论水资源承载能力与水资源优化配置之间的关系
浅议水资源优化与配置
的全局 ，也 影响 到海西 经济 区 的开 发与建 设 。
１ 水资 源优 化配置 的现 状
１ １水资 源优 化 配置产 生 背景 ．Байду номын сангаас
复杂的取用水系统 ，加上时间、空间的变化 ，水资源优化配
置作 用就更 加 明显 ｌ ２ 】 。 水资 源优 化 配置是 多 目 多 决策 的系统 问题 。水 资源 优 标
水 资源 的可持 续开 发关 系 到全 球 的发展 ，淡水 短缺 已经 成为 ２ 世 纪人 类继 全球 变暖 之后 的第 二大 问题 。 １ 随着人 口的
城市 与乡村 、流域 与 区域 、开 发 与保护 、建 设与 管理 、近期 与远 期等各 方 面 的关系 。
增长、社会经济的发展和人 民生活水平的提高，人类对水的
需求越 来越 多 ，而水 资源 是有 限 的 ，因此 ， 于水 资源优 化 对
与配 置的研 究具 有 十分重要 的意义 ，它 牵涉 到社会 经济 发展
从微观上讲 ， 水资源优化配置包括取水方面的优化配置、 用水方面的优化配置， 以及取水用水综合系统的水资源优化
配置 。取水 方 面是 指地 表水 、地 下水 、污水 等 多水源 间 的优 化配 置 。用 水 方 面是指 生态用 水 、生 活用水 和生 产用水 间的 优化 配置 。各 种水 源 、水源 点和 各地各 类用 水户 形成 了庞 大
保证协调社会经济 、资源、生态环境的动态发展。
１ ３水 资源优化 配 置的措施 ． ．
措 施开 发水 资源 ，在管 理上 不 能适 应这 种残酷 现实 ，水 资源
水 资源 优化 配 置的 实质就 是提 高水 资源 的配 置效 率 ： ① 提高 水 的分 配效 率 ， 合理 解决 各部 门和各行 业（ 括环境 和生 包
浅析水资源合理配置和承载能力概念与可持续发展之间的关系
用 。 文 中从 可 持续 发展 内涵 出发 ，对 可 持续 发展 下 的水 资 源合 理 配 置 和 承载 能 力 的 概 念 进 行 了 简 要 分 析 ，然 后 基 于 水 资 源 合
理 配 置 和 承 载 能力 与可 持续 发展 的关 系 ，提 出 了水 资 源合 理运 用 策 略 ，以期 为 今 后 的研 究 工 作 提 供 指 导 及 借 鉴 。
１．３ 水 资 源 承 载 能 力
关于水 资源 承载能力 的基本 概 念 ，我 国诸 多学者 进行 了相关 研究 ，至今 尚未形成统 一认识 。结合 前人研 究成 果和个 人能力 ，将水 资源 承载能力 定义 为 ：在某 一历 史发 展 阶段 ，以可 预见 的技术 、社 会 、经济 发展 水平 等 为依据 ，以可持 续发展 为原则 ，以维 护生态环 境 良性发展 为条件 ，在水 资源合 理开发 利用前 提下 ，水 资源 可 供量 支持社 会 、经 济 、环境 及人 口等各 方面发展 的能 力【３］。
１．２ 水 资 源 合 理 配 置
根 据《全 国水 资源综 合 规划技 术细则 》中的相关 内容 ，水 资源 合理配 置 的基 本概 念是 ：在一 定流 域或特 定 的区域 范 围 内，遵 循公平 性 、有效 性 、可持 续 性 的原 则 ，利用 各种 工 程和 非工 程 措施 ，按 照 市 场经 济 规律 和 资 源 配置 的准则 ，通 过采用 维 护和 改善生态 环境 质量 、保 障有效 供 给等措施 ，对 区域 间 、用水 部 门间 的水资源 利 用 情况 进行 配置 ，进而 实现水 资源 合理 配置［２］。
３０
河 北 水 利 电 力 学 院 学 报
方面 。水 资源合理 配置 的主要 内涵 ：第一 ，对水 资源 供需情 况进行 调查 分析 ，针 对现状 调整用 水结 构 、用水 率 等 ；第 二 ，对 水环境 污染 问题进 行评价 ，分析 预测河 流水体 中的 主要污染 物及浓 度 ，制 定水环 境保护 及治理 标 准 ；第三 ，研 究水 资源开 发利用 方式 ，合理布 置水利工 程 ，科 学调 配水 资 源 ；第 四 ，分 析供水效 益 ，包括 工业 、农 业 、生活及 生态环 境等 多个 方 面 。
交通运输工程——道路工程
