水资源合理配置研究现状及展望
全球水资源利用的现状挑战与未来趋势
全球水资源利用的现状挑战与未来趋势水是地球上最为宝贵的资源之一，是生命的基础。
然而，随着人口的不断增加和经济的快速发展，全球水资源正面临着严重的挑战。
本文将探讨全球水资源利用的现状挑战，并展望未来的趋势。
一、水资源供需紧张全球范围内，水资源供需出现明显的紧张态势。
据统计，目前全球有40%的人口面临着水资源短缺问题。
尤其是一些发展中国家和地区，由于缺乏有效的水资源管理措施，水供需矛盾更加突出。
未来，人口的增加和城市化进程的加速将进一步加剧水资源供需紧张的情况。
二、水污染与生态破坏水污染是全球水资源利用面临的另一个重要挑战。
工业废水、农业污染和生活污水等，都对水质造成了严重的威胁。
水污染不仅影响着人们的饮用水安全，也破坏了水生态系统的平衡。
此外，大规模的水利工程和过度开采水资源也导致了生态系统的破坏，使得水资源的可持续利用面临巨大的挑战。
三、气候变化对水资源的影响气候变化是全球水资源利用面临的长期挑战之一。
由于气候变暖，全球许多地区的降水模式发生了改变，极端天气现象也越来越频繁。
这将对水资源的储存和分配造成不利影响，使得水资源的供应和利用更加不稳定。
同时，变暖导致冰川融化加快，对于依赖冰川供水的地区来说，水资源短缺问题将更加严峻。
四、可持续水资源管理的未来趋势为了解决全球水资源利用面临的现状挑战，必须采取一系列的措施，实现可持续水资源管理。
首先，加强水资源监测和评估，及时掌握水资源的动态变化，制定相应的管理措施。
其次，加强水资源的保护与治理，严控污染源，改善水质，保护水生态系统的完整性。
同时，推动水资源的节约利用，提高水资源利用效率，鼓励科技创新和技术应用，减少用水浪费。
另外，在国际合作中，推动建立水资源共享机制，通过跨境水资源的合理调配，缓解地区间的水资源矛盾。
综上所述，全球水资源利用面临着诸多挑战。
只有通过加强合作与创新，实施可持续水资源管理措施，才能确保水资源的可持续利用，维护地球上的生态平衡和人类的福祉。
基于大数据的水资源分配优化研究
基于大数据的水资源分配优化研究水，是生命之源，对于人类的生存和发展至关重要。
然而，随着人口增长、经济发展以及气候变化等因素的影响，水资源的供需矛盾日益突出。
如何实现水资源的合理分配，以满足不同地区、不同行业和不同用户的需求，成为了一个亟待解决的问题。
大数据技术的出现，为水资源分配的优化提供了新的思路和方法。
一、水资源分配面临的挑战水资源的分布在时间和空间上存在着极大的不均衡性。
在我国，南方地区水资源相对丰富，而北方地区则普遍缺水。
这种不均衡性导致了水资源在地区之间的调配困难。
不同行业对水资源的需求差异较大。
农业是用水大户，但水资源利用效率相对较低；工业用水对水质和水量的要求较高；而城市居民生活用水则需要稳定的供应和良好的水质保障。
气候变化也给水资源分配带来了不确定性。
干旱、洪涝等极端天气事件的发生频率增加，使得水资源的可预测性降低，给水资源的规划和分配带来了很大的挑战。
此外，水资源管理体制的不完善、水资源产权不明晰等问题，也制约了水资源的合理分配。
二、大数据在水资源分配中的应用优势大数据具有数据量大、类型多样、处理速度快和价值密度低等特点，这些特点使其在水资源分配中具有独特的优势。
首先，通过收集和整合大量的水资源相关数据，包括气象数据、水文数据、用水数据等，可以更加全面地了解水资源的现状和变化趋势，为水资源分配提供数据支持。
其次，大数据技术能够对多源异构的数据进行快速处理和分析，从而及时发现水资源分配中存在的问题和潜在的风险。
再者，利用大数据的预测功能，可以对未来的水资源供需情况进行预测，为水资源的规划和决策提供科学依据。
例如，通过分析历史气象数据和用水数据，可以预测不同季节和不同地区的用水需求，提前做好水资源的调配准备。
三、基于大数据的水资源分配优化模型基于大数据的水资源分配优化模型通常包括数据采集、数据处理、模型构建和方案评估等环节。
在数据采集阶段，需要广泛收集与水资源相关的各类数据，如水资源量、用水需求、水质状况、地理信息等。
水资源合理配置研究现状及展望
第29卷第3期2008年6月华 北 水 利 水 电 学 院 学 报Journa l of Nort h China Institut e of W ate r Conservancy and Hydroe l ec tric Powe rVol 129No 13Jun .2008收稿日期36基金项目“十一五”国家科技支撑计划项目(6B D B 5);河南省科技攻关计划项目(5)作者简介陈南祥(5—),男,江苏张家港人,教授,博士,主要从事水资源和水文地质方面的研究文章编号:1002-5634(2008)03-0001-05水资源合理配置研究现状及展望陈南祥,苗得强(华北水利水电学院,河南郑州450001)摘 要:针对水资源开发利用所面临的问题,阐述了水资源配置的作用,归纳总结了国内外水资源配置的研究成果,结合当前水资源领域的研究现状和发展趋势,指出水质水量联合优化配置、基于水循环的广义水资源配置、优化和模拟相结合的配置模型等是水资源配置研究的重点.