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研究生畢業(yè)論文開題報(bào)告

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研究生畢業(yè)論文開題報(bào)告范例

  開題報(bào)告是研究生實(shí)施畢業(yè)論文課題研究的前瞻性計(jì)劃和依據(jù),是監(jiān)督和保證論文質(zhì)量的重要措施,下面是小編搜集整理的研究生畢業(yè)論文開題報(bào)告范例,歡迎閱讀參考。

研究生畢業(yè)論文開題報(bào)告范例

  論文題目:不確定條件下灌區(qū)多水源優(yōu)化配置模型研究

  一、選題依據(jù)與文獻(xiàn)綜述:

  1.論文選題的研究意義。

  1.1 選題背景。

  隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人口數(shù)量的增加,用水量隨之加大,水資源供需矛盾將日漸突出,在保證經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的條件下,如何將水資源有效合理的分配給使用顯得尤為重要。農(nóng)業(yè)一直是用水大戶,農(nóng)業(yè)灌溉用水占總用水量的比例非常大,我國(guó)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國(guó),耕地面積遼闊,噴灌、滴管等高效率的灌溉方式并未在全國(guó)范圍內(nèi)得到有效的普及,傳統(tǒng)的灌溉方式并不能使水資源利用率達(dá)到最大,造成水資源很大程度的流失,進(jìn)一步加劇了水資源短缺匱乏的現(xiàn)狀。

  我國(guó)較為集中的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地除了長(zhǎng)江黃河兩岸及華北平原外,還有位于我國(guó)東北部地區(qū)的三江平原,總占地面積約為 5 萬平方公里,除去大面積的沼澤地還有廣袤的平原可以用作農(nóng)作物生產(chǎn)基地。20 世紀(jì) 50 年代以前,三江平原在黑龍江、松花江及烏蘇里江共同滋養(yǎng)下,野生動(dòng)物聚集,樹木成林,沼澤遍地,生活在這里的少數(shù)居民以狩獵打魚維持生計(jì)。建國(guó)以來,經(jīng)過五十多年的開發(fā)建設(shè),已經(jīng)把這個(gè)―北大荒‖變成了―北大倉‖,成為國(guó)家重要的商品糧基地[8].三江平原全區(qū)水資源總量為 170 億 m3,包括地表徑流、地下水資源和過境水。

  共有 14 個(gè)灌區(qū),規(guī)劃設(shè)計(jì)灌溉面積 86.91 萬 hm2,耕地灌溉所用水主要是地下水,約占地下水用量的 90%.不難看出,作物灌溉用水較為單一,多采用地下水灌溉,隨著人口增加,對(duì)糧食的需求進(jìn)一步加大,糧食種植面積隨著增加,則灌溉需水量隨之增加,將進(jìn)一步增加地下水的供水壓力。同時(shí),地下水大量用于地表灌溉且并未達(dá)到預(yù)期利用率,地下水位極具下降,可用地下水逐年減少,導(dǎo)致供水和需水矛盾加劇。加之近年來,在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)影響下,高利潤(rùn)經(jīng)濟(jì)作物廣泛種植,東北平原及長(zhǎng)江黃河以南地區(qū)多種植水稻等耗水作物,結(jié)果導(dǎo)致灌溉水需求加大,盲目灌溉,作物灌溉水量分配不合理。用水結(jié)構(gòu)單一,水資源利用率較低,水資源分配不合理,使灌區(qū)內(nèi)水資源告急,作物用水緊張不斷加劇,亟需采取有效的手段來解決灌區(qū)供水和需水矛盾問題。

  1.2 論文選題的研究意義。

  水資源優(yōu)化配置研究的意義:

  (1)節(jié)約水資源,提高水資源的利用率水資源優(yōu)化配置可以將灌區(qū)內(nèi)可利用的水資源充分利用,根據(jù)不同作物的用水需要,考慮多重因素,以最優(yōu)的方式將不同水源供給不同作物生長(zhǎng)使用,達(dá)到水資源的分配的合理與公平,提高灌區(qū)內(nèi)水資源的利用率。