个层次 ：即考 虑不承载条件下 的水资源 优化配嚣模型 ，考虑承载条件 下的水资 源优化配置模 型 ，面 向可持续 发展的水 资源优化配置 模型 ，并给 出各层 次模型 的表达式 ，并对其进行 比较 ．最后 以郑 州 市 为例 ，介 绍 各 层 次模 型 的 应用 意 义 ．表 ２参 ｌ ２ 关键词 ：水资源承载能力 ；水资源优化 配置 ；优化模 型：可持续发展 水资源与水 电＿ Ｔ程科学 国家 重点实验室 开放研究基金（０ ３ ０ ７和 ２ ０ Ｂ １） ２０Ｂ ０ ０ ５ ０ ６； 河南 省杰 出青 年科学基金（１０ ２０ ） ５ ２ ０ ５ ０； 中国科学院新疆生态与地 理研究所 “ 绿
沉降灾害经济损 失不确 定因素的分析 ，
运用统计方法评估 了 ２０ －２ ２ 年间 ０ １ ００ 上 海 市 地 面 沉 降 灾 害 风 险 的 经 济 损
水库多 目标 供水 调度规 则研 究＝ Ｒ ｓｒ ｅｅ—
ｖ ｉ ｐ ｒ ｔ ｎ ｒ ｌ ｏ ｌ ｐ ｒ ｏ ｅｗａｅ ｏ ｒ ｅ ａ ｏ ｕ ｅ ｆ ｒｍｕ ｔ ｕ ｐ ｓ ｔｒ ｏ ｉ ｉ
７ ４ １ ８） ０ ７ ０ ３
００１９ ６６３０ ５ ０ ・６ ７ ０
仍高达 ２亿 ｍ 说 明该 区水 资源 开发还 ， 有一定 的潜力 ．表 ３图 ５参 ７ 关键词 ：水 库调度 ；供水保证 率；缺水
指数；西安地 区 国家 自然科学基 金资助（Ｏ ７ ０ １ ５０ ９２）
００１９ ６６３２ ５ ０ ・６ ７ ０
张维然（ 同济大学经济与管理学 院，上海 ２０９） ０ ０ ２，王仁涛， ， 学进展． ０ ５ 水科 —２ ０ ，
１ （） ８ ０ ７ ６ ６ ． ７ ～８ ４ ～
论 水资 源承载能 力与水资源 优化配置之 间的关系＝ ｅａ ｏ ｓｉ ｅｗ ｅ ａｒｉｇ Ｒ ｌｔ ｎｈｐ ｂｔ ｅ ｎｃｒ ｎ ｉ ｙ
试论水资源合理配置和承载能力概念与可持续发展之间的关系
文章编号:100126791(2000)0320307207试论水资源合理配置和承载能力概念与可持续发展之间的关系Ξ李令跃,甘 泓(中国水利水电科学研究院,北京100044)摘要:从可持续发展观念的内涵出发,研讨了水资源合理配置及承载能力的基本概念、内涵、特性、主要研究内容及分析方法等,并在此基础上讨论了水资源合理配置及承载能力与可持续发展观念之间的相互关系,对规范水资源规划与管理的研究具有一定的指导意义。
关 键 词:水资源;合理配置;承载能力;可持续发展中图分类号:TV 21111 文献标识码:A1 可持续发展观念1992年世界环境与发展大会召开以来,可持续发展思想已成为世界各国制定社会经济发展战略的主要依据,我国政府也将可持续发展战略作为社会经济发展总体战略,纳入了国家经济与社会发展规划。
按照联合国环境与可持续发展委员会的解释,可持续发展的定义为:“既能满足当代人的需要,又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展模式”。
可持续发展强调三个主题:代际间发展的公平性、区域间发展的公平性和社会经济发展与人口、资源、环境间的协调性。
从不同的角度研究可持续发展的理论和规划实施可持续发展战略,就形成了国家、地方和部门等不同层次的可持续发展问题。
低层次的可持续发展须在高层次的可持续发展框架下进行。
可持续发展的基本问题之一是保持区域内经济、环境和社会的协调发展。
即不是单纯地追求经济发展速度,应相应地从经济积累中拿出适当投资对环境进行治理和保护。
可持续发展的基本问题之二是近期与远期的协调发展。
即不是掠夺性地开采自然资源,严重地威胁子孙后代的发展能力;也不是无所作为,落后于其他国家或地区的平均发展速度;而是在保护后代人具有同等发展权利的条件下,合理地开发、利用资源。
可持续发展的基本问题之三是不同区域之间的协调发展。
发达地区在发展的同时,要加大环境治理力度和减小能源消耗,欠发达地区的发展则不应重复发达地区的老路,改变单纯依赖第11卷第3期2000年9月 水科学进展ADVAN CES I N W A T ER SC IEN CE V o l 111,N o 13 Sep 1,2000 Ξ收稿日期:1999204212;修订日期:1999207208作者简介:李令跃(1963-),男,山东平原人,中国水利水电科学研究院高级工程师,主要从事水资源规划管理研究。