关键词:水资源系统;水资源合理配置;现状;展望中图分类号:T V213 文献标识码:A 水资源可持续开发利用关系全球发展战略.目前,全球约有40多个国家、40%的人口面临缺水问题,淡水短缺已经成为21世纪人类继全球变暖之后的第二大问题,将严重制约全球的经济和社会发展,并可能导致国家间的冲突[1].我国水资源存在时空分布不合理、供需矛盾突出、开发率高、利用效率低、浪费严重等特点.有关研究表明:我国31个省、自治区、直辖市中(不包括台湾省、香港特别行政区和澳门特别行政区),区域发展与水资源不匹配的北京等9个行政区占29.1%;内蒙古自治区占3.2%;吉林等5个行政区占16.1%;上海等16个省区占全国所有行政区划的51.6%.由此可见,在我国实施水资源优化配置尤为重要,特别是在水资源短缺的华北和西北地区.因此,合理分配有限的水资源,提高水资源的利用效率成为水资源管理中现实而紧迫的任务.进行区域内水资源合理配置研究,缓解水资源供需矛盾,对水资源短缺区域的经济发展与环境质量的提高具有深远的意义[2].1 国外水资源配置研究现状1.1 以水量配置为主的水资源优化配置研究国外,以水资源系统分析为手段、水资源合理配置为目的的各类研究,源于20世纪40年代Masse提出的水库优化调度问题.50年代以后,随着系统分析理论和优化技术的引入以及60年代计算机技术的发展,水资源系统模拟模型技术得以研究和应用,并不断得到提高.比较正式的研究始于60年代初期,1960年科罗拉多的几所大学对计划需水量的估算及满足未来需水量的途径进行了研讨,体现了水资源优化配置的思想.20世纪六七十年代发展起来的水资源系统工程学内容,较为全面地论述了水资源开发和计算机技术在水资源工程中的应用[3].水资源合理配置研究的发展与水资源的持续利用和人类社会协调发展密不可分.目前,水资源系统优化调度和分配、水资源宏观区域规划、水环境战略保护以及采取全面节水措施、营造节水型社会等方面已有很大进步.随着水利工程的不断实施,水资源合理配置基础设施建设和管理手段的进一步完善,真正意义上的水资源合理配置已成为可能.20世纪70年代以来,伴随数学规划和模拟技术的发展及其在水资源领域的应用,水资源优化配置的研究成果不断增多.文献[4]针对潮汐电站的特点,考虑多部门利益的相互矛盾,利用模拟模型对潮汐海湾的新鲜水量分配进行了模拟计算,展现了模拟技术的优越性.文献[5]考虑了水的多功能性和多种利益的关系,强调决策者和决策分析者间的合作,建立了Gelderlandt Doenthe 的水资源量分配:2008-0-1:200A 11007240040020.:198.问题的多层次模型,体现了水资源配置问题的多目标和层次结构的特点.文献[6]对系统分析方法在水库调度和管理中的研究和应用作了全面综述,把系统分析在水资源领域的应用分为线性规划、动态规划、非线性规划和模拟技术等.文献[7]应用线性规划方法求解了1个地表水库与4个地下水含水单元构成的地表水、地下水运行管理问题,地下水运动用基本方程的有限差分式表达,目标为供水费用最小或当供水不足情况下缺水损失最小,同时,用S U MT法求解了1个水库与地下水含水层的联合管理问题.文献[8]介绍了水资源管理的综合决策辅助模拟模型,把数字、语言、图片等自然语言用于水资源管理决策,增加了决策的可视化程度.1.2 考虑水质因素的水资源优化配置研究20世纪90年代以来,由于水污染和水危机的加剧,传统的以供水量和经济效益最大为水资源优化配置目标的模式已不能满足需要,国外开始在水资源优化配置中注重水质约束、水资源环境效益以及水资源可持续利用研究,尤其是决策支持技术、模拟优化的模型技术和资源价值的定量方法等的应用,使得水资源量与质管理方法的研究产生了更大的活力[9-10].文献[11]针对Pakistan的某个地区的灌溉系统建立了线性规划模型,对不同水质的水量使用问题进行优化.在劣质地下水和有限运河水可供使用的条件下,模型能得到一定时期内最优的作物耕种面积和地下水开采量等成果,在一定程度上体现了水质水量联合优化配置的思想.文献[12]介绍了一种伴随风险和不确定性的可持续水资源规划模型框架,建立了有代表性的水资源联合调度模型.文献[13]建立的地表水、地下水联合运用系统的多目标管理模型,模型中将地表水、地下水的处理费用纳入管理目标.文献[14]提出支持地表水、地下水联合运用的多目标多阶段优化管理的原理和方法,在需水预测中考虑了当地地表水、地下水、外调水等多种水源的联合运用,并考虑了地下水恶化的防治措施,体现了水资源利用和水资源保护之间关系.2 国内水资源配置研究现状在国内,水资源配置是以水库(群)调度和地下水管理以及地表水与地下水联合运用管理为先导,其理论研究经历了“以需定供”、“以供定需”、“基于宏观经济的水资源配置”及目前的“可持续发展的水资源配置”的个阶段进入世纪年代以后,我国系统地开展了水资源科学分配方面的研究和应用工作,特别是在水资源优化配置的基本概念、优化目标、基本平衡关系、需求管理、供水管理、水质管理、经济机制、决策机制及各主要模型的数学描述等方面,均有新的研究成果.