研究生畢業(yè)論文開(kāi)題報告范例
開(kāi)題報告是研究生實(shí)施畢業(yè)論文課題研究的前瞻性計劃和依據，是監督和保證論文質(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(kāi)題報告范例，歡迎閱讀參考。
論文題目：不確定條件下灌區多水源優(yōu)化配置模型研究
一、選題依據與文獻綜述：
1.論文選題的研究意義。
1.1 選題背景。
隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展，人口數量的增加，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、社會(huì )、環(huán)境可持續發(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。農業(yè)一直是用水大戶(hù)，農業(yè)灌溉用水占總用水量的比例非常大，我國為農業(yè)生產(chǎn)大國，耕地面積遼闊，噴灌、滴管等高效率的灌溉方式并未在全國范圍內得到有效的普及，傳統的灌溉方式并不能使水資源利用率達到最大，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狀。
我國較為集中的農業(yè)生產(chǎn)基地除了長(cháng)江黃河兩岸及華北平原外，還有位于我國東北部地區的三江平原，總占地面積約為 5 萬(wàn)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作物生產(chǎn)基地。20 世紀 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下，野生動(dòng)物聚集，樹(shù)木成林，沼澤遍地，生活在這里的少數居民以狩獵打魚(yú)維持生計。建國以來(lái)，經(jīng)過(guò)五十多年的開(kāi)發(fā)建設，已經(jīng)把這個(gè)―北大荒‖變成了―北大倉‖，成為國家重要的商品糧基地[8].三江平原全區水資源總量為 170 億 m3,包括地表徑流、地下水資源和過(guò)境水。
共有 14 個(gè)灌區，規劃設計灌溉面積 86.91 萬(wàn) 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(zhù)人口增加，對糧食的需求進(jìn)一步加大，糧食種植面積隨著(zhù)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到預期利用率，地下水位極具下降，可用地下水逐年減少，導致供水和需水矛盾加劇。加之近年來(lái)，在市場(chǎng)經(jīng)濟影響下，高利潤經(jīng)濟作物廣泛種植，東北平原及長(cháng)江黃河以南地區多種植水稻等耗水作物，結果導致灌溉水需求加大，盲目灌溉，作物灌溉水量分配不合理。用水結構單一，水資源利用率較低，水資源分配不合理，使灌區內水資源告急，作物用水緊張不斷加劇，亟需采取有效的手段來(lái)解決灌區供水和需水矛盾問(wèn)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)化配置可以將灌區內可利用的水資源充分利用，根據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(cháng)使用，達到水資源的分配的合理與公平，提高灌區內水資源的利用率。
(2)資源、環(huán)境、效益的協(xié)調發(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供應，充分利用水資源的同時(shí)，也避免了因過(guò)度開(kāi)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)值達到最大，相應的系統的收益也會(huì )最大，最終實(shí)現資源、環(huán)境和效益的協(xié)調統一發(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)際的調配水過(guò)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(lái)解決實(shí)際配水問(wèn)題，研究意義重大。
2.國內外研究現狀。
2.1 國外水資源優(yōu)化配置研究。
自 1960 年以后，國外大量關(guān)于優(yōu)化農業(yè)水資源配置的報道不斷涌現出來(lái)，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)規劃模型，研究中提及的相乘模型使計算變得更為簡(jiǎn)潔。
經(jīng)過(guò)多年不斷發(fā)展，出現許多優(yōu)秀理論和方法，并且計算機技術(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，國外相對研究較早，取得成果較多。