浅谈水资源的承载能力与合理配置
浅谈水资源的承载能力与合理配置摘要：水资源承载能力与合理配置是水资源科学的重要研究内容之一，也是水资源管理的重要理论基础，本文从水资源承载能力，水资源合理配置，水资源承载能力与合理配置的关系进行了初步分析探讨。
关键词：水资源承载能力合理配置水资源科学是研究水资源的形成、运动、分布和演变规律以及揭示水资源供给与保护与经济社会发展和生态环境保护之间的相互关系，并应用这些规律和关系解决人类社会可持续发展对水资源在数量和质量上需求的科学。
其核心是研究和解决水资源的稀缺性问题。
规律问题属于基础理论研究的范畴，关系问题属于应用理论研究的范畴。
水资源承载能力和合理配置是应用理论研究的主要内容。
一、水资源承载能力承载能力是力学中的一个重要概念，表示一个承载体能够在不遭受破坏的前提下可以承受的最大外力或荷载。
这里有两点需要特别说明，第一是所承受的力来自于承载体以外，第二是承载体本身不遭受破坏。
目前，在许多科学领域广泛运用承载能力的观念，其目的是为了追求可持续性。
例如，在生态学中，对环境承载能力的定义是某个特定的环境在没有不良后果的情况下可以供养的最大数目的个体或居住者。
在土地资源科学中，对土地承载能力的定义是在保证与社会发展阶段相适应的物质生活水平下，一个国家或地区土地资源所能够持续供养的人口数量。
水资源承载能力也应当符合上述两个概念。
问题是外力是什么？从逻辑上讲，既可以是人口总量，生物总量，也可以是经济总量，但绝对不是水资源可利用量本身。
水资源不遭受破坏与可持续利用在概念上是等同的。
因此，水资源承载能力可以定义为：在水资源可持续利用的前提下，某个国家或区域的水资源可以持续支撑的人口总量（生物总量）和／或经济总量。
水资源承载能力是水资源可利用量与人均年综合用水量的比值。
要分析计算水资源承载能力，需要先确定水资源可利用量和人均年综合用水量。
水资源可利用量是指在水资源可持续利用的前提下，考虑技术上的可行性、经济上的合理性以及生态环境的可承受性，通过工程措施可以获取并利用的一次性水量。
论水资源承载能力与水资源优化配置之间的关系(
论水资源承载能力与水资源优化配置之间的关系左其亭郑州大学环境与水利学院河南·郑州450002摘要本文在简单介绍水资源承载能力和水资源优化配置概念的基础上，阐述了二者之间的关系。
二者既有区别又有联系，水资源优化配置是通过建立优化模型来选择水资源配置方案；水资源承载能力是计算得到的水资源对社会经济最大支撑规模，也可以通过优化模型来计算；水资源承载能力可以作为水资源优化配置模型的约束条件。
本文把水资源优化配置模型分为三个层次，即不承载条件下的水资源优化配置模型、承载条件下的水资源优化配置模型、面向可持续发展的水资源优化配置模型；给出各层次模型表达式，并对其进行比较。
最后以郑州市为例，介绍各层次模型的应用意义。
关键词水资源承载能力，水资源优化配置，优化模型，可持续发展1 引言水是人类不可缺少的一种珍贵资源，任何有生命的生物不可能离开水。
然而，随着社会经济的发展，人类对水的需求量不断增加，水资源问题日益突出，严重制约着人类社会和经济的发展，迫使水资源学术界不得不思考：在特定区域，到底水资源能承受多大的社会经济规模？有限的水资源如何科学合理地分配？答复这些问题涉及到水资源承载能力研究和水资源优化配置研究两方面问题，对水资源规划、管理和保证水资源可持续利用有重要指导意义。
水资源承载能力的概念，最早源自于《生态学》中的“承载能力”一词，是自然资源承载能力的一部分[1]。
其研究的主体是资源与环境系统，客体是人类或更广泛的生物群体。
近年来，我国不少学者对水资源承载能力的概念及计算方法进行深入探讨[2][3][4]。
尽管对水资源承载能力的定义在表述上各有不同，但其表达的基本观点和思路并无本质差异，都强调了“水资源支撑能力”的含义。
可以把“水资源承载能力”简单定义为：“一定区域、一定时段，维基金项目：水资源与水电工程科学国家重点实验室开放研究基金〔2003B007〕、河南省杰出青年科学基金〔512002500〕第一作者简介：左其亭〔1967-〕，男，河南固始人，工学博士，教授，水文学及水资源专业。
优化配置资源提高承载能力
优化配置资源提高承载能力