在“七五”国家重点科技攻关项目中,关于水量的区域分配、水资源利用效率、水利工程建设次序以及水资源开发利用对国民经济发展的作用的研究,成为我国水资源配置研究的雏形.“水资源优化配置”一词,在我国正式提出是1991年[14-15].2.1 流域水资源优化配置方面黄河水利委员会1998年进行了“黄河流域水资源合理分配及优化调度研究”,综合分析了区域经济发展、生态环境保护与水资源条件之间的关系,是我国第1个对全流域进行的水资源配置研究,对构建模型软件、实施大流域水资源配置起到了典范作用.文献[16]在黄淮海流域水资源合理配置研究中首次提出水资源“三次平衡”的配置思想,其核心内容是在国民经济用水过程和流域水资源循环转化过程2个层面上分析水量亏缺问题,并在统一的用水竞争模式基础上研究了水资源配置问题.文献[17]系统地阐述了在市场经济条件下,水资源总体规划体系应建立以流域系统为对象、以流域水循环为科学基础、以合理配置为中心的系统观,以多层次、多目标、群决策方法为流域水资源规划的方法论.2.2 区域水资源优化配置方面“九五”期间,针对西北内陆干旱区的实际情况,提出了内陆干旱区水资源演化的“天然-人工”二元水循环模型,从单纯配置国民经济用水,向同时配置国民经济用水和生态环境用水过渡.文献[18]以跨流域水资源系统的供水量最大为目标,将模拟技术和数学规划方法相结合,建立了具有自优化功能的流域水资源系统模拟规划模型,并以大通河和湟水流域为例对模型进行验证,提出了跨流域调水工程的规模.文献[19]结合新疆的实际情况,研制出可适用于巨型水资源系统的智能型水供需平衡模型,该模型考虑了生态需水问题和水系统结构复杂、要素众多等特点,采用了智能化技术,确保了计算精度并加快了计算速度.文献[20]对多库多目标最优控制运用模型与方法、灌区渠系优化配水、大型灌区水资源优化分配模型、多水源引水灌区水资源调配模型及应用进行了研究.文献[21]从水资源可持续利用系统的目标参量入手,建立了水资源可持续利用的多目标分析评价核心模型.文献[22]以柴达木盆地为例,采用以投入产出模型、法等定性为主和以系统动力学模型、生产函数模型等定量为主的决策方法水资源优化配置基准方案文献[6]结2 华 北 水 利 水 电 学 院 学 报 2008年6月4.2080AHP.1合河南省水资源综合规划试点项目,首次建立了基于河道内与河道外生态环境需水量的水资源配置动态模拟模型.文献[23]应用复杂适应系统理论,提出了水资源配置系统分析模型.文献[24]系统分析了面向可持续发展的区域水资源优化配置的内涵与原则,建立了优化配置模型,给出了实用可行的求解方法.文献[25]建立了南水北调东线工程联合调水仿真模型,提出了调度模型的计算过程以及调算的水文系列和计算时段.2.3 城市水资源优化配置方面文献[26]结合邯郸市水资源管理项目,率先在地市级行政区域研究和应用了水资源配置动态模拟模型,开发出界面友好的水资源配置决策支持系统.文献[27]针对珠海市水资源开发利用面临的问题和水资源管理中出现的新情况,采用现代规划技术手段,包括可持续发展理论、系统论和模拟技术、优化技术等,根据国家新的治水方针,建立了珠海市水资源配置模型———基于原水-净化水耦合配置的多目标递阶控制模型,并通过3种配置模式和750多种配置方案的模拟计算和综合对比分析,给出了2种优先推荐的配置模式和70多个推荐配置方案. 2.4 宏观经济多目标水资源系统分析方面文献[28]提出了基于宏观经济的水资源合理配置理论与方法,包括水资源配置的定义、内涵、决策机制和水资源配置多目标分析模型、宏观经济分析模型、模拟模型,以及多层次多目标群决策的计算方法、决策支持系统等.文献[29]针对我国水资源供需平衡在空间上的巨大差异造成了区际调水的需求,提出了水资源在时间、部门和空间上三维优化分配理论模型体系,该系统包括区域社会经济发展目标、水资源供给、总量时空优化等模块,用户可以使用此决策系统找到研究区社会经济发展与水资源协调的方案.文献[30]在分析了水资源配置系统复杂性及其复杂适应机理的基础上,构架出全新的水资源配置系统分析模型.2.5 基于水循环的广义水资源合理配置方面流域水循环是流域水资源调配的科学基础,是流域水循环的模拟式水资源调配的前提条件.文献[31-32]针对传统水资源评价中仅以径流性水资源为评价对象、没有考虑生态系统对雨水资源的直接利用,不能反映水循环过程中的全部有效水量及其利用效率等问题,阐述了广义水资源的概念,提出了基于流域水循环模型的广义水资源评价方法和具体计算公式,并应用于黄河流域的水资源评价,其成果对黄河流域水安全战略和水资源可持续高效利用具有创新性的启示和极积意义.