水资源设备配置解析.docx

水资源设备配置解析作者：朱厚华仇亚琴吴彩丽单位：水利部水资源管理中心中国水利水电科学研究院在水资源开发利用调查评价方面要分析供水水资源状况以及变化趋势供水总量、结构、分布及变化趋势还包括用水量、用水结构、用水水质、耗水量和耗水率以及用水效率以及相应农业灌溉回归水量和工业、生活废污水排放量等指标［1］尽可能分析水资源利用过程的各个环节。水资源配置形式以水资源利用为主体的生态经济系统像其他大系统一样也具有质和量的规定性。质的规定性把不同性质的系统区分开;量的规定性把同质的系统区分开若干子系统。水资源系统的运动离不开时间和空间因此水资源系统的配置要素表现在质、量、空间和时间4种基本形式［3］。水资源配置需要完成水量、水质以及时间和空间上的配置。量的配置水量是水资源配置的基本形式体现在水资源的供需平衡。水资源配置的水源包括地表水、地下水、再生水、微咸水、海水、外调水等需要协调多种供水水源提高供水总量和供水保证率。质的配置根据用水户对水质的不同要求按原生水、中水、再生水等分质配水。分质供水需在采用工程手段实现水资源合理配置的同时辅之以法规政策、经济、科技、行政等方面的非工程措施［4］。时间的配置水资源在年内、年际之间的变化是非均匀的并有一定的随机性。天然来水与用水过程上有时不同步这就要水资源开发与水患防治相结合通过拦蓄、存储和调节、控制水等优化调度措施实现水资源在时间上的合理配置。空间的配置水资源的空间配置虽然主要决定与地域的天然条件和分布规律但可以通过科学技术和工程措施改变自然之间的天然差别创造新的条件促进水资源地域转移形成新的布局。水资源的配置和大规模布局是在一定自然环境和经济环境下实现的它既可促进生态环境改善也可破坏自然环境［3］因此要根据国民经济布局、供水水源和缺水状况合理确定供水范围使水资源在空间上提高水资源与经济发展和生态保护之间的协调程度。水资源配置目标资源合理配置的目标有2种表达方式一种是使有限的资源产生最大的效益;另一种是为取得预定的效益尽可能少地消耗资源。第一种方式要求在一定的资源条件下通过对各种资源的合理安排、组合以追求产出的效益最大化;第二种方式在既定的目标下如何合理地组织、安排资源使用使总的资源成本最小［5］。水资源通过合理配置协调各地区以及各用水部门间的利益矛盾提高区域整体的用水效率和效益实现水资源的社会、经济和生态综合效益最大是水资源合理配置的目标［2］。水资源合理配置的目标显然不是一个单纯的简单优化问题它涉及到社会、经济和生态以及一些很难确切量化的问题另外水资源系统经常受到随机事件和随机因素的影响。因此传统的基于单目标的水资源合理配置的分析方法已经不适合当今的要求［6］。从系统科学的观点看水资源持续利用的实现就是水资源－生态环境－社会经济复合系统持续发展功能的体现。冯尚友(1997)提出水资源生态经济复合系统理论给出了可持续框架下水资源利用系统的总体控制目标其采用社会、经济和环境效益的综合效益最大来表示:（式略）式中:x为n维向量的控制(决策)变量;ESR分别表示经济效益、社会效益和环境效益;Zt为系统占有的空间和时间在具体区域和时间确定时均为常数;G为对系统起制约作用的约束条件集如水的承载力、环境容量和其它社会约束条件等;xj为控制向量的非负条件［3］。随着数学规划理论和电子计算机的普及多目标问题渐渐应用于水资源合理配置中其主要目标包括:国家经济发展目标寻求通过投资来增加国家收入以获得最大的经济效益;区域经济发展目标是以获得地区性的经济效益最大为目标;环境质量目标是以提高环境质量水平为目标它包括旅游资源、生态系统平衡的保护和改善水土和空气质量的提高等;社会福利目标包括就业、人口控制、文化教育和安全等内容。这些目标往往相互矛盾和制约因此目标必须反映短期、中期和长期各不同目标值各用水部门的利害关系生态系统平衡状况和环境质量的变化政策、体制、经济、环境的约束和控制等［6］。这样就可以把水资源问题表达为向量最优化形式其模型结构为:（式略）由于目标的增加特别是环境质量、社会福利等目标的增加使多目标问题较传统的单一目标规划问题复杂得多特别是环境质量、社会福利还没有标准有效的方法可循［26］难以确切合理量化因此多目标规划目前还没有广泛应用到水资源合理配置中去。水资源配置方案水资源配置方案拟定目的是在可行条件下提出水资源合理配置方案集从而得到解决问题的具体措施和综合方案。在水资源及其开发利用调查评价成果的基础上分析未来水资源开发利用的可能潜力以及最小的生态环境需水要求以各类合理抑制需求、有效增加供水、积极保护生态环境等措施的组合为分析方案根据公平、高效和可持续的原则对各种分析方案的结果及其影响进行分析比较提出水资