  (2)資源、環(huán)境、效益的協(xié)調(diào)發(fā)展水資源優(yōu)化配置可以充分利用多種水源,有效緩解地下水供水壓力,使水資源得到可持續(xù)供應(yīng),充分利用水資源的同時(shí),也避免了因過度開發(fā)而造成的水環(huán)境破壞,同時(shí)將可用水量合理的分配到不同作物,避免作物缺水,使作物的產(chǎn)值達(dá)到最大,相應(yīng)的系統(tǒng)的收益也會(huì)最大,最終實(shí)現(xiàn)資源、環(huán)境和效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一發(fā)展。

  (3)建立更加符合實(shí)際的情況的水資源優(yōu)化配置模型水資源優(yōu)化配置的關(guān)鍵就是所使用的模型和方法是否科學(xué)合理,符合實(shí)際的調(diào)配水過程,而水資源優(yōu)化配置研究的目的便是尋求合理的配置方法來解決實(shí)際配水問題,研究意義重大。

  2.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。

  2.1 國(guó)外水資源優(yōu)化配置研究。

  自 1960 年以后,國(guó)外大量關(guān)于優(yōu)化農(nóng)業(yè)水資源配置的報(bào)道不斷涌現(xiàn)出來,較典型的是一個(gè)包含兩維狀態(tài)變量的確定性動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型,研究中提及的相乘模型使計(jì)算變得更為簡(jiǎn)潔。

  經(jīng)過多年不斷發(fā)展,出現(xiàn)許多優(yōu)秀理論和方法,并且計(jì)算機(jī)技術(shù)的誕生,促進(jìn)了水資源優(yōu)化配置的發(fā)展,極大的提高了水資源優(yōu)化配置水平,為配水決策提供科學(xué)有效的方案,提高了水資源的使用效率,國(guó)外相對(duì)研究較早,取得成果較多。

  上世紀(jì) 70 年代,隨著各類研究方法的成熟及計(jì)算機(jī)的技術(shù)的引入,使水資源管理的方法及理論突飛猛進(jìn)。如 Buras 將數(shù)學(xué)規(guī)劃理論和計(jì)算手段聯(lián)合用于水資源理論和方法的研究;Dudley 等[10]為預(yù)測(cè)水庫不同作物的需水量構(gòu)建作物需水模型,通過模型求解獲得水庫蓄水量與作物最優(yōu)種植面積間的關(guān)系;Trava 等[11]以人力和水量為約束,運(yùn)用優(yōu)化技術(shù)來分配灌溉水資源;Smith[12 ]等提出了一個(gè)線性規(guī)劃模型用于優(yōu)化農(nóng)業(yè)水資源分配;Rogers[13 ]對(duì)印度南部 Cauvery 河進(jìn)行規(guī)劃時(shí),建立多目標(biāo)模型,實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物總效益和灌溉面積最大化。

  進(jìn)入 80 年代,優(yōu)化配置研究深入,更多優(yōu)秀的理論和方法產(chǎn)生,如 Yaron 和 Dinar[14]將線性規(guī)劃模型和動(dòng)態(tài)模型應(yīng)用到水資源優(yōu)化配置中;Chaves 等[15]建立模擬模型和優(yōu)化模型耦合后的雜交模型,以系統(tǒng)最大收益為目標(biāo),通過求解獲得最優(yōu)種植方案。

  當(dāng)進(jìn)入 90 年代,全球正處在高速發(fā)展時(shí)期,因此對(duì)水需求不斷增加,同時(shí)水源的污染加重,因此研究不再只關(guān)注收益最大,更多的兼顧多個(gè)目標(biāo),使經(jīng)濟(jì)社會(huì)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。Afzal和 Javaid 等[9]針對(duì) Pakistan 某個(gè)地區(qū)的灌溉系統(tǒng)建立線性規(guī)劃模型,對(duì)不同水質(zhì)水的使用問題進(jìn)行優(yōu)化,同時(shí),模型可得到一定時(shí)期內(nèi)作物耕種面積、地下水開采量等;Kumar[16 ]建立了污水排放模糊優(yōu)化模型,提出了經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上都可行的流域水質(zhì)管理方案。

