水资源优化配置

1、冷的尘埃云冷的尘埃云50亿年前星云压缩亿年前星云压缩形成太阳形成太阳45亿年前地球形成，亿年前地球形成，地球内部开始固结和分化地球内部开始固结和分化物质按比重分离，物质按比重分离，形成圈层结构形成圈层结构地幔的含水矿物脱气，地幔的含水矿物脱气，水汽穿过薄热地壳水汽穿过薄热地壳形成最初的地球大气形成最初的地球大气地壳表面冷却，水汽开始凝结地壳表面冷却，水汽开始凝结形成瓢泼大雨，持续数百万年，形成瓢泼大雨，持续数百万年，形成最初海洋，形成最初海洋，极地冰盖、极地冰盖、常年雪、常年雪、地下冰地下冰 10000年年世界大洋世界大洋 2500年年高山冰川高山冰川 1600年年地下水（深部）地下水（深部）

2、 1400年年湖泊湖泊 17年年沼泽沼泽 5年年土壤水土壤水 1年年河水河水 16日日大气水大气水 8日日生物水生物水 几小时几小时111385地球上的水地球上的水陆地上的水陆地上的水淡水淡水可更新的可更新的可被利用的可被利用的有潜在用途的有潜在用途的可用质量可用质量人类社会用水人类社会用水生态环境用水生态环境用水河流河流用水系统 水资源系统水资源系统水水源源系系统统用用水水系系统统配水系统配水系统排水系统排水系统再生水工业农业生活水资源系统水资源系统 是自然生态环境系统与社会是自然生态环境系统与社会经济发展系统的综合体。经济发展系统的综合体。南南水水北北调调南南水水北北调调大大西西线线大大西

3、西线线东东线线东东线线中中线线中中线线 u综合效益最大化综合效益最大化社会和谐经济发展生态稳定u配置层次配置层次可持续发展层次社会经济发展层次开发利用层次水资源优化配置高效性原则提高用水提高用水效率效率减少水减少水污染污染遵循市遵循市场规律场规律公平性原则不同地区不同地区 近期和远期近期和远期用水目标用水目标 用水人群用水人群 配置手段配置手段v工程手段工程手段 v科技手段科技手段 v行政手段行政手段 v经济手段 提高配置效率提高配置效率u目标函数目标函数u约束条件约束条件u系统概化系统概化u模型求解模型求解基于经济效益最大的水资源配置基于经济效益最大的水资源配置B库B电站分水堰西干渠东干渠C

4、库D库F点 G点E电站图例测站电站水库灌区防洪区基于宏观经济的水资源配置基于宏观经济的水资源配置以国民经济发展情况以国民经济发展情况预测需水量，然后通预测需水量，然后通过水利工程调控，尽过水利工程调控，尽量满足其要求量满足其要求 ?宏观经济系统和水资宏观经济系统和水资源系统之间具有一系源系统之间具有一系列内在的、相互依存列内在的、相互依存和相互制约的关系和相互制约的关系!n宏观经济的发展速度，将影响需水量的增长 速度n经济结构的变化和城市化进程，将影响到城经济结构的变化和城市化进程，将影响到城市工业用水与灌溉用水的比例市工业用水与灌溉用水的比例n经济发展过程中所排放的各类污染物，有可经济发展过

5、程中所排放的各类污染物，有可能污染水体并造成有效水资源量的减少能污染水体并造成有效水资源量的减少n经济积累中用于扩大供水能力和加大污水处经济积累中用于扩大供水能力和加大污水处理回用比例的投资额的大小，既影响其它经济理回用比例的投资额的大小，既影响其它经济部门的投资比例，也直接关系到水资源开发利部门的投资比例，也直接关系到水资源开发利用和保护管理的格局用和保护管理的格局基于宏观经济的水资源配置基于宏观经济的水资源配置产品特点产品特点8 8部门部门1515部门部门a a初级产业初级产业1 1农业农业1 1农业农业2 2采掘业采掘业2 2采掘业采掘业b b制造业制造业3 3轻加工业轻加工业3 3食品

6、制造业食品制造业4 4纺织缝纫及皮革工业纺织缝纫及皮革工业5 5木材加工及家具制造业木材加工及家具制造业6 6造纸及文教用品制造业造纸及文教用品制造业4 4重加工业重加工业7 7石油煤炭加工业石油煤炭加工业8 8化学工业化学工业9 9建筑材料及其他非金属矿物制品业建筑材料及其他非金属矿物制品业1010金属冶炼及加工业金属冶炼及加工业1111机械工业机械工业c c社会基础设施社会基础设施5 5电力工业电力工业1212电力、蒸汽、热水生产和供应业电力、蒸汽、热水生产和供应业6 6建筑业建筑业1313建筑业建筑业7 7交通运输邮电业交通运输邮电业1414交通运输邮电业交通运输邮电业d d服务业服务业