文献[33]提出了广义水资源合理配置的理论内涵、配置系统、配置目标及协调与冲突、研究框架、调控机制、全口径供需平衡分析方法和后效性评价体系.文献[34-35]根据广义水资源合理配置的内涵、目标、研究框架、调控体系等,开发了广义水资源合理配置模型(WAC M),该模型由水资源合理配置、水循环模拟和水环境模拟模块组成,通过层层嵌套、逐步细化的模拟机制,及不同尺度模型间分解和聚合的信息交互方式,实现区域水量—水环境—水循环过程的动态配置与模拟,并应用于我国宁夏自治区,提出了能够实现该区域农业用水向工业、生活转移的目标和支撑区域经济系统、生态系统的协调发展方案.2.6 水资源配置模型和求解方法方面针对水资源优化配置模型多目标的不可公度、水资源复杂系统的优化的“维数灾”及模型的可操作性等问题,近年来,不少学者作了大量工作.文献[36]将大系统分解协调技术应用于区域水资源优化配置模型,将模型分解为二级递阶结构,同时探讨了多目标遗传算法在区域水资源二级递优化模型中的应用.文献[37]将大系统分解协调理论和遗传算法相结合,建立了复杂系统水资源中多水源多用户多目标配置模型,探讨了求解方法.文献[38]针对区域性水资源系统结构复杂、要素繁多的特性,给出了适用于多水源、多工程、多用户的大型水资源系统的概化规则和模型计算原则,建立了水资源模拟模型,并在河北省水资源合理配置中进行了实际应用.文献[39]研究了水资源配置模拟模型与优化模型的优点和不足,提出了水资源配置优化模型与模拟模型的有机耦合技术,通过优化与模拟模型的不断反馈和调整,可获得不同水平年、不同频率条件下的水资源合理配置方案.2.7 考虑水质因素的水资源优化配置方面我国对考虑水质因素的水资源优化配置研究刚开始,过去只注重水质的变化对水域生态系统的影响[40].文献[41]以河北省洋河水库为例,建立了涵盖引水、供水、灌溉、防洪的综合利用的水库水量水质统一调度大系统多目标分解聚合模型.文献[42]在考虑需水量的基础上,兼顾不同用水部门对水质的不同需求,在水质水量联合优化配置方面进行了研究,讨论了水资源合理配置的内涵、定义、原则和目标,提出了水资源合理配置的分质供水思想,建立了水资源配置分质供水数学模型.3 水资源配置研究展望在水资源合理配置研究中,可持续发展的水资3第29卷第3期陈南祥等: 水资源合理配置研究现状及展望 源配置理论的完善与创新、水质和水量问题、水资源合理配置的全局性、水务一体化管理、跨流域调水、污水资源化、水权交易等是水资源合理配置中必须认真对待和深入分析的问题.在模型研究中,模型向多功能方向发展,用模型系统取代整体模型,水资源配置决策支持系统(W RDSS)是其发展方向.1.水质水量联合优化配置研究.按照水资源可持续利用支撑和保障经济社会的可持续发展的要求,在水资源配置研究中应充分考虑带际间发展和用户之间分配的公平性,以及经济发展与水资源、环境之间的相互协调.因此,如何从理论和技术上体现水资源配置的公平性和水资源配置与经济、环境、人口的协调,是水资源配置研究必须解决的问题之一.水体的水环境容量,污水与用水之间的关系,污水排放和水体纳污量间的关系,以及水质水量联合配置的理论、模型和方法,是水资源合理配置的重要研究课题[43].2.优化方法和模拟计算相结合.由于水资源配置的复杂性,仅使用数学优化方法难以贴近于实际,完全采用模拟的方法则又难于有效控制众多的参数、条件,以经验处理大量的组合因素必然忽略许多可能的优解.所以,可以采用优化—模拟—评价的总体思路得到水资源配置模型的决策方案结果,通过在简化目标和约束下寻求优解,再利用模拟模型得到进一步的结果,发挥了优化方法的搜索能力在庞大的可行空间中寻找到优或次优的配置方案集,同时发挥模拟模型仿真性、可靠性强的优势.3.基于水循环的广义水资源合理配置.把狭义的径流性水资源拓展成包括土壤水和降水的广义水资源,以自然人工复合系统为配置对象,宏观经济分析为总控,水循环模拟为基础,通过水量水质统一配置,实现水资源在经济社会和生态系统中的高效配置,保障生态环境系统的稳定友好以及经济社会的可持续发展[34].4.提高决策方案的比选性和配置效果的评价性.配置方案的选择始终是一个多目标决策问题,不能仅在水资源问题本身层次上完成方案的比较和评价,应当以完善可行的指标体系对得到的方案集进行比较选择,在综合社会、经济和环境各个方面影响的基础上,分析各种可行方案的经济、社会和环境各方面的效益取舍,引入合适的多目标决策方法,在得出合理可行的推荐配置方案后,还应当对其实施后可能产生的效果作尽量全面的评估,并考虑到所有能涉及的方面,组成全面的评价体系,广泛吸收各方面专家的提议和社会公众需求,并能依据新形势新问题进行调整,采用合适的方法对方案评价,以获得更合理的配置方案.