上世紀 70 年代，隨著(zhù)各類(lèi)研究方法的成熟及計算機的技術(shù)的引入，使水資源管理的方法及理論突飛猛進(jìn)。如 Buras 將數學(xué)規劃理論和計算手段聯(lián)合用于水資源理論和方法的研究;Dudley 等[10]為預測水庫不同作物的需水量構建作物需水模型，通過(guò)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，運用優(yōu)化技術(shù)來(lái)分配灌溉水資源;Smith[12 ]等提出了一個(gè)線(xiàn)性規劃模型用于優(yōu)化農業(yè)水資源分配;Rogers[13 ]對印度南部 Cauvery 河進(jìn)行規劃時(shí)，建立多目標模型，實(shí)現農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(xiàn)性規劃模型和動(dòng)態(tài)模型應用到水資源優(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，以系統最大收益為目標，通過(guò)求解獲得最優(yōu)種植方案。
當進(jìn)入 90 年代，全球正處在高速發(fā)展時(shí)期，因此對水需求不斷增加，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，使經(jīng)濟社會(huì )環(huán)境協(xié)調發(fā)展。Afzal和 Javaid 等[9]針對 Pakistan 某個(gè)地區的灌溉系統建立線(xiàn)性規劃模型，對不同水質(zhì)水的使用問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)，模型可得到一定時(shí)期內作物耕種面積、地下水開(kāi)采量等;Kumar[16 ]建立了污水排放模糊優(yōu)化模型，提出了經(jīng)濟和技術(shù)上都可行的流域水質(zhì)管理方案。
21 世紀以后，產(chǎn)生了多種優(yōu)化配置方法，如遺傳算法、兩階段規劃方法等，同時(shí)在這期間出現了許多水資源管理及分析軟件如 SPSS 等，為解決優(yōu)化問(wèn)題提供了較為先進(jìn)的手段。
如 Kinney[17]將基于 GIS 系統的水資源模擬系統框架應用到水資源優(yōu)化配置研究中;Lnjayant和 Chiek[18 ]構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)的遺傳算法與傳統模型比較分析，并將改進(jìn)后模型應用于水資源分配問(wèn)題;Lu 等[20 ]通過(guò)粗糙區間實(shí)現了水文模型與優(yōu)化模型的耦合，并將其應用到農業(yè)水資源系統中。
2.2 國內水資源優(yōu)化配置研究。
目前，在國內水資源優(yōu)化配置中更加看重經(jīng)濟收益，而往往忽略了水資源的有效利用。
加之污水排放、過(guò)度開(kāi)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，水資源短缺嚴重制約著(zhù)生產(chǎn)力發(fā)展。資料顯示在世界水資源總量排名中，我國居于第六位，但人均可用水量卻遠遠不夠;日常生活用水加上耕地用水量遠超其他發(fā)達國家，水資源利用率尚不足發(fā)達國家的三分之一，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，使得我國面臨嚴峻的用水形勢。根據我國水資源的基本特點(diǎn)，我國在水資源的開(kāi)發(fā)利用中借鑒了國外的一些成功經(jīng)驗。在水資源總量不變的前提下，通過(guò)水資源的合理配置，為解決嚴重缺水區的水資源供應，提供了一種有效的途徑[21].
我國對水資源配置優(yōu)化的研究要稍晚于國外，直到 20 世紀 80 年代初這項研究才真正意義上受到我國科學(xué)工作者的重視，成為研究的焦點(diǎn)。李佩成的“排水與灌溉結合，灌溉與供水結合”理念便在位于陜西省境內的灌區得以應用，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(kāi)始受到關(guān)注，華士乾[22 ]綜合區域內水利工程建設次序、水量分配及水資源利用效率等多方面因素采用系統工程學(xué)方法對北京的水資源進(jìn)行規劃，成為中國水資源配置研究的雛形。隨著(zhù)農業(yè)發(fā)展，研究人員多追求經(jīng)濟效益最大，馬x琴等[23 ]提出的作物種植面積與水量?jì)?yōu)化分配的多目標模糊模型符合當下農業(yè)用水現狀，綜合考慮社會(huì )、經(jīng)濟及環(huán)境效益，有利于資源的可持續利用。進(jìn)入 21 世紀以來(lái)，從農業(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學(xué)規劃模型發(fā)展為數學(xué)規劃與模擬技術(shù)、向量?jì)?yōu)化理論等幾種方法的組合模型;對問(wèn)題的描述由單目標發(fā)展為多目標[24 ],特別是大系統優(yōu)化理論、計算機技術(shù)和新的優(yōu)化算法的應用，使復雜多水源，多地塊的農業(yè)水資源優(yōu)化配置問(wèn)題變得比較簡(jiǎn)單，求解也較方便。GIS 為計算機技術(shù)的一種，在優(yōu)化水資源管理方面被廣泛應用，曾被郭變青等用來(lái)開(kāi)發(fā)了河南新鄉水資源優(yōu)化管理系統，為規劃水資源及其配置提供技術(shù)支持[25 ].2014年，付銀環(huán)等[26]針對灌區水資源系統中存在的不確定性，以西營(yíng)灌區、清源灌區、永昌灌區為研究區域，運用區間 2 階段隨機規劃的方法，建立了地表水和地下水聯(lián)合調度的灌區之間水資源優(yōu)化配置模型。
