面向可持续发展的城市水资源优化配置研究

２ １ 年第 ｌ ００ ０期
ＸＮ ０ Ｇ Ｕ ＩＮ Ｎ Ｃ Ｎ
面向可持续发展的城市水资源优化配置研究
姚 国明 夏 鑫 ３ ５０ ） １ ４ ０ （ 宁波三 江水利 水 电工程 监理 有 限公 司 ，浙 江余姚
摘 要 ：基 于 我 国水 资 源短 缺 的现 状 ，水 资 源优 化 配置 已经 成 为 一 个 重 要 的研 究 课 题 。 介 绍 了水 资 源 优化 配 置 的 ４个层 次 ，对 现 有 的 水 资 源 优 化 配 置模 型进 行 了 分析 ，并 且 在 满 足 社 会 经 济 一水 资 源 一环 境 的协 调 发 展 的基 础 上 建 立 了面 向 可 持 续 发 展 的 多 目标 多 水 源 多 用 户 城 市 水 资 源 优 化 配 置模 型 ， 同 时分 析 了其 目标 函数 与 约 束 条 件 的 组 成及 表 达 式 。 关 键 词 ：承 栽 能 力 优 化 配 置 可持 续发 展 水 资 源 多 目标
大 的现实意 义 。
一
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高 ，对 水 资源质 与 量提 出 了越来 越 高的 要求 ，这给 当前 的 水 资 源供 需 系统 带来 了 很大 的压 力 。全 国现 在 有近 ２３的 ／ 城 市缺 水 ，年 缺水 量 高达 ６ ０亿 ｉ。 ｎ ，水 资 源 的短 缺 严 重影 响 了经 济 的发 展 ，已经成 为 制约 社会 经 济发 展 的 “ 颈 ” 瓶 。 针对 我 国城 市严 重缺 水 的现状 ，本文 建 立 了面 向可 持续 发 展 的水资源优 化配 置模型 ，一 方面充 分利 用有 限的水 资源 ， 提高 水资 源 的利 用率 ；另 一方 面 协调 各个 用 水单 位之 间的 矛盾 ，尽 可能 地满 足 社会 经济 可持 续发 展 的 需要 ，增加 社 会的综 合效益 。
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题” ，特别是研究现状水平年理想情况下的水资源优化配置 问题 。这个 层 次 虽然 考虑 了水 资 源 的承 载能 力 ，但 是 没有
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水资 源是 人类 生 存发 展和 社 会经 济 发展 必 不 可少 的 物 质 基础 ，随着人 口的增 长 、经 济 的发 展 以及 生 活水 平 的 提
对 于第 ２个 层 次 “ 以供 定需 ”的 水资 源 配置 ，它 适 用 于 “ 求 达 到 水 资 源承 载 能 力 范 围 的 水 资 源 优 化 配置 问 要
考 虑可 持续 发 展 的条 件 ，有 时候 可能 单 一追 求优 化 配 置而 忽 视 了水 资源 的其 他 影响 ，不 能 实现 水 资源 开发 与经 济发 展 的动 态协 调 ，可 供水 量 的确 定 显得 依 据不 足 ，并 可能 由 于 过 低估 计 区 域发 展 的规模 ，导 致 经 济 的不 可 持 续发 展 。 所 以这 种 配置理 论也不 适应 经济发 展 的需要 。 无 论是 “ 以需定供 ”还 是 “ 以供定 需 ” ，都将 水资源 的 需求和 供给 分离开 来考 虑 ， 么强 调需 求 ，要 么 强调供 给 ， 要 并 忽视 了与 区域 经 济发展 的动 态协 调 。于 是结 合 区域 经 济 水 资源 优 化 配 置 发 展水平并 同时考虑供 需动态平衡 的基于 宏观 经济的水资 源 １水资 源优化 配置 简介 ． 国外 对水 资源 优化 配 置 的研 究始 于 ２ ０世 纪 ６ ０年 代 初 优 化配置理 论应运而生 ，但是这 一模 式忽 视了 资源 自身价值 期 ，到 ７ 代时 ，伴随 数学规 划和模 拟技 术 的发 展 及其在 和 生态环境 的保护 。因此 ，传统 的基于宏 观经济 的水资源优 ０年 水 资源领 域的应 用 ，水 资源优 化配 置的研 究成 果不 断增 多 。 化 配置 与环境产业的 内涵及可持续发展观 念不相吻合。 ２ ０世 纪 ９ ０年 代 以来 ，由于 水 污染 和 水危 机 的加 剧 ，传 统 而面 向 可持 续发 展 的 水资 源优 化 配 置模 型 ，是 基 于宏 的 以水 量和 经济 效益 最 大为 目标 的水 资 源优 化 配置 模式 已 观 经济 的水 资 源优 化 配置 理论 的基 础 上 ，既 考 虑 了水 资源 不能 满足 需要 ，国外 开始 在 水资 源优 化 配置 中注 重 水质 约 的 承 载能 力 最 大 程度 的满 足 水 资源 的 供 需 动态 平 衡 关 系 ， 环 束 、环 境 效益 以及 水 资源 可 持 续利 用 研 究 。