果做理论支撑。在本研究 中，除涉及引黄供水工程这一研究领域外，还涉及指标评价体系以及经济、技术、社会影 响，生态环境和管理等专业研究领域。引水工程方案选择对所建工程发挥效益影响重大， 因此多年来有许多学者曾进行过引水工程技术选择及综合评价理论方面的研究工作现对 论文涉及的主要研究领域的研究现状及存在的问题进行概述。 1 2 1 引黄供水工程评价指标体系及确定方法研究现状 传统引水工程规划阶段，引水方案选择，主要是由部分专家和决策人凭经验，以技术 上可行、经济上合理为工程设计原则，以对某几项重要因素的分析结果来确定工程标准与 形式。随着社会经济的发展，环境、生态问题的日益突出，人们也逐渐意识到在引水方案 2 华北水利水电学院硕士学位论文 选择上传统的“技术一经济”原则虽然还是基本原则，然而存在着严重的缺陷。不合理的 技术和经济消费，加上人口急剧增长，将会导致资源枯竭和环境恶化。因而，在进行现代 化工程技术决策时，不仅要考虑“技术一经济”准则，而且还应考虑到“环境一社会”一 些非技术方面的准则。显然，“环境一社会”准则是当今可持续发展研究和强调的主题， 在引水工程规划设计中，拓宽决策视野，更新决策方法，寻找复合客观实际，便于应用的 决策途径，是当前的一项紧迫任务。 在综合评价指标体系方面，可以说，考虑的越来越全面和详细，但是对于随着政治、 经济、地理条件的改变，指标因子之间变化趋势及其关系分析尚不多见。对于所建指标体 系以及指标因子之间的权重分析也还有待深入对于引黄供水工程综合评价指标体系，仍 然需要进行专门的、深入细致的研究。 1 2 2 工程方案评价理论和模型及城市供水的研究现状 在水利工程建设中，方案评价理论与方法的研究经历了一个由常规方法到系统分析方 法转变的过程，系统工程、模糊数学、层次分析、半结构理论等逐步介入，使得水利工程 方案评价和优化设计过程中的定性和定量指标得到了有机的结合，并向着和人工智能技 术、决策支持系统技术相结合的方向发展。 最早提出多目标问题的是经济学家威佩尔托 ( v p a r e t o ) ，1 8 9 6 ，但直至库郝一图 克尔【( k u h n - t u c k e r ) ，1 9 s 1 证明了向量优化问题的非劣充分必要条件后多目标决策理论 才有了实质性的发展。在我国，冯尚友教授在1 9 9 1 年出版专著对于多目标优化理论与应用 问题进行了较为系统全面的论述棚。 国外城市供水的研究，6 0 年代就已开始。s c a r a t o ( 1 9 6 9 年) 嘲将能力( 容量) 扩大的原优 化模型首次用于城市的输水管道与水处理的布局规划方面，并且取得了较好 的结果；m u l v i h i l l 和d r a c u p ( 1 9 7 4 年) 埘用非线性规划方法建立了城市供水和污水处理的 联合规划模型；d a n d y 等( 1 9 8 4 年) “”提出一种考虑价格、偿还贷款等因素的动态规划方法， 并将这种方法用于城市供水系统的规划；h a i m e s ( 1 9 7 4 年) n 1 1 将供水和用水作为协调对象， 用系统分解协调方法构造出区域供水需水协调模型，并用此模型对北大西洋区域的水资源 进行了分析与规划；1 9 8 3 年，d p s h e e r 经过长时间的努力，利用优化和模拟相结合的 技术在华盛顿特区建立了城市配水系统；t e r p s t r a ( 1 9 9 9 ) “4 建立了城市生活用水的模拟 模型，用该模型来模拟各种不同供水管理水平下的用水状况，从而选择最优的供水管理方 式，以促进城市用水的可持续发展。 3 华北水利水电学院硕士学位论文 张三力“3 m ”( 1 9 9 5 年) 强调，为了实施有效的项目管理，仅凭人们一般的办事经验是 不行的。