基于协同学理论的河道内生态需水和河道外水资源分配研究

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1、中山大学2007届硕

2、f学位论文运用协同学的基奉理论和方法对水资源系统存在的问题一一河道内生态需水量的确定和区域之间水资源的利用分配问题进行研究，是贯穿本论文始终的主线。1．2研究现状水资源管理涉及到诸多领域。它是水行政主管部门运用法律、行政、经济、技术等手段对水资源进行分配、开发、利用、调度和保护，以求可持续地满足社会经济发展和环境改善对水的需求叽总体上来说，我国水资源管理现状与发达国家存在一定差距。在部分领域基础理论走在前列，但技术支撑薄弱。就河道内生态需水和河道外水资源协同分配，尚未有深入的研究。1．2．1河道内生态用水河道内生态用水作为水资源管理的一

3、个方面，涉及到生态需水的定位，生态需水基本数量的确定方法等问题。与国外相比，我国对河道内生态需水量问题的重视较晚，研究成果较少且缺乏深入研究。现有的河道内生态需水量计算方法多是国外的研究成果，可以概括为三类：(1)基于长期水文观测资料的水文学基础方法，如枯水频率法(7010法)：(2)基于河道水力条件变化计算方法，如基于河道形态特征的河道湿周法：(3)基于河流水文条件与生物生存状态之间的关系而衍生的计算方法，如Tennent法。各类方法均有较成熟的经验公式和计算规律：枯水频率法(7010法)采用90％频率枯水流量时期连续7d的平均水量作为预算值；河道湿周法通

4、过在临界的栖息地现场收集河道尺寸和流量数据，将湿周作为栖息地的质量指标估算河流生态环境需水；Tennent法以平均年流量的百分数为基础，以满足鱼类和其他水生生物赖以生存为目的所必须的季节性流量来代表生态环境需水量!生奎芏!竺!望堡土兰堡堡兰”1。这些方法是台符合我国的国情，能古应用于我国，还需要进一步验证⋯1。1．2．2区域水资源协同度现有的研究多是关注水资源配置的理论方法，而忽略了区域之间差异和历史发展变化的比较分析。对4i同区域或者同一区域不同时间段水资源配置的合理程度的比较分析多以定性描述为主，缺乏数量化描述。在具体的水资源配置过程中也存在若干问胚，如

5、缺乏有效的初始水权分配机制、缺乏有机的补偿和机理机制、缺乏广泛的社会参与机制和缺乏系统的后效评价体系，致使现状水资源配置难以实现真正意义上的合理“1。1．2．3取水优先权取水优先权源自水权优先原则，是水资源管理中水权领域的熏要研究分支。水资源开发利用主体在资源使用上的“取水最大化”的倾向，直接导致了上下游、左右岸之间在用水上的矛盾，只有通过建立合理的取水优先权制度重新配置水资源才可以予以解决。从法律渊源上将其划分为河岸(优先)权原则和占有(优先)权原则pl：(1)河岸(优先)权原则起源于原始的上游优先权原则。通常适用于水资源相对丰富的地区，一般不允许将相应的

6、水资源存蓄或提供给非毗邻河流的土地上的用户；(2)占有优先原则是按照水权取得的时间而设立的“时先权先”原则，是伴随着水资源利用T程的建设而形成的现代水权原则。从国外水权制度看，具体实施何种水权原则，与相应的实际情况紧密相关：在水量较为充足地区，如欧洲、美国东部，多实行河岸(优先)权原则；在水资源相对短缺地区，如美国西部地区，多以占有权优先原则为主，并辅以河岸(优先)权原则和惯例水权原则：臼本则同时认可“上游优先权”和“时先权先”两种水权原则。总体而言，取水优先权原则的选择取决于实际水资源管理历史，目的以及水资源状况，具体运用需因地制宜，实事求是，以利于实现水

7、资源的合理中山大学2007脯硕‘I：学位论文有效利用。1．2．4协同学理论在水资源领域的应用协同学作为一门新的综合性学科，源自激光的研究，进而扩展到～般系统。其协同理论具有普遍适应性，在生物学，社会学，经济学等领域部有所应用，在生态学方面求出了捕食者与被捕食者群体消长关系等：在社会学中得到社会舆论形成的随机模型；在水文领域协同学的应用处于刚起步阶段，仍然还有很长的发展道路。1．3本论文的研究目的和研究内容1．3．1研究目的河道内生态需水包括维持水生生物生存、防止泥沙淤积、防止河流水质污染、防止海水入侵、防止河道断流，湖泊萎缩等所需的最小径流量【61。在河流开

8、发利用过程中，余留下合理的河道内生态需水，并在维护河道内生态环境的前提下，避免区域之间的水事矛盾和冲突，并通过有效协作，实现河流水资源开发利用保护的效益最大化，是本论文研究的最终目的。1．3．2研究内容论文的研究内容概括性地分为三大部分：第一，河道内生态环境需水：运用协同学理论的伺服原理：慢(驰豫)变量支配快(驰豫)变量从而决定系统的发展变化，建立河道水文情势分析因子，寻找出对河道流量影响对大的序参量，结合生物和水文情势关系，计算河道内生态需水量。同时与其它常用河道内生态环境需水方法的计算进行比较，分析计算结果的合理性。第二，取水优先权问题；协同学的核心思想

9、是协同，旨在通过相互之间的协调，追求系统效益的4±!