参 考 文 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ti on,t he functi on of wate r resource s alloca ti on is and ex pounded,the results of re sea rch on wa ter res ources a llocati on both at h ome and abroad a re su mm arized .In connecti on with there s ea rch in the fie ld of wate r re s ource s status and deve l opment trend,it is n o t ed tha t,t he wate r quality and quantity j oint opti mal a ll o 2cati on,the gene ra l wa t e r re s ources a ll ocati on ba s ed on wate r cycle and the mode l combined op ti m iza ti on and si m ulati on a re the st udy focus of wa t e r re s ou rces a ll ocati on .K y y ;f ;;5第29卷第3期陈南祥等: 水资源合理配置研究现状及展望 e w or d s:wa ter re s o u rces s stem ra ti o na l all oca ti o n o wa t e r re s ou rces p resen t situ ati on p ro s p ec t。
水资源优化配置研究的进展与展望
源 的开 发利用水平与 区域 经济发展阶段 和发展模 式密切 相关 ，
比如 ， 经济的发展有利 于水 资源开发投 资的增加 和先进技 术 的
应用推 广 ， 必然影 响水 资源 开发 利用 水平 。因此 ， 资源 可供 水 水量是 随经 济发展相依托 的一个 动态变化量 ， 以供定需 ” “ 在可 供水量 分析时与地 区经济发展 相分离 ， 有实 现资源 开发与经 没 济发展 的动态协调 ， 可供 水量 的确 定显 得依 据不 足 ， 可能 由 并 于过低 估计区域发展 的规 模 ， 区域经 济不 能得 到充 分 发展 。 使
论 应 运 而生 。
２ 水 资源优 化 配置 理论 研究
２１ “ ． 以需 定 供 ” 水 资 源 配 置 的
基 于宏观 经济 的水资 源优 化配置 ， 过投入 产 出分析 ， 通 从
区 域 经 济结 构 和 发 展 规 模 分 析 人 手 ， 水 资 源 优 化 配 置 纳 入 宏 将
这种配置理论 也不适应经济发展 的需要。 ２ ３ 基 于 宏 观 经 济 的水 资 源 配 置 ．
来看 ， 随着社会经济 的发展 提高 ， 农业 用水 将大 量被 工业 和生
活 用水 所 取 代 。 另 一 方 面 则 是 提 高 水 的利 用 资源 优化 配置
水 资源优化 配置是指在一个特定流域 或区域 内 ， 工程 与非
工 程措 施 并 举 ， 有 限 的不 同形 式 的水 资 源 进 行 科 学 合 理 的 分 对
突 出、 。
２２ “ ． 以供 定 需 ” 水 资 源配 置 的
“ 以供定需 ” 的水资源配置 ， 以水资源 的供 给可 能性进行 是 生产力 布局 ， 强调 资源 的合理 开发 利用 ， 以资 源背景 布置 产业
2024年全球水资源短缺问题愈加严峻
城市化进程加速生活用水需求增长
水资源管理和保护的困难
人口增长和城市化进程导致水资源需求量增加
水资源过度开发和水污染严重破坏了水生态平衡
缺乏有效的水资源管理和保护措施，导致水资源浪费和短缺问题难以解决
气候变化导致水资源分布不均和短缺问题加剧
跨国水资源合作与争端
跨国水资源合作：共同应对全球水资源短缺问题
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PART ONE
全球水资源现状
PART TWO
水资源总量及分布
全球水资源总量约为13.86亿立方米，但可用于人类的水仅占2.5%
发达国家水资源丰富，而发展中国家则面临严重的水资源短缺问题
随着人口增长和经济发展，可用水资源量逐年减少，而污染和过度开采则加剧了水资源的短缺问题
水资源分布不均，约60%的水资源集中在仅占全球面积40%的南亚、中东和非洲等地区
提高公众对水资源保护的意识
宣传教育：通过媒体、学校、社区等途径，普及水资源知识，提高公众对水资源保护的重视程度。
倡导节约用水：鼓励家庭、企业、农业等各个领域采取节水措施，减少浪费，提高水资源的利用效率。
推广水资源保护技术：研发和推广高效、环保的水处理技术，降低水污染，保护水资源。
建立水资源保护法规：制定和完善水资源保护法规，严惩违法排污行为，保障水资源的安全和可持续利用。
气候变化对水资源的影响
气温升高导致蒸发量增加，减少可用水资源量