关于项目管理，国内外已经在实践中总结了一套系统的理论、原则、方法和技术， 并进行了详细的介绍。张三力系统的阐述了工程项目评价的方法论：统计预测的原理和方 法、对比原则有无对比法和逻辑框架法。并提出效益评价方法有：经济效益的评价方 法、环境效益和社会效益的评价方法、项目可持续性的评价方法、综合评价方法，基本上 形成了一套比较系统的项目评价体系。 孔祥元“”( 1 9 9 5 年) 从技术经济观点出发，将影响因素划分成两种类型，共选择了1 4 个影响因子，用层次分析法进行了灌水技术优选研究，其成果特点是方法简单、直观但 在考虑因子方面仍有一定的局限性。 姚光业“盯( 2 0 0 2 年) 指出，项目评价指标体系的建立，可以为国家制定投资计划、 政策提供依据。通过项目评价，可以发现宏观投资管理中的不足，从而国家可以及时地修 正某些不合适经济发展的技术经济政策，修订某些已经过时的评价指标与参数。 白鸿莉“订( 1 9 9 年) 提出项目竣工投产、交付使用后，通过项目后评价，针对项目 实际效果所反映出来的从项目决策、设计、实施到生产经营各阶段存在的问题，提出相应 的改进措施和意见，使项目尽快实现预期目标，更好地发挥效益。 邹一峰、邹欣“。1 ( 1 9 9 8 年) 详细论述了项目评价的客观基础、技术经济指标和指标体 系理论，以及评价方法的决定性评价方法、比较型评价方法、不确定性评价方法、系统分 析法、价值工程等。 吴添祖等“町( 1 9 9 7 年) 以技术和经济的关系为切入点，对项目的经济性评价方法、建 设项目可行性研究、项目的可持续性发展评价、价值工程等方面作了全面的论述 郑垂勇等啪1 ( 1 9 9 4 年) 以项目为载体，以经济研究为目标，以数学和计算机为手段， 通过寻找、比较和选择经济上最有利的决策理论和综合分析技术，使人们能够纵观全局， 比较优劣，做出合理的判断，以获得最佳的经济效果。 张金锁等。”( 2 0 0 0 年) 阐述了技术经济分析的方法论，又详细讨论了重要的技术经济 分析指标和分析方法，尤其重点谈了技术方案的财务评价、国民经济评价、综合评价、综 合评价指标体系的确定等。 徐建新( 2 0 0 0 年) 从不同方案之间优选的角度出发，划分出4 类2 2 个指标因子，用 半结构多目标模糊优选理论，与专家打分相结合进行了灌溉模式方案优选的研究，并研制 了相应的软件。但该软件在专家打分的计算机录入过程及软件的灵活实用以及系统的容错 性、完整性方面还有待完善和提高 4 华北水利水电学院硕士学位论文 张庆华、白玉慧、倪红珍等”1 ( 2 0 0 2 年) ，运用层次分析理论和方法，建立了综合考 虑项目国民经济评价、技术评价和社会评价及内部收益率、净现值、效本比、投资回收期、 灌水均匀度、灌水强度、灌溉水利用率、节水灌溉方式的安全性、可靠性、地形适应性、 作物的适应性、施工难易程度等因素的节水灌溉方式选择层次分析模型，阐述了综合评价 节水灌溉方式总排序、单排序及其各影响因素权重计算方法。 崔志清、何长宽等潞1 ( 2 0 0 0 年) 对水利工程的评价依据、原则、内容及基本方法傲 了全面的论述，并对项目的国民经济评价、财务评价、工程评价、经营管理评价、环境影 响评价、社会影响评价等做出了详细分析，并提出了具体方法，形成了一套完整的指标评 价体系。 韩振中等瞬1 ( 2 0 0 1 年) 系统地阐述了灌区节水改造项目的评价标准、评价内容分类、 评价指标体系的构建、综合评价以及基于计算机技术的评价指标体系的应用探讨。 陈守煜嘲( 1 9 9 8 年) 提出的半结构性多目标模糊优选理论为水利工程方案优选问题提 供了理论基础。 