基于绿色效益的水质水量统一优化配置研究

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1、}}L--引言进入21世纪以来，我国经济社会发展依然面临着洪涝灾害严重、水资源短缺和水环境恶化的严峻现实。而且，伴随我国城市化、工业化进程的加快，对水资源的需求量日益增长，供水压力不断增大，供需矛盾更加尖锐。与此同时，长期以来重速度轻质量的发展误区所引发的环境问题同益凸现，使得已经显现的水资源危机进一步加剧。水资源问题，已经成为制约我国经济社会发展的最重要因素之一。要解决我国的水资源问题，就必须实现水资源的优化配置和水资源的可持续利用——通过水资源优化配置保障经济社会发展对水资源的合理需求，通过水资源的可持续利用支持经济社会的可持续发展——这已经为实

2、践所检验。当前的水资源优化配置研究，在几代研究者的共同努力下，从理论到实践各方面部取得了长足的进展，并随着经济技术的发展而不断得到拓展和完善。但是，伴随着人们观念的转变，对资源、环境、生态、社会等问题认识的进一步加深，以及新事物、新情况、新方法、新观点地不断出现，水资源优化配置研究面临着新问题、新规则的挑战：如资源价值问题、环境保护问题、生态效益问题、水质水量配置的一体化问题⋯⋯如此等等。这些都对今后的水资源优化配置研究提出了更高的要求。有挑战才有突破，有问题才有创新。本文针对水质水量统一优化配置问题，在前人研究工作的基础上，以可持续发展理论和科学的

3、发展观为指导，以水资源价值理论为基础，结合现有的对资源、环境、生态等方面效果的相关量化方法及理论，采用“绿色效益”的概念来对水资源优化配置所实现的效果的量化问题进行分析，并在此基础上建立了水资源优化配置模型；将水资源价值问题和水资源优化配置理论结合，在配置模型中构建了以水资源价值为基础的按质供水引导模式，以此促进优化配置问题中水质与水量配置的统一进行；最后引用河南省安阳市的相关资料数据，利用改进的粒子群优化算法对模型求解验证。本文对水质水量统一优化配置的理论、模型和方法进行了尝试性研究，期望能在水资源优化配雹所实现的社会、环境、资源、经济以及生态等效

4、果的量化方面暨水资源优化配置模型的目标函数的构成上有所发展；在配置过程中实现水质与水量配置过程的统～、达到“按质供水”问题上有所创新和突破。最后也希望本文所建立的模型和研究思路能够为类似优化配置研究提供有用的参考。第一章绪论1．1问题的提出1．1．1日益严峻的水问题生物学认为水是生命之源，没有水，就没有生命的产生；社会学认为水是文明的摇篮，没有水就没有人类文明的传播：生态学认为水是生态系统的控制性要素，没有水，就没有地球生态系统的存在；经济学认为水是经济发展的基础性资源，没有水，就没有经济社会的发展。总之，水是自然、是人类生存发展的生命线。但是，这条

5、“生命线”却处于不断萎缩的阴影之下——随着经济社会的发展，在人口急剧膨胀、城市化与工业化水平快速提高的今天，水资源问题F1益凸现：2002年在斯德哥尔摩召开的国际水资源问题研讨会的声明中指出：世界上有12亿人1：3得不到安全用水的保证，25亿人缺少必要的用水卫生设备，每年有200万人死于缺水和用水卫生设备差引发的疾病。如不立即采取行动，到2025年水供应紧张的国家人口占世界总人口的比例将从现在的三分之一增至三分之二【11：同年8月，在南非约翰内斯堡举行的世界可持续发展政府首脑会议上，水资源问题与农业生产、能源、健康和生物多样性问题等一周被列为该会议的

6、五大议题”1——水资源问题已经成为关系到贫困、可持续发展乃至世界和平与安全的重大问题。对中国来说，年均可利用水资源总量为2．81X104亿Ⅲ3，居世界第6位，人均占有量2200m3，仅为世界平均水平的四分之一，排在世界149个国家的第110位，被列为世界13个贫水国家之一；干旱缺水的地区涉及20多个省市区，其中18个省市区接近或处于严重缺水边缘(人均2000m3)，lO个省市区在起码的要求线(人均1000m3)以下。干旱缺水地区的面积达500万km2，占我国陆地面积的52％，其耕地面积占全国的64％，人口占全国的45％。而全国660多个建制城市中，缺

7、水城市400多个，其中严重缺水城市114个，日缺水量高达1600万m3，每年因缺水造成的直接经济损失达2000亿元“。。因水资源短缺而造成的局部失衡状态已然出现，如不加以严格管理控制，任其自由发展，将会给整个经济、社会、生态环境系统带来难以避免的严重损害。可以说，水资源短缺问题已经成为当前和今后一段时间内制约中国国民经济和社会发展的突出因素。水利专家曾就此方面做出预测：我国的缺水高峰将在2010～2020年出现，乐观的估计是2020年缺水300多亿m3；如不超采地下水、不引用未处理的污水灌溉，缺水总量将达到500亿m3。照此趋势发展，届时我国可能出现

8、全屙胜大面积水荒[430要应对这一现实，如果在水资源开发利用上没有新的突破，仅依靠工程措施对水资源进行开发，