水資源複雜系統理論（簡體書）

《水資源復雜系統理論》編輯推薦：水資源作為生命之源、生產之要、生態之基，事關國家糧食安全、經濟安全與生態安全，是國家戰略資源與重要的安全保障。隨著社會經濟的快速發展，南水北調、三峽等大規模水利水電丁程建設與城市化發展等人類活動加劇了水資源系統的演變，使得水資源可持續高效利用的影響因素及其相互作用關系更加復雜，水資源系統的非線性與不確定性等復雜性日趨明顯。水資源系統的復雜性正成為世界水科學研究的前沿熱點。
《水資源復雜系統理論》可供水文水資源、農業水利、系統工程、管理科學等領域從事水資源規劃與管理及系統分析等相關研究的科研、工程技術人員，以及高等院校相關專業師生參考。

前言
第1章 緒論
1.1 水資源特性及其系統構成
1.1.1 水資源特性
1.1.2 水資源系統組成
1.1.3 影響水資源系統結構與功能的因素
1.2 水資源系統的復雜性
1. 2.1 水資源系統復雜性特征
1.2.2 水資源系統復雜性研究動態
1.3 水資源復雜系統理論體系
1. 3.1 水資源復雜系統理論基礎
1.3.2 水資源復雜系統理論研究內容
1.3.3 水資源復雜系統的整體技術路線
1.4 水資源復雜系統理論研究成果
1.4.1 主要成果
1.4.2 創新點
1.5 小結
第2章 水資源復雜系統理論基礎
2.1 復雜系統
2.1.1 復雜系統的內涵
2.1.2 復雜系統特征
2.2 復雜系統研究動態
2.3 復雜系統基本理論
2.3.1 非線性系統理論
2.3.2 隨機系統理論
2.3.3 復雜適應系統理論
2.3.4 自組織理論
2.3.5 信息熵理論
2.4 復雜系統建模方法
2.4.1 復雜系統建模思想
2.4.2 復雜系統建模體系
2.5 小結
第3章 灌溉系統分形特征識別方法
3.1 參考作物潛在騰發量時間分形特征
3.1.1 基本原理
3.1.2 韶山灌區參考作物潛在騰發量的時間分布
3.1.3 韶山灌區參考作物潛在騰發量時間分形特征
3.2 參考作物潛在騰發量空間分形特征
3.2.1 基本原理
3.2.2 湖南省參考作物月平均逐日潛在騰發量空間分布
3.2.3 湖南省參考作物月平均逐日潛在騰發量空間分形特征
3.3 灌溉渠道系統分形特征
3. 3.1 灌溉渠系空間分形特征分析
3.3.2 灌溉渠系灌水模數與分形維數的相關性
3.3.3 漳河灌區灌溉渠道系統分形特征研究
3.4 小結
第4章 水資源系統混沌特性識別方法
4.1 系統混沌特性描述
4.2 復雜系統相空間重構技術
4.2.1 系統相空間重構基本思想
4.2.2 時間延遲的確定
4.2.3 嵌入維數的確定
4.2.4 C-C算法
4.3 系統混沌特性識別方法
4.3.1 功率譜分析法
4.3.2 李雅普諾夫指數法
4.3.3 飽和關聯維數法
4.4 舉水流域水資源系統混沌特性識別
4.4.1 舉水流域來水過程混沌特性識別
4.4.2 舉水流域用水過程混沌特性識別
4.5 漢江中下游水資源系統混沌特性研究
4.6 小結
第5章 水資源系統混沌預測模型與方法
5.1 混沌預測基本理論
5.1.1 系統預測
5.1.2 混沌預測原理
5.1.3 混沌預測方法
5.2 基于最大李雅普諾夫指數的混沌時間序列預測
5.2.1 基于最大李雅普諾夫指數的混沌預測模型
5.2.2 基于最大李雅普諾夫指數的混沌預測步驟
5.2.3 預測實例
5.3 基于支持向量機的混沌時間序列預測
5. 3.1 統計學習理論
5.3.2 支持向量機預測原理
5.3.3 基于相空間重構的SVM預測方法
5.3.4 預測實例
5.4 基于邏輯斯諦的混沌時間序列預測
5.4.1 邏輯斯諦預測模型原理
5.4.2 邏輯斯諦連續模型與離散模型
5.4.3 預測實例
5.5 舉水流域經濟社會需水量混沌預測研究
5.6 小結
第6章 水資源系統智能隨機模擬預測模型與方法
6.1 引言
6.2 水文過程隨機模擬模型
6. 2.1 水文隨機模擬的蒙特卡羅方法簡述
6.2.2 偽隨機數的產生
6.2.3 P-Ⅲ型分布純隨機序列的模擬
6.2.4 丹江口水庫徑流量隨機模擬計算
6.3 小波分析模型
6.3.1 小波函數定義與時頻局部化特性
6.3.2 小波變換模型
6.3.3 多分辨分析方法
6.3.4 韶山灌區參考作物潛在騰發量多時間尺度小波分析
6.4 水資源系統智能小波分析模型
6.4.1 改進的BP神經網絡模型
6.4.2 基于智能小波分析的丹江口水庫徑流預測
6.4.3 基于智能小波分析的韶山灌區參考作物潛在騰發量預測
6.5 小結
第7章 水資源系統多目標混沌優化方法研究
7.1 混沌優化方法
7.1.1 系統非線性優化
7.1.2 混沌優化算法思想
7.1.3 混沌優化算法步驟
7.1.4 混沌優化算法的收斂性
7.2 混沌遺傳優化算法
7.2.1 基本思想
7.2.2 遺傳算法
7.2.3 混沌遺傳優化算法的步驟
7.2.4 混沌遺傳優化算法算例
7.3 多目標混沌遺傳優化算法研究
7.3.1 基本思想
7.3.2 多目標決策技術
7.3.3 多目標混沌遺傳優化算法步驟
7.4 舉水流域水資源多目標混沌優化配置模型與方法研究
7. 4.1 水資源優化配置數學模型
7.4.2 配置模型參數率定
7.4.3 MCGOA算法求解技術及配置成果
7.5 小結
第8章 水資源系統自優化隨機模擬調度技術
8.1 自優化模擬決策的基本原理
8.2 基于自優化模擬技術的水庫水資源配置研究
8. 2.1 基本思路
8.2.2 數學模型
8.2.3 模型求解方法
8.2.4 丹江口水庫及漢江中下游地區水資源配置研究
8.3 水庫自優化隨機模擬調度模型與方法
8. 3.1 水庫自優化隨機模擬調度數學模型
8.3.2 自優化隨機模擬調度計算方法與步驟
8.3.3 自優化隨機模擬調度成果與分析
8.4 小結
第9章 水資源優化配置多目標演化算法
9.1 可變外部存儲多目標演化策略（DAES）
9.1.1 DAES算法
9.1.2 編碼方式
9.1.3 演化操作
9.1.4 適應值分配方式
9.1.5 外部存儲集添加規則
9.1.6 外部存儲集減少規則
9.1.7 約束控制規則
9.2 實例測試
9.2.1 可視化比較
9.2.2 性能指標分析
9.3 水資源優化配置整體模型的DAES求解
9. 3.1 水資源優化配置整體模型
9.3.2 大系統分解協調與DAES
9.4 漢江中下游干流供水區水資源多目標優化配置研究
9.4.1 水源與用水部門
9.4.2 水資源可利用量上限及需水量
9.4.3 模型參數
9.4.4 水資源優化配置結果及其分析
9.5 小結
……
第10章 水資源系統協同學評價方法
第11章 水資源復雜系統綜合評價模型與方法
第12章 水資源系統風險分析理論與方法
第13章 水質風險管理理論與方法
主要參考文獻