极端气候事件频发，影响水资源供应稳定性
冰川融化加速，影响依赖冰川的国家或地区的水资源供应
海平面上升，淹没沿海地区的水资源，影响当地居民的生存和发展
人口增长和经济发展对水资源的需求
人口增长导致用水需求增加
经济发展加速工业用水需求增长
水资源的合理利用与保护
水资源的合理利用与保护水是人类生存和发展的基本需求，也是地球上最宝贵的资源之一。
然而，随着人口的增长和经济的发展，水资源短缺和水环境污染问题日益突出。
为了实现可持续发展，我们必须合理利用和保护水资源。
本文将探讨水资源的合理利用与保护的重要性，以及如何采取有效措施来达到这一目标。
一、水资源的意义和现状1.1 水资源的重要性水是生命之源，对于人类和其他生物而言，无法替代。
水不仅是人体健康必需的元素，还是农业生产、工业制造、能源生产等各个领域的重要原材料。
此外，水还承载着生态系统的稳定和生物多样性的维持。
1.2 水资源短缺和污染问题尽管地球上有大量的水资源，但可供人类使用的淡水资源却非常有限。
据统计，全球约70%以上的淡水被冰川和雪覆盖，只有不到1%的淡水适用于人类直接使用。
同时，由于不合理开采和过度使用，一些地区已经出现了严重的水资源短缺问题。
此外，由于工业和农业污染、城市化进程加快、生活垃圾处理不当等原因，许多地区的河流、湖泊和地下水都受到了不同程度的污染。
这不仅对人们的健康构成威胁，也破坏了生态环境和生物多样性。
二、合理利用水资源的重要性2.1 节约用水是社会责任每个人都应该养成节约用水的习惯。
从个人行为层面来说，我们可以通过减少洗浴时间、修复漏水管道、使用节水设备等方式来减少用水量。
从企事业单位层面来说，应该加强用水管理，并推动使用先进高效的节水技术。
2.2 提高用水效率促进可持续发展在农业生产中，应提倡优化灌溉方式，合理浇灌并降低灌溉水量。
在工业制造中，应推广循环利用技术，并优化生产流程以减少废水排放。
在城市建设中，应加强雨水收集和再利用系统建设。
2.3 加大治理力度保护水环境国家和地方政府应制定相关政策法规，加强对各行业的监管力度。
同时，还需要投入资金加强污染治理设施建设，并完善环境监测体系。
此外，公众也应增强环保意识，并积极参与到环境保护行动中。
三、保护水资源的有效措施3.1 加强科学研究和技术创新通过开展科学研究和技术创新，可以找到更有效率、更环保的利用方式。
灌区水资源利用与配置情况分析
灌区水资源利用与配置情况分析一、灌区水资源利用情况分析1. 灌区水资源总量与供需状况：灌区水资源总量是指该地区可供农业灌溉的水资源数量。
通过调查和分析，我们可以得出该灌区水资源总量的准确数字，并根据农业需水量对比，评估灌区供需状况的平衡程度。
2. 灌区水资源的开发利用水平：灌区的水资源开发利用水平是指在灌溉农业过程中，灌区所采用的技术、设备和管理措施等。
通过对其进行调查和评估，可以了解灌区的灌溉技术水平、水资源利用效率以及灌区水资源管理情况。
3. 灌区水资源的管理与保护：灌区水资源的管理与保护是指对灌区水资源的合理利用和保护措施。
通过查阅相关资料和采访相关人员，可以了解灌区对水资源的管理政策、法规以及执行情况，并评估灌区对水资源的保护情况。
二、灌区水资源配置情况分析1. 灌区内不同农业用水对象的需水量和用水比例：不同农作物的种植需要的水量不同，通过调查灌区内不同农作物的种植情况，可以对不同农作物的需水量进行估算，并计算出每种农作物用水的比例。
2. 灌区内不同农业用水对象的水资源分配情况：灌区内的水资源分配是指将有限的水资源分配给不同农作物的过程。
通过调查和分析，可以了解不同农作物获得的水资源量，从而评估灌区内不同农作物的水资源分配情况。
3. 灌区水资源配置的效益评估：灌区水资源配置的效益评估是指对灌区内不同农业用水对象的水资源分配效果进行评估。
通过统计农作物的产量、水资源利用效率以及农民的收入等数据，可以对灌区的水资源配置效益进行综合评价。
三、灌区水资源利用与配置问题分析及解决方案1. 水资源利用中存在的问题：在灌区的水资源利用过程中，可能出现浪费、不合理分配、效率低下等问题。
根据调查和分析，可以得出灌区水资源利用中存在的主要问题，并对其进行深入分析。
2. 水资源配置中存在的问题：在灌区的水资源配置过程中，可能存在资源分配不公平、效益低下等问题。
通过调查和分析，可以得出灌区水资源配置中存在的主要问题，并对其进行深入分析。
毕业论文文献综述水资源与环境工程领域的研究热点和未来展望
毕业论文文献综述水资源与环境工程领域的研究热点和未来展望水资源与环境工程领域是当前研究的热点之一，随着全球环境问题日益突出，人们对水资源和环境工程的关注度也越来越高。
本文将对水资源与环境工程领域的研究热点和未来展望进行综述，以期为相关研究提供参考和启发。
一、水资源与环境工程领域的研究热点1. 水资源管理与保护水资源是人类生存和发展的基础，而随着人口增长和经济发展，水资源的管理和保护变得尤为重要。