刘斌;刘秋丽
【期刊名称】《河北水利》
【年(卷),期】2016(000)004
【摘要】对沧州市水资源优化配置工作进行探讨,得出水资源合理优化配置要开源、节流、严格管理三位一体的结论,为日后及其他地区水资源优化配置提供借鉴.
【总页数】2页(P33,46)
【作者】刘斌;刘秋丽
【作者单位】沧州水文水资源勘测局;河北省委党校
【正文语种】中文
【相关文献】
1.文山州水资源优化配置与承载能力计算分析 [J], 崔东文
2.论水资源承载能力与水资源优化配置之间的关系 [J], 左其亭
3.城市水资源承载能力及优化配置 [J], 彭光辉;吴云霞
4.优化配置水资源提高水环境的承载能力保证经济社会可持续发展 [J], 张慧芳;贾宇宏
5.青岛市水资源承载能力与优化配置研究 [J], 张相忠;孙永健;毛子龙;郭一令
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城市水资源承载能力与优化配置研究_王志峰
城市水资源承载能力与优化配置研究摘要水资源承载能力是城市社会经济发展的基础，水资源优化配置是水资源可持续利用的前提，研究城市水资源承载能力和优化配置有助于解决水资源短缺和水环境污染问题，促进社会经济健康、持续发展。
本文介绍水资源承载能力和优化配置的研究现状，阐述水资源承载能力和优化配置的概念和内涵，建立城市水资源承载能力计算模型和水资源优化配置模型，分析水资源承载能力和优化配置之间的关系。
以合肥市滨湖新区为实例进行了应用研究，结合新区内水资源现状，预测2015年和2020年供水量和需水量，计算2015年和2020年滨湖新区水资源承载能力，建立基于承载条件的滨湖新区水资源优化配置模型，并提出基于承载条件下的水资源优化配置方案。
结果表明所建立的基于承载条件的水资源优化配置模型和方法是合理可行的，为合肥市滨湖新区水资源规划及利用提供了有益参考。
关键词：水资源承载能力；优化配置；多目标模型；水量预测；滨湖新区A Study on Urban Water Resources CarryingCapacity and Optimal AllocationABSTRACTWater resources carrying capacity is the basis of urban socio-economic development. Optimal allocation is the precondition of the sustainable use of water resources. Therefore, the research on the carrying capacity and optimal allocation of water resources can help solve the problems, such as water resources shortage, water environment pollution, and promote healthy and sustainable socio-economic development.This paper introduces the domestic and international current research situation of water resources carrying capacity and optimal allocation. The concept and connotation of water resources carrying capacity and optimal allocation are researched in details. Then, the paper analyzes the calculation model of water resources carrying capacity and optimal allocation. Furthermore, the relationship of water resources carrying capacity and optimal allocation are researched.To