综上所述，很多学者、专家在工程项目的评价和方案优选领域做出了很多的探索，积 累了很多成果，但是在技术、经济、环境、社会、管理等几个方面的评价指标体系的构建。 和相关计算机软件方面还有很大的局限性和不完善的地方。另外，可以说到目前为止，在 引水工程中通用性较强，又有适用价值，得到本专业同行一致认可，且应用简便，有相应 程序软件的研究成果并不多见。本文计划在吸收他们先进研究成果的前提下在这一领域傲 进一步的研究，力争使其得到提高和完善。 1 3 论文主要研究内容及技术路线 1 3 1 主要研究内容 本文在引黄供水工程综合评价指标体系的研究过程中主要采用以下方法：结合黄河中 下游地区经济、技术、环境等方面的实际发展水平，确定了建立引黄供水工程评价指标体 系的重要性和可行性以及依据、要求和原则。其次，选择具有代表性的在建和已建引黄供 水工程，深入调查了解工程从方案确定到规划设计以及运行管理各阶段的经验做法和存在 闯题，从中分析引黄供水工程实旄和正常运行的各种主客观影响因素，以对工程建设具有 重要影响作用的经济、技术指标，以及社会、国家所普遍关注的资源、环境指标为主，初 步确定评价指标体系的粗选指标，然后对上述初选指标进行比较分析，保留能够反映工程 建设主要内容的重要指标，舍弃重复性指标，尽量避免交叉性指标，筛选出简单明了、内 5 华北水利水电学院硕士学位论文 涵丰富、信息真实度高的指标作为代表性指标。再次，广泛征求咨询专家、行政领导和引 黄供水工程管理人员以及市民的意见和建议，并借鉴已有研究成果，在此基础上，经过多 次反复修改补充与完善，设计出引黄供水工程综合评价指标体系。从而初步确定从经济、 技术、社会、环境和管理等方面作为评价角度的引黄供水工程方案综合评价指标体系。 引黄供水工程方案评价模型的研究内容主要包括：筛选及引用国内外水电系统规划、 管理、决策方法，以及工程的综合评价理论和方法，同时研究层次分析法和模糊理论，从 经济、技术、管理、环境、和社会等五个方面作为工程建设与管理综合评价的依据，建立 多层次模糊综合评级模型研究用专家打分确定引黄供水工程方案评价系统结构及评价指 标体系中各个指标的权重，用模糊理论结合专家打分确定评价指标体系中各个指标的隶属 度，从而通过多层次模糊综合评级模型确定引黄供水工程方案在经济方面、技术方面、社 会影响方面、生态环境方面、管理方面的相对优属度向量。初步探讨定量、定性问题模糊 隶属度的确定方法。最后，本文利用所建立的方案综合评价指标体系和多层次模糊综合评 级模型对大唐电厂引水工程的方案进行了评价。 1 3 2 研究技术路线 本论文考虑从分析引黄供水工程特点入手，首先建立整体研究框架，明确需要解决的 问题，将问题划分为有区别、相对独立的子问题，然后分别研究各个子问题( 经济方面、 技术方面、社会影响方面、管理方面、生态环境方面) ，最后将子问题协调连接建立完整 的引黄供水工程方案综合评价指标体系。对子问题的研究也视研究问题的不同，分层解决 引黄供水工程综合评价指标体系的建立，需要深入调查了解工程从方案确定到规划、设计、 施工以及运行管理各阶段的经验做法和存在问题，从中分析引水工程实施和正常运行的各 种主客观影响因素。并广泛征求咨询专家、行政领导和工程管理人员以及市民的意见和建 议，同时借鉴已有的研究成果，在此基础上，经过多次反复修改补充与完善，设计出引水 工程综合评价指标体系。 针对引黄供水工程建设、管理特点，从经济、技术、社会影响、生态环境、管理等五 个方面作为工程建设与管理综合评价的依据，根据评价指标定性、定量因素混合的特点， 建立具有三层：总体分系统因子结构特点的指标评价体系及原则，引入专家评分 方法和模糊数学等理论，进行引黄供水工程的方案评价，以指导工程规划设计、建设及管 理工作。