区域用水结构演变规律及调控对策探究-

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1、区域用水结构演变规律及调控对策探究摘要：我国水资源严重短缺，在新的形势下，必须根据经济发展调整用水结构。本文以地处西北干旱区的榆林市为例，通过收集榆林市1990-2005年国民经济各行业用水量，结合信息熵原理，计算出不同年份用水量熵值及优势度动态演化情况。结果表明，榆林市用水系统熵值由1990年的0.569增加到2005年的�0.667，总体呈上升趋势，表明榆林市用水结构趋向无序。同时，系统的均衡度也呈增加趋势，这表明当地用水系统在趋于无序发展的同时，用水系统的均衡程度有所提高，系统均衡性增强。从地区来看，南六县的用水系统熵值要高于北六县，且南六

2、县用水系统熵值一直处于下降趋势，北六县则在波动中表现出一定的上升趋势，这与南六县长期从事特色农业，产业结构相对比较稳定，而北六县主要发展工业，导致用水结构中农业、工业、生活用水结构变化较大有关。最后，结合榆林市实际，提出“南护水源，北抑需求”的总体调控思路，通过建立权威、高效、协调的管理机制，推进水管理体制改革、加强立法和执法监督，规范水资源管理行为、因地制宜，调整和优化产业结构,大力发展生态型低耗水产业、明确水权、建立水市场，制定合理水价、广泛宣传，积极引导，改变用水观念等措施，不断调整用水结构，最终实现经济社会可持续发展。20关键词信息熵；用

3、水结构；需水管理；榆林市中图分类号F323.213文献标识码A文章编号1002-2104（2011）02-0061-051949年至2005年，我国用水总量由1031×108m3增到5633×108m3。与此同时，用水结构也发生了相应变化。但总体来看，农业依然是用水大户，而部分地区灌水方法十分粗放，灌溉水利用率低，这与我国严重的水资源短缺局面极为矛盾［1］。要实现21世纪我国发展的战略目标，必须有可靠的用水保证，但当前的用水效率低下，用水结构不合理，在新的形势下，必须根据经济发展做相应的调整。选取一些有代表性的区域做实例，分析总结用水结构的演变规

4、律，并提出相应的调控对策，对于实现区域社会经济的协调发展均具有重要意义［2-5］。榆林市地处黄土高原腹地，水资源时空分布极不均匀，加之生态环境脆弱，水资源开发利用条件不佳，相关研究亦较少。随着我国能源生产战略重点西移,20榆林已成为国家西煤东运、西气东输、西电东送建设的重要源头，被誉为“中国科威特”，是我国重要的能源重化工基地。随着基地“三个转化”战略的实施，当地经济结构将发生明显改变，出于经济结构和空间结构演化的客观要求，当地用水结构也会发生明显的规律性变化［6-7］。鉴于此，笔者以榆林市1990-2005年国民经济各行业用水量为依据，将信息熵

5、方法引入用水系统，并针对榆林市行政区域存在明显差异的实际情况，结合榆林市、南六县、北六县不同年份工业、农业、生活用水实际情况，对榆林市以及南北六县用水结构演变规律进行分析。在此基础上，根据能源化工基地长远规划，针对不同行业、不同行政区域提出具体调控措施，以确保能源化工基地用水要求，做到未雨绸缪。1基于信息熵的用水结构演化分析1.1信息熵的概念及其含义熵最早是由R.Clausius于1865年引入热力学中的一个物理概念，通常称之为热力学熵。后来L.Boltzmann赋予熵统计意义上的解释，称之为统计热力学熵。为了与热力学过程有所区别，1948年，S

6、hannon为解决通信工程中不确定性信息的编码和传输问题创立信息论，首先在信息论中引入了熵的概念，将其定义为信息熵。即对于一个不确定性系统，用随机变量S表示其状态特征；对于离散型随机变量，设X的取值为�X={x�1,x�2,x�3,……,x�n}，每一个值对应的概率为P={p�1,p�2,p�3,……,p�n}，存在∑p�i=1，该系统的信息熵定义为：H(x)=-∑mi=1P(x�i)InP(x�i)（1）式中，H(x)为系统信息熵；P(x�i)�20为系统处于第[WTBZ]i种状态的概率［4-5,8-9］。该式称为Shannon公式，用其定义的

7、熵为广义熵或泛熵，可以用来描述任何体系或物质运动的混乱度和无序度。1.2信息熵在用水结构中的引入多年来，国内外学者在应用信息论概念和方法解决水资源系统建模、优化、模拟、预测、评价、决策等方面做了大量工作，并取得了丰硕的研究成果［4-5,8-9］。针对用水结构演变过程的阶段性，即由以农业用水为主的初级阶段发展到农业、工业、生活用水趋于合理的高级阶段，这一演变过程可以近似假设为系统的不可逆过程，故可将其纳入信息熵的数学模型中。随着认识的深入，信息熵在反映区域用水结构演变中的应用日益广泛。其基本原理如下：王小军等：区域用水结构演变规律与调控对策研究中国

8、人口•资源与环境2011年第2期设在一定时间尺度内，用水系统中总用水量�W，共有n种用水户类型{x�1,x�2,……,x�n