verify the models and methods presented above, they are applied to Binhu District in Hefei. Combined with the current situation of water resources in the new district, forecast water demands and supplies of 2015and 2020 years ,calculate the water resources carrying capacity in 2015 and 2020,and establish the model of water resources optimal allocation based on the carrying capacity. Then, the paper comes up with the schemes of optimal allocation in 2015 and 2020 of Binhu District. Through analyze the results of the schemes, it indicates that the models and methods are reasonable and feasible. Meanwhile, the calculating results and analysis conclusions may offer reference for water resources planning and management of Binhu District in Hefei.Key words: carrying capacity of water resources; optimal allocation;Multi-objective model; water consumption forecast; Binhu NewDistrict感谢合肥工业大学给我继续学习深造的机会，使我拥有更深刻、更具魅力的人生经历。
中型灌区水资源论证
中型灌区水资源论证水资源配置是依据实际情况的不断变化所进行的实时优化控制过程，同时也是动态水资源配置过程。
动态过程主要表现在我国经济和社会的发展对水资源需求量和供水量在时间上的两个动态变化过程。
水资源优化配置以水资源的承载能力为基础，对存在形式不同的有限水资源加以科学配置，保证有限的水资源发挥出最大的经济和环境效益，使得可持续发展战略稳步进行下去。
目前，我国水资源需求和供给之间形成了矛盾，同时也使得我国的社会系统和生态环境系统受到了威胁，尤其是农业用水，水资源是有限的，对灌区水资源进行科学的优化配置，获得更大的灌区效益已经成为人们关注的焦点。
所以，水资源优化配置成为解决水资源问题的手段和方法，因此，水资源优化配置的研究具有重要的意义和实用价值。
一、灌区水资源优化调度的基本理论1.灌区水资源调度内涵灌区水资源优化配置指的是在一有限灌区范围内，根据灌区的需水要求，遵循有效性和可持续性的原则，采用多种工程和非工程措施，依据市场经济发展的规律以及资源配置的要求，在保证供给需求、维护生态系统平衡和改善生态环境质量的前提下，将各种水资源在区域灌区用户进行人为配置。
获得最大的效益是灌区水资源优化配置的主要目的，而水资源优化配置的最终目标就是水资源的可持续利用和实现社会的可持续发展，最终实现有限水资源社会、经济、生态环境相统一发展。
灌区水资源进行优化配置指的是在全面考虑水资源开发、利用、保护和防洪的基础上，通过水资源合理、科学的配制管理工作，提高水资源利用率，对各种形式的水资源利用工程论理的方法，建立符合实际的水资源优化配置模型，从而确定水资源配置的方案，对水资源加以科学分配，保证水资源和经济、生态环境能够协调发展，发挥水资源在各个系统中的资源价值。
2.灌区水资源优化调度的模型早期的灌区水资源优化配置模型主要包含动态规划、模糊优化和大系统优化理论，这三个是水资源优化配置运用较多的模型，而非线性规划、随机规划、多目标规划这三者则应用较少。
水资源承载力概述