该指标体系及相关理论在大唐电厂引水工程方案评价过程中得到了应用。 对于引黄供水工程区的规划优化，本文计划在对引黄工程区生态经济系统分析的基础 上，针对其优化发展问题，运用层次分析法，构建引黄工程区生态经济系统规划的数学模 6 华北水利水电学院硕士学位论文 型，以当地的经济繁荣、人民富裕、生态平衡和社会进步为目标，以对引黄工程区的有利 因素、制约因素和潜力因素整体考虑、统筹兼顾为规划思路，充分考虑引黄工程引起的生 态经济系统的变化以及引起的一系列反应，从而确定引黄工程区的生态经济系统规划方 案，为领导决策提供依据，并且指导实际应用，为发挥当地自然优势和经济优势。改善生 态环境等提供帮助论文针对大唐电厂引水工程方案进行了规划优化方面的典型分析 7 华北水利水电学院硕士学位论文 2 引黄供水工程系统概况 2 1 综述 我国城市供水与城市的发展紧密相联，具有悠久历史早在公元7 世纪，盛唐时期的 西安城，就曾因临近各河之水汇集京师，导水入城，外凿昆明池进行调蓄，内设暗管排除 废水，基本形成完整的供排体系，被誉为“八水帝王都”。公元1 3 世纪元代郭守敬开凿自 浮翁山渠，引温榆河上游白浮泉水，利用地形沿山麓等高线开挖渠道，会玉泉水系，经翁 山泊( 今之昆明湖) 调走，送入北京城，渠长数1 0 公里。 所谓引黄供水工程，具体的来讲，就是为了满足黄河两岸地区经济发展以及城市建设 的需要，以黄河水为水源，在黄河两岸适当的位置修建工程，通过取水工程进行取水，经 过一系列的沉沙、调蓄、输水、净化等工程措施，达到给城市或地区供水的目的。黄河下 游地区，在北宋时期曾出现过引黄河水淤灌农田；民国年问也修建过几次虹吸工程，但其 规模均很小，时间也很短直到新中国成立后，引黄灌溉事业才真正蓬勃发展起来，从而 使这个地区的农业生产落后、人民生活贫困的面貌得到彻底改变，并且一跃成为我国主要 的粮棉生产基地“1 。建国后、随着国家经济的发展，工业，农业及城市生活用水量大幅度 增加，沿黄河两岸的许多城市和地区都先后修建了引黄供水工程，极大地缓解了用水矛盾 例如引黄济青直接从黄河干流引水，水源工程主要包括渠首取水沉沙工程、输水渠道和泵 站等。利用现有打渔张引黄闸引水1 2 0 m 3 s ，相应年水量5 4 9 亿m 3 。采取条渠沉沙方案， 沉沙池总面积3 6 k m 2 ，计划淤高5 m ，分9 条使用，每条使用5 年，条渠长5 - s k i n ，最宽处6 0 0 m 输水渠历经9 个县区，全长2 5 3 k m ，其中新开2 1 1 k m , 利用现有河沟4 2 k i n 。输水渠沿途跨越 河、沟、渠9 0 条，均采用立交。供水工程主要有暗渠，低压管道，隧洞共长2 2 k i n ，净水 厂一座，净水能力3 6 万m 3 d ，输配水管道4 3 5 k m 。棘洪潍水库为连接输水与供水的反调 节工程，属平原水库性质，总库容1 4 5 亿m 3 ，调节库容1 1 亿m 3 ，围坝长1 4 5 k m ，库区面 积1 4 4 k m ，最大坝高1 5 2 m ，工程建成后，结合青岛市当地水源，9 0 年代前5 年每年可向 城乡供水1 1 亿m 3 ，相应工农业总产值的年增长率可以从9 9 6 提高到1 5 左右，解决缺水城 市的调水工程效益十分显著“1 近年来，黄河中下游两岸城市和地区，相继修建了许多引水工程，极大地促进了地区 经济的发展。例如2 0 0 5 年建设的河南长垣县引水工程，以5 甜s 流量从黄河引水入沉沙 池、调蓄池；以1 0m 3 s 流量设计输水管道；提水泵站设计扬程为3 2 m ；沉沙池、调蓄池 8 华北水利水电学院硕士学位论文 泵站均在滩区建设，并且将泥沙处理与大堤淤背相结合，取得了较好效果。