变化环境下东江流域用水系统协调度分析-论文.pdf

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1、第45卷第15期人民长江V01．45．No．152014年8月YangtzeRiverAug．，2014文章编号：1001—4179(2014)15—0027一O5变化环境下东江流域用水系统协调度分析何艳虎，蓝标，陈晓宏，林凯荣，吴孝情。(1．中山大学水资源与环境研究中心，广东广州510275；2．深圳市防洪设施管理处，广东深圳518048；3．华南地区水循环和水安全广东普通高校重点实验室，广东广州510275)摘要：水资源的有限性和稀缺性使得流域生产、生态和生活等用水部门在一定时期必然产生争水现象。依据协同学原理及有序度、协调度等概念，在生产、生态和生活用水子系统中设

2、置序参量，构建用水系统协调度的评价模型，并以东江流域为例，计算了流域及各地区用水子系统的有序度和用水系统的协调度，揭示变化环境下(包括气候、人类活动等方面)流域用水系统协同异化特征演化规律。结果表明，2005年前，河道外需水的增加和水体污染的加重使得流域用水系统的协调度降低；2005年后，各部门用水趋于合理，用水系统的协调度在波动中增加，用水系统逐渐朝着良好、有序状态演进。关键词：用水系统；协同学；协调度；东江流域中图法分类号：TV2l1文献标志码：A’构建同步协调方程，有效实现了复合系统协调发展的1研究背景动态评价。刘丙军等基于协同学原理，对流域用水系统是由生产用水、

3、生态用水和生活用水等水资源供需系统演化特征和水资源合理配置进行了研相互作用和依赖组成的有机整体，即系统结构，其作为究。雷社平等应用协同学理论和复合系统原理，构水资源复合系统的一个重要组成部分，有着自身的演建了产业用水系统内各组成子系统之间发展的协调度化规律，且在当前气候变化和剧烈人类活动的影响下，模型以分析区域产业用水系统的协调度，并以北京市用水系统的演化过程愈加复杂。因此，研究变化环境为例进行了实证研究。然而，从区域的水安全保障出下用水系统的协调度，有助于识别水资源复合系统对发，必须考虑经济社会可持续发展和生态环境保护的变化环境的响应特征，协调流域内人类活动与用水的用

4、水协调，使各行业用水达到一定的保证率，从水资源相互关系。尤其是在当前用水总量控制的大前提下，优化配置目标角度看，即通过生活用水、产业用水和生用水系统协调度的研究可为区域需水的动态预测和水态环境用水的合理分配和调控，实现用水效益的最大资源智慧配置提供重要参考，对水资源可持续利用与化。因此，有必要对包含各行业用水的地区用水系统管理具有重要理论和实际意义。协调度做出总体评价，分析各行业历史用水协调程度，目前，关于复合系统评价中用水系统协调度的研从而更好地揭示变化环境下区域用水系统的演化规究较少，且主要是基于系统理论构建的评价模型¨，律。目前关于产业用水系统协调评价研究中，序参

5、量这类方法大多以静态评价为主，通常未能较好地反映的选择局限于用水效率某一两个指标，未能充分反映系统之间复杂的非线性关系。基于协同学原理的协调用水系统特性，序参量选取的合理性有待进一步探度评价模型，由于考虑了序参量原理和役使原理，通过讨。本文选取位于华南湿润区的东江流域，考虑到流收稿日期：20l4—05—20基金项目：国家自然科学基金国际合作重大和重点项目(51210013)；水利部公益项目(201301002—02)；广东省水利科技创新资助项目(201l一11)作者简介：何艳虎，男，博士研究生，主要从事水文与水资源方面的研究。E—mail：heyanhu456@163．

6、corn通讯作者：陈晓宏，男，教授，博士生导师，主要研究方向为水文水资源与水环境。E—mail：eescxh@mail．sysu．edu．on28人民长江域上、中和下游地区经济社会发展的不平衡性，基于协大值表示该参量的最理想和最不理想状态。用水系统同学原理，在序参量的选择上力求体现各行业用水特的9个序参量如表l所示。性，构建基于各行业用水子系统有序度水平的用水系表1用水系统序参量统演化协调度评价模型，分析流域内用水系统协调度的地区差异，揭示流域不同发展时期用水系统的协同异化特征演化规律，并与我国北方地区相关研究成果对比，进一步丰富变化环境下用水系统演化研究的理论和实践基

7、础。2用水系统演化协同特征分析2．1用水系统协同机制协同学认为，系统走向有序的关键在于系统内部各子系统间相互关联的相互作用，即系统的协调度，它2．3用水系统协调度评价模型构建决定了系统在达到临界区域时走向何种序与结依据协同论，不同时期用水系统的总体性能不在构。流域用水系统的协调度表现为，在系统内部于各用水子系统序参量值的大小，而在于其组合形式。的自组织和来自外界的调节组织作用下，各用水户子因此，以有序度构建序参量的状态函数，表征各子系统系统之间的和谐程度，表明用水系统由无序向有序转有序或混乱的度量；以各子系统有序度为协同因子，以变的趋势和