水资源承载力概述摘要：水资源承载力属于一个起步晚、争议多的研究范畴，本文从定义、内涵及特点等方面对水资源承载力的研究现状进行阐述，为水资源承载力的研究发展提供理论支持。
关键词：水资源承载力定义内涵特点目前，关于水资源承载力的研究在概念上还没有形成统一的认识，从水资源承载力概念被提出以来，很多研究人员从不同角度探讨了对水资源承载力的定义或看法，但迄今为止还没有一个公认的权威定义。
1 水资源承载力的定义对于水资源承载力的定义大致分为两类观点：第一类观点认为：水资源承载力是在一定社会经济技术发展条件，基于区域水资源总量概念，并结合区域实际特点，通过可持续利用达到最合理的社会、经济与环境等综合因素协调发展的水资源开发利用规模的最大限制，即水资源的最大开发容量。
第二类观点认为：水资源承载能力是从人类社会经济系统出发，以区域现有的社会发展水平和技术经济条件为基础，以生态环境可持续发展为原则，以合理的水资源优化配置为手段，水资源总量能够维持社会经济发展的最大能力。
2 水资源承载力内涵（1）生态内涵水资源承载力的生态内涵包含两层内涵：1）水资源承载力不是无穷无尽的，具有生态意义上的极限，任何形式的水资源的开发利用均不能超过这种极限；2）正因为水资源承载力具有上述极限的涵义，所以当水资源承载力达到极限时，可视为相应的生态极限得到了充分的开发利用。
（2）技术内涵水资源承载力是与人类活动相关的，具有主观性特征的一个概念。
水资源承载力不可能离开特定的科学技术发展水平的背景，这体现在水资源承载力的生态极限与区域技术经济水平有关，也体现在可以在完善水资源综合管理水平的基础上提高相同水资源对社会经济的承载能力。
（3）社会经济内涵水资源承载力的社会经济内涵包括：①水资源承载力具有社会经济方面的内涵，社会经济系统的丰富和完善是提高水资源承载能力的有效途径；②社会经济的内容不能仅局限于与传统的GDP指标相类似的生产性经济收益，应该包括所有生态经济服务方面；③水资源承载力对应着最大的可持续人均水资源效用水平。
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2005年11月水 利 学 报SHUILI XUEBAO第36卷 第11期收稿日期:2004-12-09基金项目:水资源与水电工程科学国家重点实验室开放研究基金(2003B007和2005B016);河南省杰出青年科学基金(512002500);中国科学院新疆生态与地理研究所/绿洲学者计划0作者简介:左其亭(1967-),男,河南固始人,博士,教授,主要研究方向为区域水环境与水资源管理。
Email:zuoqt@文章编号:0559-9350(2005)11-1286-06论水资源承载能力与水资源优化配置之间的关系左其亭(郑州大学环境与水利学院,河南郑州 450002)摘要:本文在论述水资源承载能力和水资源优化配置概念的基础上,认为水资源优化配置是通过建立优化模型来选择水资源配置方案;水资源承载能力是计算得到的水资源对社会经济最大支撑规模,可以作为水资源优化配置模型的约束条件。
本文把水资源优化配置模型分为3个层次:即考虑不承载条件下的水资源优化配置模型,考虑承载条件下的水资源优化配置模型,面向可持续发展的水资源优化配置模型,并给出各层次模型的表达式,并对其进行比较。
最后以郑州市为例,介绍各层次模型的应用意义。
关键词:水资源承载能力;水资源优化配置;优化模型;可持续发展中图分类号:TV213文献标识码:A水是人类不可缺少的宝贵资源,随着社会经济的发展,人类对水的需求不断增加,水资源问题日益突出,严重制约着人类社会和经济的发展。
加强对水资源承载能力和水资源优化配置两方面研究,对水资源规划、管理和保证水资源可持续利用有重要指导意义。
水资源承载能力的概念,最早源于5生态学6中的/承载能力0一词,是自然资源承载能力的一部分[1]。
其研究的主体是资源与环境系统,客体是人类或更广泛的生物群体。
近年来,我国不少学者对水资源承载能力的概念及计算方法进行深入探讨[2~4]。
尽管对水资源承载能力的定义在表述上各有不同,但其表达的基本观点和思路并无本质差异,都强调了/水资源支撑能力0的含义。
可以把/水资源承载能力0简单定义为:/一定区域、一定时段,维系生态系统良性循环,水资源系统支撑社会经济发展的最大规模0。