通過(guò)大量學(xué)者的深入研究，針對灌區水資源優(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(jiàn)和參考，但是，多種數學(xué)分析方法及各類(lèi)數學(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想或與其初衷相悖，或者與實(shí)際情況有偏差導致可行性差、實(shí)用價(jià)值不大[2 ].因此，建立模型過(guò)程中應滿(mǎn)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(wèn)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(wèn)題的模型。(2)建立的模型能夠根據已有的數學(xué)方法來(lái)求解，并且計算結果必須科學(xué)合理。
二、研究方案：
1.研究目標、研究?jì)热莺蛿M解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
1.1 研究目標。
本研究在綜合考慮資水資源系統中的多種不確定性，建立了基于區間兩階段模糊隨機規劃的灌區多水源優(yōu)化配置模型，以紅興隆灌區為研究區域，將地表水和地下水聯(lián)合調配給灌區內 3 種作物。在該模型中，以系統收益最大為目標函數，并將概率密度函數，區間參數和模糊集三種方法引入兩階段線(xiàn)性規劃框架，用來(lái)解決水資源配置中不確定性問(wèn)題。
1.2 研究?jì)热荨?/p>
本文首先根據灌區實(shí)際情況，分析在調配水過(guò)程中存在的不確定因素，分析各個(gè)因素特征，選用相應的數學(xué)方法來(lái)表征不確定因素，并且對多種數學(xué)方法進(jìn)行了學(xué)習和研究，綜合到傳統兩階段規劃框架中，以此建立基于區間兩階段模糊隨機規劃的水資源優(yōu)化配置模型，并以預測年 2020 年紅興隆灌區為研究區域，通過(guò)定性和定量分析方法預測模型所需數據，最終求解模型，為灌區管理者對水資源進(jìn)行優(yōu)化配置提供依據。
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)化配置國內外研究進(jìn)展，分析水資源系統中不確定性，提出本文主要研究?jì)热菁凹夹g(shù)路線(xiàn)。
第二章 系統的介紹水資源優(yōu)化配置的基本理論包括水資源優(yōu)化配置的內涵、原則等。
第三章 詳細介紹建模技術(shù)和水資源優(yōu)化配置方法，并分析灌區水資源優(yōu)化配置過(guò)程中的不確定因素，建立基于區間兩階段模糊隨機規劃的灌區多水源優(yōu)化配置模型，并且詳細介紹了模型的求解過(guò)程。
第四章 介紹紅興隆灌區的區域概況，并通過(guò)定量及定性分析對預測年水資源狀況和經(jīng)濟數據進(jìn)行預測分析。獲得多種水源及作物生長(cháng)的基本資料。通過(guò)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(wèn)題，得出研究結論，并對未來(lái)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(wèn)題。
本課題擬解決如下幾個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題：
以灌區多水源、多作物配水為基礎，較為充分的考慮灌區系統中的不確定性，建立不確定條件下灌區多種水源聯(lián)合配水模型，并將模型應用到紅興隆灌區水資源優(yōu)化配置中，為灌區水資源管理提供依據。
2.擬采取的研究方法(或技術(shù)路線(xiàn)、實(shí)驗方案)及可行性分析。
本課題的研究技術(shù)路線(xiàn)：
3.本研究的特色與創(chuàng )新之處。
本研究中，對傳統的區間兩階段隨機規劃模型進(jìn)行改進(jìn)和補充，使模型處理不確定性問(wèn)題更為有效，更加符合實(shí)際的配水過(guò)程。
4.預期的論文進(jìn)展和成果。
本研究為緩解灌區用水緊張、用水結構不均衡等問(wèn)題，構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(guò)引入不同數學(xué)方法，在一定程度上很好的解決了灌區水資源系統中的不確定性問(wèn)題，為決策者提供科學(xué)的決策依據。
5.論文工作量、年度研究計劃、可能遇到的困難和問(wèn)題及相應的解決辦法。
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)化配置現狀
1.4 研究系統不確定性分析
1.5 研究問(wèn)題的提出
1.6 主要研究?jì)热?/p>
1.7 技術(shù)路線(xiàn)
2 水資源優(yōu)化配置理論
2.1 水資源優(yōu)化配置的內涵
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 區間兩階段模糊隨機規劃模型應用
4.1 紅興隆灌區概況
4.2 水資源狀況
4.3 灌區多水源模型應用
5 結論和展望
四、參考文獻：
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