2.混沌學
混沌是確定性系統中出現的類似無規則、貌似隨機的運動現象，其本質是對初始條件的敏感性。混沌是確定性系統中的偽隨機性，不是簡單的無序而是沒有明顯的周期和對稱，但卻具有豐富的內部層次的有序結構。
1） 混沌性質
從20世紀60年代開始，混沌的研究越來越深入，目前混沌主要有如下性質：
（1） 非周期性。對某些參量值，在不同初始條件下，都將產生非周期性動力學過程，即混沌運動具有軌道不穩定性，它在適當的約束下導致運動的不穩定性和分岔現象。
（2） 對初始條件的敏感依賴性。隨著時間的推移，任意靠近的各個初始條件將表現出各自獨立的時間演化，即存在對初始條件的敏感依賴性。由于初值的微小變化，由同一系統方程迭代產生的兩條曲線在初期基本重合，但長期演化路徑卻大不相同，這就是所謂的“蝴蝶效應”。
（3） 長期不可預測。由于初始條件僅限于某個有限精度，而初始條件的微小差異可能對以后的時間演化產生巨大的影響，因此不可能長期預測將來某一時刻之外的動力學特性，即混沌系統的長期演化行為是不可預測的。
（4） 具有分形的性質。分形幾何是以非規則幾何形狀為研究對象的幾何學。分形是指n維空間一個點集的一種幾何性質，它們具有無限精細的結夠，在任何尺度下都有自相似部分和整體相似性質，具有小于所在空間維數n的非整數維數，這種點集叫分形體。分維就是用非整數維——分數維來定量地描述分形的基本特性。
（5） 遍歷性。混沌的“定常狀態”不是通常概念下確定性運動的三種定常狀態：靜止（平衡）、周期運動、準周期運動；而是一種始終限于有限區域且軌道永不重復的、性態復雜的運動。所以，隨著時間的推移，混沌運動軌跡遍歷區域空間中的每一點。
（6） 隨機性。混沌是確定性系統自發產生的不穩定現象，系統在持久性動力性態上表現出類似隨機的復雜行為。這種性質被稱為內在隨機性；混沌現象形成的根源在系統內部，與外部因素無關。產生混沌的系統，一般來說具有整體穩定性，而局部是非穩定的。體系內的局部不穩定正是內隨機性的特點，也是對初值敏感性的原因所在。
（7） 普適性。不同系統在趨于混沌時會表現出某些共同特征，不依具體的系統方程或系統參數而改變，這種性質稱為普適性。普適性主要體現在混沌幾個普適常數上，如Feigenbaum常數，它是混沌內在規律性的體現。