因此,在实际应用中,求解水资源承载能力可以通过建立优化模型来实现。
对水资源优化配置的研究始于20世纪60年代初期,1960年科罗拉多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研讨,体现了水资源优化配置的思想[5]。
后来,随着数学、运筹学和计算机技术的发展以及水资源供需矛盾日益突出,水资源优化配置理论及应用研究得到迅速发展,国内外已有大量研究成果[5~9]。
水资源优化配置实际上就是/运用系统工程理论方法,建立水资源优化配置模型,以此制定水资源配置方案0。
国内外关于水资源优化配置和水资源承载能力的研究已有大量文献,但是,在水资源承载能力和水资源优化配置的联系方面论述还不多见,多数是在水资源优化配置模型中包含水资源承载能力约束,或者在水资源承载能力计算时采用优化模型方法。
在实际应用上,需要弄清楚二者之间的联系,得出更加切合实际的水资源规划和管理决策。
本文主要目标是:(1)阐述水资源承载能力和水资源优化配置之间的联系;(2)分别介绍/不承载条件下0、/承载条件下0和/面向可持续发展0的水资源优化配置模型,给出各层次模型表达式,并对各层次模型进行比较;(3)以郑州市为例,介绍各层次模型的应用情况,并对郑州市水资源承载能力计算结果和)1286)水资源优化配置计算结果进行分析。
1水资源优化配置与水资源承载能力之间的关系水资源优化配置模型,实际上就是针对水资源配置问题,应用系统优化技术建立的优化模型。
仅从建立的模型来看,它只是一个优化模型。
从建立的优化模型来分类,可以把水资源优化配置分为多目标优化模型和单目标优化模型。
但是,从模型反映的水资源配置思路可能会有很大差异。
从传统水资源优化配置来说,尽管还没有提到可持续发展的观念,但它同样用到水资源优化配置模型。
这时建立的水资源优化配置模型可能是低级的、考虑因素不全,不能全面反映综合效益最大的目标。
虽然如此,它建立的配置模型也是水资源优化配置模型。
随着水资源承载能力概念的提出,如果在水资源优化配置模型中加入/水资源承载能力条件0约束方程,这时建立的水资源优化配置模型就是满足/水资源承载能力0条件的水资源优化配置模型。
比没有考虑/水资源承载能力0条件的传统水资源优化配置模型在观念上更先进一步。
由于/可承载0条件仅仅是可持续发展准则的一个方面,满足/可承载0条件还不能保证满足可持续发展所有准则。
因此,如果在水资源优化配置中体现可持续发展准则,就要建立满足/可持续发展0条件的水资源优化配置模型。
比仅考虑/水资源承载能力0条件的优化配置模型在观念上又先进一步。
从以上分析可以看出:(1)水资源优化配置模型仅仅是针对水资源配置问题建立的优化模型,它会因反映问题的不同、所持观念的不同、考虑因素的不同,建立不同类型、不同层次的优化模型;(2)水资源优化配置模型可能是一个简单的一般优化模型,既不满足/水资源承载能力条件0,也不满足/可持续发展0准则;也可能是满足/水资源承载能力条件0而建立的/基于水资源承载能力的水资源优化配置模型0;也可能是满足/可持续发展准则0而建立的/面向可持续发展的水资源优化配置模型0。
因此,根据反映的水资源配置问题可以把水资源优化配置模型分为:不承载条件下、承载条件下和面向可持续发展3个层次。
在现实水资源研究中,这几种配置模型都有可能会遇到。
比如,对于许多城市现状水资源利用已经超越水资源承载能力的范围(如郑州市),针对现状水平年建立的水资源优化配置模型只能是/基于不承载条件的水资源优化配置模型0。
当然,对于某一规划水平年,由于条件的改善,要强迫满足水资源承载能力的要求,这时建立的水资源优化配置模型是/基于承载条件的水资源优化配置模型0。
如果把水资源可持续利用纳入水资源研究中,这时建立的水资源优化配置模型是/面向可持续发展的水资源优化配置模型0。
2计算模型211优化模型在水资源承载能力和优化配置计算中的应用一般优化模型是由目标函数和约束条件组成,形式如下Z=max[F(X)];G(X)[0;X\0(1)式中:X为决策向量;F(X)为综合效益函数;G(X)为约束条件集。
在上述模型(式(1))中,如果含一个目标函数方程就是单目标优化模型,如果含多个(两个或两个以上)目标函数方程就是多目标优化模型。