当前，水资源管理与保护成为水资源与环境工程领域的研究热点之一。
研究者们致力于探讨如何高效利用水资源、保护水质、防治水污染等问题，以实现水资源的可持续利用。
2. 水环境治理与修复随着工业化和城市化进程的加快，水环境污染日益严重，水环境治理与修复成为当前研究的热点之一。
研究者们通过生物修复、化学修复、物理修复等手段，探讨如何净化水体、改善水质，以实现水环境的可持续发展。
3. 水资源利用与节约水资源的合理利用和节约对于维护生态平衡和可持续发展至关重要。
当前，研究者们致力于探讨如何实现水资源的高效利用，推广水资源节约型技术，提高水资源利用效率，以应对日益加剧的水资源紧缺问题。
4. 水灾害防治与应对气候变化导致极端天气事件频发，水灾害成为威胁人类生命财产安全的重要因素。
水灾害防治与应对成为当前研究的热点之一。
研究者们探讨如何有效预防水灾害、减轻水灾害损失，提出应对水灾害的对策和措施，以保障社会稳定和人民安全。
二、水资源与环境工程领域的未来展望1. 多学科交叉融合未来，水资源与环境工程领域将更加注重多学科交叉融合，借鉴地质学、生态学、气象学、经济学等相关学科的理论和方法，共同探讨水资源与环境工程领域的问题，推动学科的发展和创新。
2. 绿色技术与可持续发展未来，绿色技术将成为水资源与环境工程领域的发展趋势，研究者们将致力于开发绿色环保技术，推动水资源的可持续利用和环境的可持续发展，实现经济增长与环境保护的良性循环。
3. 大数据与人工智能应用未来，大数据和人工智能技术的应用将为水资源与环境工程领域带来新的机遇和挑战。
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2 国内水资源配置研究现状
在国内, 水资源配置是以水库 ( 群 ) 调度和地下 水管理以及地表水与地下水联合运用管理为先导, 其理论研究经历了 / 以需定供 0、/ 以供定需 0、/ 基于 宏观经济的水资源配置 0及目前的 / 可持续发展的 水资源配置 0的 4 个阶段. 进入 20 世纪 80年代以 后, 我国系统地开展了水资源科学分配方面的研究 和应用工作, 特别是在水资源优化配置的基本概念、
2008年 6月
问题的多层次模型, 体现了水资源配置问题的多目 标和层次结构的特点. 文献 [ 6] 对系统分析方法在 水库调度和管理中的研究和应用作了全面综述, 把 系统分析在水资源领域的应用分为线性规划、动态 规划、非线性规划和模拟技术等. 文献 [ 7] 应用线性 规划方法求解了 1个地表水库与 4个地下水含水单 元构成的地表水、地下水运行管理问题, 地下水运动 用基本方程的有限差分式表达, 目标为供水费用最 小或当供水不足情况下缺水损失最小, 同时, 用 SUMT 法求解了 1个水库与地下水含水层的联合管 理问题. 文献 [ 8] 介绍了水资源管理的综合决策辅 助模拟模型, 把数字、语言、图片等自然语言用于水 资源管理决策, 增加了决策的可视化程度. 1. 2 考虑水质因素的水资源优化配置研究
水资源合理配置研究的发展与水资源的持续利 用和人类社会协调发展密不可分. 目前, 水资源系统 优化调度和分配、水资源宏观区域规划、水环境战略 保护以及采取全面节水措施、营造节水型社会等方 面已有很大进步. 随着水利工程的不断实施, 水资源 合理配置基础设施建设和管理手段的进一步完善, 真正意义上的水资源合理配置已成为可能.
源配置、优化和模拟相结合的配 置模型等是水资源配置研究的重点.
关键词: 水资源系统; 水资源合理配置; 现 状; 展望
中图分类号: TV 2战略. 目 前, 全球约有 40多个国家、40% 的人口面临缺水问 题, 淡水短缺已经成为 21世纪人类继全球变暖之后 的第二大问题, 将严重制约全球的经济和社会发展, 并可能导致国家间的冲突 [ 1] .
文献 [ 28] 提出了基于宏观经济的水资源合理 配置理论与方法, 包括水资源配置的定义、内涵、决 策机制和水资源配置多目标分析模型、宏观经济分 析模型、模拟模型, 以及多层次多目标群决策的计算 方法、决策支持系统等. 文献 [ 29] 针对我国水资源 供需平衡在空间上的巨大差异造成了区际调水的需 求, 提出了水资源在时间、部门和空间上三维优化分 配理论模型体系, 该系统包括区域社会经济发展目 标、水资源供给、总量时空优化等模块, 用户可以使 用此决策系统找到研究区社会经济发展与水资源协 调的方案. 文献 [ 30]在分析了水资源配置系统复杂 性及其复杂适应机理的基础上, 构架出全新的水资 源配置系统分析模型. 2. 5 基于水循环的广义水资源合理配置方面
收稿日期: 2008- 03- 16 基金项目: / 十一五 0国家科技支撑计划项目 ( 2006BAD11B05); 河南省科技攻关计划项目 ( 072400450020). 作者简介: 陈南祥 ( 1958) ), 男, 江苏张家港人, 教授, 博士, 主要从事水资源和水文地质方面的研究.