  21 世紀(jì)以后,產(chǎn)生了多種優(yōu)化配置方法,如遺傳算法、兩階段規(guī)劃方法等,同時(shí)在這期間出現(xiàn)了許多水資源管理及分析軟件如 SPSS 等,為解決優(yōu)化問題提供了較為先進(jìn)的手段。

  如 Kinney[17]將基于 GIS 系統(tǒng)的水資源模擬系統(tǒng)框架應(yīng)用到水資源優(yōu)化配置研究中;Lnjayant和 Chiek[18 ]構(gòu)建了某流域地下水和地表水聯(lián)合使用的時(shí)空分配優(yōu)化模型;Farmani 等[19 ]將改進(jìn)的遺傳算法與傳統(tǒng)模型比較分析,并將改進(jìn)后模型應(yīng)用于水資源分配問題;Lu 等[20 ]通過粗糙區(qū)間實(shí)現(xiàn)了水文模型與優(yōu)化模型的耦合,并將其應(yīng)用到農(nóng)業(yè)水資源系統(tǒng)中。

  2.2 國(guó)內(nèi)水資源優(yōu)化配置研究。

  目前,在國(guó)內(nèi)水資源優(yōu)化配置中更加看重經(jīng)濟(jì)收益,而往往忽略了水資源的有效利用。

  加之污水排放、過度開發(fā)、技術(shù)落后等原因使可用水量逐年減少,社會(huì)發(fā)展人口增多的同時(shí),能夠用于生產(chǎn)生活的水資源日益減少,水資源短缺嚴(yán)重制約著生產(chǎn)力發(fā)展。資料顯示在世界水資源總量排名中,我國(guó)居于第六位,但人均可用水量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠;日常生活用水加上耕地用水量遠(yuǎn)超其他發(fā)達(dá)國(guó)家,水資源利用率尚不足發(fā)達(dá)國(guó)家的三分之一,加之工業(yè)生產(chǎn)排放污水并未得到有效控制,污水處理再循環(huán)利用技術(shù)落后,使得我國(guó)面臨嚴(yán)峻的用水形勢(shì)。根據(jù)我國(guó)水資源的基本特點(diǎn),我國(guó)在水資源的開發(fā)利用中借鑒了國(guó)外的一些成功經(jīng)驗(yàn)。在水資源總量不變的前提下,通過水資源的合理配置,為解決嚴(yán)重缺水區(qū)的水資源供應(yīng),提供了一種有效的途徑[21].

  我國(guó)對(duì)水資源配置優(yōu)化的研究要稍晚于國(guó)外,直到 20 世紀(jì) 80 年代初這項(xiàng)研究才真正意義上受到我國(guó)科學(xué)工作者的重視,成為研究的焦點(diǎn)。李佩成的“排水與灌溉結(jié)合,灌溉與供水結(jié)合”理念便在位于陜西省境內(nèi)的灌區(qū)得以應(yīng)用,且獲得了一定效益[2].80 年代初期城市水資源優(yōu)化配置開始受到關(guān)注,華士乾[22 ]綜合區(qū)域內(nèi)水利工程建設(shè)次序、水量分配及水資源利用效率等多方面因素采用系統(tǒng)工程學(xué)方法對(duì)北京的水資源進(jìn)行規(guī)劃,成為中國(guó)水資源配置研究的雛形。隨著農(nóng)業(yè)發(fā)展,研究人員多追求經(jīng)濟(jì)效益最大,馬x琴等[23 ]提出的作物種植面積與水量?jī)?yōu)化分配的多目標(biāo)模糊模型符合當(dāng)下農(nóng)業(yè)用水現(xiàn)狀,綜合考慮社會(huì)、經(jīng)濟(jì)及環(huán)境效益,有利于資源的可持續(xù)利用。進(jìn)入 21 世紀(jì)以來,從農(nóng)業(yè)水資源優(yōu)化配置研究方法上看,優(yōu)化模型已由單一的數(shù)學(xué)規(guī)劃模型發(fā)展為數(shù)學(xué)規(guī)劃與模擬技術(shù)、向量?jī)?yōu)化理論等幾種方法的組合模型;對(duì)問題的描述由單目標(biāo)發(fā)展為多目標(biāo)[24 ],特別是大系統(tǒng)優(yōu)化理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)和新的優(yōu)化算法的應(yīng)用,使復(fù)雜多水源,多地塊的農(nóng)業(yè)水資源優(yōu)化配置問題變得比較簡(jiǎn)單,求解也較方便。GIS 為計(jì)算機(jī)技術(shù)的一種,在優(yōu)化水資源管理方面被廣泛應(yīng)用,曾被郭變青等用來開發(fā)了河南新鄉(xiāng)水資源優(yōu)化管理系統(tǒng),為規(guī)劃水資源及其配置提供技術(shù)支持[25 ].2014年,付銀環(huán)等[26]針對(duì)灌區(qū)水資源系統(tǒng)中存在的不確定性,以西營(yíng)灌區(qū)、清源灌區(qū)、永昌灌區(qū)為研究區(qū)域,運(yùn)用區(qū)間 2 階段隨機(jī)規(guī)劃的方法,建立了地表水和地下水聯(lián)合調(diào)度的灌區(qū)之間水資源優(yōu)化配置模型。