濮阳市建设的 引黄供水工程以5m 3 s 流量从黄河引水，以2m 3 s 流量向城市供水。武陟县引水工程以 2 0m v s 设计流量从黄河引水，以1 0m v s 流量向灌区以及城市供水，水源工程在滩区建设。 这些引水工程的修建改善了这些地区用水紧张的状况，支持了当地的工、农业生产，改善 了人民群众的生活条件。 2 2 引黄供水工程的组成 引黄供水工程系统的组成一般由取水工程系统、泥沙处理工程系统、调蓄水库工程、 提水工程、输水工程、净水工程系统等部分组成其系统构成如图2 - 1 所示： ( 1 ) 取水工程系统 取水工程系统，是在黄河岸边适当的位置选择取水口，利用引水闸、引渠、水泵站等 引水建筑物从黄河取水的工程系统。取水工程系统常见的有十余种形式m 嗍洲。岸边 闸、引渠、扩散型前池取水；引渠、分水闸、前池取水；岸边喇叭形翼墙、进水闸、 分格前池取水；堤身进水闸、闸后组合汇流、分格前池取水；临河闸单孔单泵取水； 缆车式泵站取水；有闸的双向斗槽取水；河心取水；河心泵站取水；分道圆形 进水池取水布置形式的泵站。各种取水形式都有其优缺点，有的适合在多泥沙河流取水工 程中应用，有的不适合在多泥沙河流取水工程中应用，因此，在引黄供水工程中，应根据 实际情况选择合理的取水工程形式。 ( 2 ) 泥沙处理工程系统 黄河为多泥沙河流，“引水必引沙”是黄河的国策。因此，如何处理泥沙，是引黄供 水工程建设的重中之重。引黄供水工程防治泥沙主要分两部，一是取水防沙工程措施：二 是沉沙工程。取水防沙，是在取水的同时尽量少引沙。沉沙工程是将取出的泥沙沉淀下来， 为下一步清理泥沙做好准备，它是泥沙处理不可或缺的工程措施 ( 3 ) 调蓄水库工程系统 黄河洪枯来水量悬殊，为保证正常供水，一般都要修建调蓄水库。调蓄水库库区的选 址、库容的确定等等都对工程的建设起着重要作用。 ( 4 ) 提水工程系统 引黄供水工程为河道取水工程，水位相对较低；另外，根据黄河有关部门规定，取水 工程不得穿破黄河大堤因此提水工程的修建是必不可少的。 ( 5 ) 输水工程系统 9 华北水利水电学院硕士学位论文 输水工程包括管道输水、渠道输水或管、渠结合输水工程。沿途会涉及到倒虹吸、渡 槽等建筑物的修建。合理选择输水线路、输水方式以及合适的设计标准对于保证供水、节 约投资、改善环境等等都具有有利作用。 ( 6 ) 净水工程系统 为满足用户对水质的要求，有时还需要修建净水工程系统。 2 3 取得的成效及发展前景 实际情况表明引黄供水工程的建设和运行都起到了很好的经济和社会效果，对于解决 黄河中下游地区的农业用水、工业用水、城市生活用水起到了重要的作用，成为这些地区 经济快速发展所不可缺少的因素。 黄河下游引黄范围不断扩大，为进一步开发建设创造了良好的条件。不但在农业用水 方面取得了巨大的成就，还解决了许多地区人畜吃水难的问题，黄河流域内目前已解决饮 水困难人数2 7 3 0 万人、牲畜1 5 6 0 万头，分别占需解决数量的7 1 6 和6 8 3 同时， 为城镇生活和工业提供了可靠的水源，促进了城市和工业的发展。为城镇提供的水量由8 0 年代的3 0 多亿矿，增加到目前的5 0 多亿m 3 引黄供水工程的经济效益也是显著的。1 9 5 0 1 9 9 5 年，黄河地区农业灌溉水利分摊主 要粮食作物累计增产量2 5 4 9 亿k g ，油料7 l 亿k g ，棉花2 6 亿k g ，甜菜1 0 3 亿k g ；灌溉 效益按1 9 9 5 年现价计为4 2 8 4 亿元；除此之外，为农村人畜供水和城市工业、生活供水的 经济效益也是巨大的。 随着黄河流域经济的发展，水资源的需求量将有很大的增长，现状工程的供水能力满 足不了国民经济增长的需要，还必须增建一批新的供水工程。