早 在 ２ 世 纪 又 考虑 了可 持续 发 展 ，使社 会 经济 一水 资源 一 境 协调 发 ０ 包括 水 环境 ） 的 同时 ，促 进 经济 增 ８ ０年代 初 ，区域水 资 源优化 配置 问题 在 我国 已引起 足够 重 展 ，在 保护 生态 环 境 （ 视 ，经 过 ２ 多年 的研 究 已取 得 了不少成 果 。根据 水资源 优 长和 社会 繁 荣 ，是 水资 源优 化 配置 的 更高 层 次 的一个 优 化 ０ 化 配 置 问题 的特点 、范围 、对 象和 规模 的 不 同 ，可将 现 有 配 置 模 型 。 的水 资源优 化 配置 分 为水 利工 程控 制 范 围的水 资 源优 化 配 二 、面 向可 持 续发 展 的水 资 源 优 化 配 置 置 、区域 水资 源优 化配 置 、流 域水 资 源优 化配 置 和跨 流 域 面 向可 持续 发 展 的水 资 源优 化 配置 模 型是 以可持 续 发 水 资源 优化 配 置 ４类 。 由于 目前我 国 的城 市水 资 源短 缺 问 展为指 导思 想 ｝ ，以水 资 源承 载能 力为 基础 而建 立 的更适 ４ 题 相 当严 重 ，本 文 重点 介绍 城 市水 资源 优 化配 置 ，即属 于 合 当前水 资 源现状 的优化 配 置模 型 。该 模 型充 分 考虑 了社 区域水 资源优化 配置这 一类 。 会 经济 一水 资源 一环 境 ，以社 会 效 益 、经 济效 益 和环 境效 水资 源优化 配 置泛 指 通过 工程 和 非 工程 措施 ，改 变水 益 最 大为 目标 。符 合社 会 经济 发 展 的需 求 和可 持续 发 展 的 资 源的 天然 时空 分 布 ；开 源 与节 流并 重 ，兼 顾 当前 利 益和 条 件 。 长远 利益 ；利用 系统科 学 、决 策理 论和先进 的计算机 技术 ， 首先 根据 行 政 区划 界 限 、水 资源 分 布特 性 和经 济 的发 统 ＿调 配水 资源 ；注 重兴 利 与 除弊 的结 合 ，协调 好 各地 区 展 程度 等把 研究 区划 分为 个 子 区 ； 子 区有 个独 立水 源 、Ｊ 及各 用 水部 门之 间 的利益 与矛 盾 ，尽 可能 的 提高 区域整 体 （）个 用水 部 门。研 究 区内有 Ｍ 个 公共 水 源 。对 于 ｋ区 间 ｋ 的用 水效 率 ，以促 进 水资 源 的可持 续 开发 利 用和 区域 的可 来 说 是 Ｉ （ ） ＋Ｍ 个 水 源 ，Ｊ （） 个 用 水 部 门 的 水 资 源 优 ｋ ｋ 持续发 展 。亦 即 “ 用系统 工 程理 论 方法 ，建立 水 资 源优 化配 置 ，即多 目标多 水源多 用户 的水 资源优化 配置 。 运 化 配置模 型 ，以此制 定水 资源优 化配置 方案 ” 。 目标 函数 ２水 资源优化 配置 的 ４个 层次 ． 由于面 向可 持 续 发展 的 城 市水 资 源优 化 配置 既要 追 求 水 资源优 化配 置 有 ４个层 次 ： “ 以需 定供 ”的水 资 源 优化 配置 的效 益 最 大 ，还 要 考 虑可 持续 发 展 ，因此 目标 函 配置 、 “ 以供定 需 ”的 水资 源 配置 、基 于 宏观 经 济 的水 资 数考 虑社 会 效益 、经 济 效益 和 环境 效益 ３个 方面 ，最 终 到 源 配置和 可持续 发展 的水资 源配 置 。 达 综合 效益 最大 。 对于第 １ 层次 ： “ 个 以需 定供 ”的 水 资源 配置 只 是最 ｍａ （ ｘ ）： ｍｍ ｆ 『— ” ｆ ＋ １ 。 Ｄ ＿ ； ｝ 普 遍 的 、最 简单 的 水资 源优 化 配置 模型 ，它 认 为 水资 源是 … 黯 ？ … 悖引 一 ； 《。 ｎ ＋ ：： 。 “ 之不 尽 ，用之 不 竭 ” 取 ，以经 济效 益 最优 为惟 一 目标 ，既 没 有考 虑水 资源 承 载能 力也 没有 考 虑可 持续 发 展 ，只适 用 于 “ 已经不 可能达 到水 资源承 载能 力范 围的情 况 ” ，对 于这 种 情况 ，水 资源 已经 超 出了 其可 以承 载 的范 围 ，首 先 应该 ｊ ， （ ） ≤ Ｑ Ｑ （ ） ’ ≤ （Ｊ ｃ ： Ｑ ， 。 ＋ ， 』 Ｈ ） ， 采 取有 效的 工程 或 非工 程措施 来 提 高该 区域 的 水资 源 承载 （ ）Ｈ（ ； ， ， Ｏｄｐ ｌ￣ ＇ ＋ ） 。ｃ ｃ Ｌ （） ， ， ＩＴ 。 能 力 ，所 以研究 基于 不 承载 能 力的 水资 源优 化 配置 没 有太 ＺｋＪ ｋ ）ｃ ｃ