  通過大量學(xué)者的深入研究,針對(duì)灌區(qū)水資源優(yōu)化配置產(chǎn)生多種模型和方法,在一定條件下,可以為管理者提供水資源管理的意見和參考,但是,多種數(shù)學(xué)分析方法及各類數(shù)學(xué)模型受到其使用范圍和適用條件的約束,許多模型優(yōu)化所得最優(yōu)解可能偏離決策者最初的構(gòu)想或與其初衷相悖,或者與實(shí)際情況有偏差導(dǎo)致可行性差、實(shí)用價(jià)值不大[2 ].因此,建立模型過程中應(yīng)滿足以下 2 個(gè)條件:(1)模型的真實(shí)有效性。模型建立在解決實(shí)際問題上,全面考慮多種不確定因素,建立能夠真實(shí)有效反映實(shí)際問題的模型。(2)建立的模型能夠根據(jù)已有的數(shù)學(xué)方法來求解,并且計(jì)算結(jié)果必須科學(xué)合理。

  二、研究方案:

  1.研究目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題。

  1.1 研究目標(biāo)。

  本研究在綜合考慮資水資源系統(tǒng)中的多種不確定性,建立了基于區(qū)間兩階段模糊隨機(jī)規(guī)劃的灌區(qū)多水源優(yōu)化配置模型,以紅興隆灌區(qū)為研究區(qū)域,將地表水和地下水聯(lián)合調(diào)配給灌區(qū)內(nèi) 3 種作物。在該模型中,以系統(tǒng)收益最大為目標(biāo)函數(shù),并將概率密度函數(shù),區(qū)間參數(shù)和模糊集三種方法引入兩階段線性規(guī)劃框架,用來解決水資源配置中不確定性問題。

  1.2 研究?jī)?nèi)容。

  本文首先根據(jù)灌區(qū)實(shí)際情況,分析在調(diào)配水過程中存在的不確定因素,分析各個(gè)因素特征,選用相應(yīng)的數(shù)學(xué)方法來表征不確定因素,并且對(duì)多種數(shù)學(xué)方法進(jìn)行了學(xué)習(xí)和研究,綜合到傳統(tǒng)兩階段規(guī)劃框架中,以此建立基于區(qū)間兩階段模糊隨機(jī)規(guī)劃的水資源優(yōu)化配置模型,并以預(yù)測(cè)年 2020 年紅興隆灌區(qū)為研究區(qū)域,通過定性和定量分析方法預(yù)測(cè)模型所需數(shù)據(jù),最終求解模型,為灌區(qū)管理者對(duì)水資源進(jìn)行優(yōu)化配置提供依據(jù)。

  第一章 緒論主要介紹水資源優(yōu)化配置研究背景、研究的目的與意義及水資源優(yōu)化配置國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展,分析水資源系統(tǒng)中不確定性,提出本文主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線。