结合黄河治理开发规划，今 后增加供水工程的原则是以内涵为主，适当外延，全河统筹兼顾，合理分配水资源。近期 主要对已有工程进行加固、改造和配套，提高蓄水、引水、提水工程的供水量和供水保证 率。在提高已有工程经济效益的基础上，结合经济可能及水资源条件，适当增建一些新工 程。由于黄河自身的特性，使得引黄供水工程与其他的引水工程相比具有不同的特点，因 此，对工程的规划和建设就提出了更高的要求，有许多的问题等待我们去研究和解决 议袋掣扑书匿埕扑曾*霹*筹释 华北水利水电学院硕士学位论文 3 引黄供水工程系统的优化规划 随着引黄工程的建设和发展，区域生态经济系统也发生了相应的变化。本文计划在对 引黄工程区生态经济系统分析的基础上，针对其优化发展问题，运用层次分析法，构建引 黄工程区生态经济系统规划的数学模型，对设定的各种方案进行优劣性评价，为解决引黄 工程区复杂的生态经济系统规划提供决策依据。以指导实际应用，为有利于发挥当地自然 优势和经济优势，有利于生态环境的改善等提供帮助。 3 1 引黄供水工程系统的效益及影响 引黄供水工程是一个复杂的系统工程，工程内容一般都包括取水工程、沉沙工程、调 蓄水库、提水工程，输水工程以及净水工程等等；其涉及的影响因素多，既有经济因素、 政治因素、社会因素，又有资源因素、环境因素和政策因素；其占地面积比较大，往往会 形成相对独立的区域生态经济系统该系统对工、农业生产具有较大的影响作用，既有经 济效益又有社会效益，同时具有改善环境的作用。通过给农业灌溉供水、工业供水以及城 市居民生活供水，带来了巨大的经济效益 5 0 年代以来，黄河流域工业和城市供水工程迅速发展，供水范围不断扩大，供水量 大幅度增加。城市供水工程一般由城市公共事业单位统一兴建和管理，有的城市主要采用 地表水，有的则以提取地下水为主大型工矿企业耗水量大，多引用河川水，并建有供水 工程，自成系统。 工业和城市生活用水在1 9 8 0 年前未作系统的统计、分析，资料缺乏。从1 9 8 0 年后开 始了黄河全流域工业及城市生活用水的调查、统计等工作。根据黄河水资源利用统计， 1 9 8 0 1 9 8 4 年全流域工业及城市用水合计为1 6 9 7 5 亿m 3 ，平均每年用水3 4 亿n ，另据 黄河流域片生活与工业用水研究报告统计，1 9 8 5 年、1 9 8 6 年、1 9 8 7 年、1 9 8 8 年工业 及城市生活用水量分别为4 8 1 0 亿m 3 、5 0 1 7 亿m 3 、5 4 5 9 亿m 3 、6 0 5 0 亿m 3 ，1 9 8 9 年以 后的用水情况：流域内工矿企业很多，从黄河直接引水的大型工矿企业有包头钢铁稀土公 司、中国长城铝业公司、中原油田、胜利油田等。胜利油田位于黄河河口地区，油田供水 全部来自黄河，实际引黄能力为2 2 0 立方米每秒，调蓄水量每年2 亿多立方米。黄河流域 城市供水范围主要涉及西宁、兰州、银川、呼和浩特、太原、西安、郑州、济南8 座省会 ( 自治区首府) 城市和1 7 个地市及3 3 7 个县( 旗、市) 1 9 9 5 年黄河用水公报中流域内城 华北水利水电学院硕士学位论文 市生活用水达1 3 9 0 亿一，其中采用地表水4 7 9 亿m 3 ，地下水9 1 1 亿m 3 为解决黄河下 游流域外某些大城市的严重缺水问题，进行了跨流域远距离供水，1 9 7 2 1 9 8 2 年期间，天 津市用水紧张，曾五次从黄河引水送往天津，利用人民胜利渠和位山、潘庄引黄闸以及整 修后的输水渠道，总计向天津市供水1 7 2 2 亿m 3 ，缓解了天津市工业和生活用水困难。1 9 8 6 年山东省动工兴建引黄济青工程，设计年供水量5