2
华北水利水电学院学 报
/ 九五 0期 间, 针对西 北内陆 干旱区 的实 际情 况, 提出了内陆干旱区水资源演化的 / 天然 - 人工 0 二元水循环模型, 从单纯配置国民经济用水, 向同时 配置国民经济用水和生态环境用水过渡. 文献 [ 18] 以跨流域水资源系统的供水量最大为目标, 将模拟 技术和数学规划方法相结合, 建立了具有自优化功 能的流域水资源系统模拟规划模型, 并以大通河和 湟水流域为例对模型进行验证, 提出了跨流域调水 工程的规模. 文献 [ 19] 结合新疆的实际情况, 研制 出可适用于巨型水资源系统的智能型水供需平衡模 型, 该模型考虑了生态需水问题和水系统结构复杂、 要素众多等特点, 采用了智能化技术, 确保了计算精 度并加快了计算速度. 文献 [ 20]对多库多目标最优 控制运用模型与方法、灌区渠系优化配水、大型灌区 水资源优化分配模型、多水源引水灌区水资源调配 模型及应用进行了研究. 文献 [ 21] 从水资源可持续 利用系统的目标参量入手, 建立了水资源可持续利 用的多目标分析评价核心模型. 文献 [ 22] 以柴达木 盆地为例, 采用以投入产出模型、AH P 法等定性为 主和以系统动力学模型、生产函数模型等定量为主 的决策方法水资源优化配置基准方案. 文献 [ 16] 结
流域水循环是流域水资源调配的科学基础, 是 流域水循环的模拟式水资源调配的前提条件. 文献 [ 31- 32] 针对传统水资源评价中仅以径流性水资 源为评价对象、没有考虑生态系统对雨水资源的直 接利用, 不能反映水循环过程中的全部有效水量及 其利用效率等问题, 阐述了广义水资源的概念, 提出 了基于流域水循环模型的广义水资源评价方法和具 体计算公式, 并应用于黄河流域的水资源评价, 其成 果对黄河流域水安全战略和水资源可持续高效利用
文献 [ 26] 结合邯郸市水资源管理项目, 率先在 地市级行政区域研究和应用了水资源配置动态模拟 模型, 开发出界面友好的水资源配置决策支持系统. 文献 [ 27] 针对珠海市水资源开发利用面临的问题 和水资源管理中出现的新情况, 采用现代规划技术 手段, 包括可持续发展理论、系统论和模拟技术、优 化技术等, 根据国家新的治水方针, 建立了珠海市水 资源配置模型 ) ) ) 基于原水 - 净化水耦合配置的多 目标递阶控制模型, 并通过 3 种配置模式和 750多 种配置方案的模拟计算和综合对比分析, 给出了 2 种优先推荐的配置模式和 70多个推荐配置方案. 2. 4 宏观经济多目标水资源系统分析方面
水资源合理配置研究现状及展望
陈南祥, 苗得强
(华北水利水电学院, 河南 郑州 450001)
V o l1 29 N o1 3 Jun. 2008
摘 要: 针对水资源开发利用所 面临的问题, 阐述 了水资 源配置 的作用, 归纳 总结了 国内外 水资源 配置的 研
究成果, 结合当前水资源领域的 研究现状和 发展趋 势, 指 出水质 水量联 合优化 配置、基于水 循环的 广义水 资
20世纪 90年代以来, 由于水污染和水危机的 加剧, 传统的以供水量和经济效益最大为水资源优 化配置目标的模式已不能满足需要, 国外开始在水 资源优化配置中注重水质约束、水资源环境效益以 及水资源可持续利用研究, 尤其是决策支持技术、模 拟优化的模型技术和资源价值的定 量方法等的应 用, 使得水资源量与质管理方法的研究产生了更大 的活力 [ 9- 10] . 文献 [ 11]针对 P ak istan的某个地区的 灌溉系统建立了线性规划模型, 对不同水质的水量 使用问题进行优化. 在劣质地下水和有限运河水可 供使用的条件下, 模型能得到一定时期内最优的作 物耕种面积和地下水开采量等成果, 在一定程度上 体现了水质水量联合优化配置的思想. 文献 [ 12] 介 绍了一种伴随风险和不确定性的可持续水资源规划 模型框架, 建立了有代表性的水资源联合调度模型. 文献 [ 13] 建立的地表水、地下水联合运用系统的多 目标管理模型, 模型中将地表水、地下水的处理费用 纳入管理目标. 文献 [ 14] 提 出支持地表水、地下水 联合运用的多目标多阶段优化管理的原理和方法, 在需水预测中考虑了当地地表水、地下水、外调水等 多种水源的联合运用, 并考虑了地下水恶化的防治 措施, 体现了水资源利用和水资源保护之间关系.
我国水资源存在时空分布不合理、供需矛盾突 出、开发率高、利用效率低、浪费严重等特点. 有关研 究表明: 我国 31个省、自治区、直辖市中 ( 不包括台 湾省、香港特别行政区和澳门特别行政区 ) , 区域发 展与水资源不匹配的北京等 9个行政区占 29. 1% ; 内蒙 古 自 治 区 占 3. 2% ; 吉 林 等 5 个 行 政 区 占 16. 1% ; 上海等 16个 省区占全 国所有行 政区划的 51. 6% . 由此可见, 在我国实施水资源优化配置尤为 重要, 特别是在水资源短 缺的华北和西北 地区. 因 此, 合理分配有限的水资源, 提高水资源的利用效率 成为水资源管理中现实而紧迫的任务. 进行区域内 水资源合理配置研究, 缓解水资源供需矛盾, 对水资 源短缺区域的经济发展与环境质量的提高具有深远 的意义 [ 2] .
优化目标、基本平衡关系、需求管理、供水管理、水质 管理、经济机制、决策机制及各主要模型的数学描述 等方面, 均有新的研究成果. 在 / 七五 0国家重点科 技攻关项目中, 关于水量的区域分配、水资源利用效 率、水利工程建设次序以及水资源开发利用对国民 经济发展的作用的研究, 成为我国水资源配置研究 的雏形. / 水资源优化配置 0一词, 在我国正式提出 是 1991年 [ 14 - 15] . 2. 1 流域水资源优化配置方面
20世纪 70年代以来, 伴随数学规划和模拟技 术的发展及其在水资源领域的应用, 水资源优化配 置的研究成果不断增多. 文献 [ 4] 针对潮汐电站的 特点, 考虑多部门利益的相互矛盾, 利用模拟模型对 潮汐海湾的新鲜水量分配进行了模拟计算, 展现了 模拟技术的优越性. 文献 [ 5 ] 考虑了水的多功能性 和多种利益的关系, 强调决策者和决策分析者间的 合作, 建立了 G elderlandt Doenthe 的水资源量 分配