  第二章 系統(tǒng)的介紹水資源優(yōu)化配置的基本理論包括水資源優(yōu)化配置的內(nèi)涵、原則等。

  第三章 詳細(xì)介紹建模技術(shù)和水資源優(yōu)化配置方法,并分析灌區(qū)水資源優(yōu)化配置過程中的不確定因素,建立基于區(qū)間兩階段模糊隨機(jī)規(guī)劃的灌區(qū)多水源優(yōu)化配置模型,并且詳細(xì)介紹了模型的求解過程。

  第四章 介紹紅興隆灌區(qū)的區(qū)域概況,并通過定量及定性分析對(duì)預(yù)測(cè)年水資源狀況和經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。獲得多種水源及作物生長(zhǎng)的基本資料。通過求解模型獲得最優(yōu)配置水量,為決策者提供科學(xué)合理的決策方案。

  第五章 分析模型所解決的不確定性問題,得出研究結(jié)論,并對(duì)未來水資源優(yōu)化配置的發(fā)展進(jìn)行展望。

  1.3 擬解決的關(guān)鍵問題。

  本課題擬解決如下幾個(gè)關(guān)鍵性問題:

  以灌區(qū)多水源、多作物配水為基礎(chǔ),較為充分的考慮灌區(qū)系統(tǒng)中的不確定性,建立不確定條件下灌區(qū)多種水源聯(lián)合配水模型,并將模型應(yīng)用到紅興隆灌區(qū)水資源優(yōu)化配置中,為灌區(qū)水資源管理提供依據(jù)。

  2.擬采取的研究方法(或技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案)及可行性分析。

  本課題的研究技術(shù)路線:

  3.本研究的特色與創(chuàng)新之處。

  本研究中,對(duì)傳統(tǒng)的區(qū)間兩階段隨機(jī)規(guī)劃模型進(jìn)行改進(jìn)和補(bǔ)充,使模型處理不確定性問題更為有效,更加符合實(shí)際的配水過程。

  4.預(yù)期的論文進(jìn)展和成果。

  本研究為緩解灌區(qū)用水緊張、用水結(jié)構(gòu)不均衡等問題,構(gòu)建了不確定性條件下,多種水源向多種作物供水的優(yōu)化配水模型,模型充分考慮了存在于水資源優(yōu)化配置中的不確定性因素,通過引入不同數(shù)學(xué)方法,在一定程度上很好的解決了灌區(qū)水資源系統(tǒng)中的不確定性問題,為決策者提供科學(xué)的決策依據(jù)。

  5.論文工作量、年度研究計(jì)劃、可能遇到的困難和問題及相應(yīng)的解決辦法。

  20××年5月-20××年7月前期資料收集和整理

  20××年7月-20××年9月前期模型建設(shè)與分析

  20××年9月-20××年12月完成論文初稿

  20××年1月-20××年3月初論文基本定稿

  20××年3月底前定稿

  三、論文大綱:

  1 緒論

  1.1 研究背景

  1.2 研究目的與意義

  1.3 水資源優(yōu)化配置現(xiàn)狀

  1.4 研究系統(tǒng)不確定性分析

  1.5 研究問題的提出

  1.6 主要研究?jī)?nèi)容

  1.7 技術(shù)路線

  2 水資源優(yōu)化配置理論

  2.1 水資源優(yōu)化配置的內(nèi)涵

  2.2 水資源優(yōu)化配置基本原則

  3 水資源優(yōu)化配置方法及模型建立

  3.1 建模技術(shù)

  3.2 水資源優(yōu)化配置中傳統(tǒng)方法

  3.3 不確定條件下水資源優(yōu)化配置方法

  3.4 優(yōu)化方法

  3.5 模型建立

  3.6 模型求解

  4 區(qū)間兩階段模糊隨機(jī)規(guī)劃模型應(yīng)用

  4.1 紅興隆灌區(qū)概況

  4.2 水資源狀況

  4.3 灌區(qū)多水源模型應(yīng)用

  5 結(jié)論和展望

  四、參考文獻(xiàn):

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