7、8 8服务业服务业1515服务业服务业 宏观经济部门分类一览表宏观经济部门分类一览表中间使用产 出投入12.n合计中间投入最初投入调入折旧劳动者收入利润和税金合计x11 x12 x1n1 2 . nx21 x22 x2n. . . . . .xn1 xn2 xnn1 2 nm1 m2 mnD1 D2 DnV1 V2 VnZ1 Z2 ZnN1 N2 NnX1 X2 Xn总投入合计12n.mDVZNX最终使用合计调出入调消 费积 累家 庭社 会 固 定流 动Ch1Ch2Chn.ChCs2.CsnCsCs1Ff1Ff2.FfnFf.Fs2FsnFsFs1E1.E2EnEM1M2.MnMY1Y2.Yn

8、Y产出产总XXn.X1X2v 第第象限由部门间流量象限由部门间流量xij组成，反映部门之间的生产技术组成，反映部门之间的生产技术关系关系v 行方向反映第行方向反映第i产品部门生产的货物或服务提供给第产品部门生产的货物或服务提供给第j产品产品部门使用的价值量部门使用的价值量v 列方向反映第列方向反映第j产品部门在生产过程中消耗第产品部门在生产过程中消耗第i产品部门生产品部门生产的货物或服务的价值量产的货物或服务的价值量v 第第象限由最终产品流量组成，反映最终产品的使用去向象限由最终产品流量组成，反映最终产品的使用去向v 第第象限由国民收入（增加值）组成，反映了各产品部门象限由国民收入（增加值）组

9、成，反映了各产品部门增加值的构成增加值的构成u纵列方向纵列方向，第，第j产品部门中间投入合计第产品部门中间投入合计第j产品产品部门增加值合计第部门增加值合计第j产品部门总投入产品部门总投入u横行方向横行方向，第，第i产品部门中间使用合计产品部门中间使用合计第第i产品产品部门最终使用合计第部门最终使用合计第i产品部门总产出产品部门总产出u总量上总量上，总投入总产出，总投入总产出u第第i产品产品部门总投入部门总投入第第i产品部门总产出产品部门总产出u中间投入中间投入合计中间使用合计合计中间使用合计投入产出表平衡关系投入产出表平衡关系u直接消耗系数直接消耗系数u总产出总产出u总投入总投入投入产出表平

10、衡关系投入产出表平衡关系jijijXxa/njiiijXYx1u目标函数u约束条件n1jjjGDPXsfshFFCCYXYAXu第第t t年结构调整后实际需水量年结构调整后实际需水量u产业结构系数产业结构系数 u不调整结构情况下的需水量不调整结构情况下的需水量u至第至第t t年的产业结构调整后的积累节水量年的产业结构调整后的积累节水量 需水调控需水调控iitittNXDiitititXX / iitittNXD ttiiitititittNXXD)(静态水资源优化配置模型静态水资源优化配置模型ititiMAX GDPX. ., , itijtjtitjithitsitfitsititititi

11、tittistXa XYi tYCCFFEMi tXNWt，动态水资源优化配置模型动态水资源优化配置模型研究扩大研究扩大再生产过再生产过程中年度程中年度间的积累间的积累与消费的与消费的关系关系,1,1,1,2,21,1. ., , (1), , , itijtjtitjithitsitfitsitititititittiititi titititititititi ti ti ti ttti ttititstXa XYi tYCCFFEMi tXNWtKKKi tXKi tKIIIi tIXHtII， wtiIt，211111max()JKTIIjkijktijkjktjktiifb Qc Q

12、 社会目标社会目标 31111min0.001JKTIjkjkijktjktifd pQ多多目标决策模型目标决策模型经济目标经济目标 环境目标环境目标 （涉及的时间、空间范围大）（涉及的时间、空间范围大）（影响巨大）（影响巨大）（ 动态性动态性 、 非线性、非线性、 随机性、随机性、混合性）混合性） 决策一般是面对未来的，对未来信息预决策一般是面对未来的，对未来信息预测的准确程度往往是不定的，如何把握决策测的准确程度往往是不定的，如何把握决策风险的估量。风险的估量。确定型决策问题确定型决策问题 - 可以准确地预测未来将要发生何可以准确地预测未来将要发生何种状态情形下的决策种状态情形下的决策 。

13、风险型决策问题风险型决策问题 -不知道未来一定出现哪一种状态不知道未来一定出现哪一种状态，只知道各种状态出现的概率。，只知道各种状态出现的概率。非确定型决策问题非确定型决策问题 - 不知道未来一定出现哪一种状不知道未来一定出现哪一种状态，也不知道各种状态出现的概率。态，也不知道各种状态出现的概率。状态状态 就是系统所处的情形。就是系统所处的情形。- 300 BC，Enclid - 17、18世纪，变分法世纪，变分法- 1950年前后，年前后，LP, NLP, DP, 图论图论- 1960年前后，多目标决策年前后，多目标决策- 1970年前后，大系统优化年前后，大系统优化u整数规划的求解是一个没有很好解决的问题。整数规划的求解是一个没有很好解决的问题。 1947 1960 1970 1951纯量最优化理论纯量最优化理论 最优解最优解 求最优解的方法求最优解的方法向量最优化理论向量最优化理论 非劣解非劣解 求非劣解的方法求非劣解的方法 YX非劣解非劣解X决决策策空空间间目目标标空空间间非非劣劣前前沿沿效用曲线效用曲线U (x)