水资源优化配置需要建立类似式(1)的优化模型,通过优化模型的求解得到水资源配置方案[6~8,10]。
在水资源承载能力定量计算方法中,目前大致有两大类方法:一类是采用综合评价的方法进行评价计算[11];另一类是根据水资源承载能力概念建立优化模型,通过优化模型求解得到[4]。
212基于不承载条件的水资源优化配置模型在水资源优化配置模型中,不考虑水资源承载能力条件。
它适用于已经不可能达到水资源承载能力范围的情况。
比如,对已经严重超出水资源承载能力范围的现状年份,经过一定程度努力也不能满足水资源承载能力条件的规划水平年份,在进行水资源优化配置研究时,所建立的优化配置模型就是此类。
))1287这一模型就是针对水资源配置要求建立的一般优化模型,如上文介绍的式(1)形式。
213基于承载条件的水资源优化配置模型在水资源优化配置模型中,考虑水资源承载能力条件,把水资源承载能力条件方程作为约束方程,加入到优化模型中。
它适用于要求达到水资源承载能力范围的水资源优化配置问题,特别是研究现状水平年理想情况下或规划水平年满足水资源承载能力情况下的水资源优化配置问题,需要建立此类模型。
关于建立此类模型的方法,主要有两种途径:一是把水资源承载能力模型作为优化配置模型的子模型,直接纳入到优化模型中;二是把水资源承载能力计算结果作为边界条件,再建立相关的约束方程,纳入到优化模型中。
对于第一种途径,需要把建立的水资源承载能力模型方程放在一般水资源优化配置模型(式(1))中。
关于水资源承载能力计算模型已有多个文献做过介绍,作者曾提出一种基于模拟和优化的控制目标反推模型方法(简称COIM模型方法),详见文献[4,12]。
C OIM模型包括的主要方程如下(方程的详细介绍和说明此略):(1)水资源循环转化关系方程P+Q调+Q入=E+W Con s+$V地下水+$V地表水+Q出(总水量平衡方程)Q Can=aQ Self+Q In+Q again(可利用水资源计算方程)Q Can=W Ind u+W Ar g+W Life+W Oth er+$W(可利用水资源分配方程)W Ind u+W Arg+W Life+W Other=W Cons+W Ret(水资源利用-消耗转化方程)W Cons=E I+E A+E L(水资源消耗量计算方程)W Ret=C Ret+Q Ret(水资源利用后回归量计算方程)(2)式中:P为降水量;Q调为从区外调水总量;E为总蒸发量(包括降水、地表水体、地下潜水蒸发及植物蒸腾);W Cons为总消耗水量;$V地下水为地下水体蓄水量的变化量;$V地表水为地表水体蓄水量的变化量;Q入为区外流入本区的水量;Q出为流出本区的水量;$W为剩余的可利用水资源量(剩余为正,不足为负);E I为工业用水消耗水量;E A为农业用水消耗水量;E L为生活用水消耗水量;W Ret为总回归水量;Q Can为可利用水资源量;a为水资源可利用综合系数;Q Self为水资源量;Q I n为区外调水、来水总可利用量;Q again 为污水资源化可利用水资源量;W I ndu为工业用水量;W Arg为农业用水量;W Life为生活用水量;W other为其它用水量;Q R et为回归水中所含的水分;C Ret为回归水中所含的污染物质。
(2)污染物循环转化关系方程(以黑箱模型为例)Q m C m=Q1C1+W WD-B(Q1C1+W WD)(3)式中:Q m为控制断面径流量;C m为控制断面浓度;Q1为排放的河流上游来水量;C1为上游断面来水浓度;W WD为$t时间内排放口排放的污染物总量;B为污染物综合消减率。
(3)社会经济系统内部相互制约方程这一方程的建立有两种途径:一是以水资源作为纽带;二是通过社会经济系统内部需求作为纽带[4]。
统一简记作SubMod(SESD)(4)(4)水资源承载程度指标约束方程I=W LostQ Can;I[1(5)式中:W Lost为总利用水资源量;I为水资源承载程度指标;其它符号同前。
(5)生态系统良性循环控制目标方程Q m#C m[W sC m[C s$W Eco=$W+Q Ret-W C\0(6))1288)式中:W s为污染物总量控制目标值;C s为控制断面浓度控制目标值;W C为稀释或转化污染物质C Ret所需的水量;其它符号同前。