淺析水資源優(yōu)化配置的目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)分析方法

朱紹劍

紅河州水利水電勘察設(shè)計(jì)研究院

摘要：水資源優(yōu)化配置是需要利用大系統(tǒng)的理論思想進(jìn)行分析研究的重大問(wèn)題，其中從水資源配置最終目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)與風(fēng)險(xiǎn)因素上來(lái)講，可以有效識(shí)別水資源優(yōu)化配置工作中存在的重要風(fēng)險(xiǎn)因素，進(jìn)而建立科學(xué)化的水資源配置目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)的研究模型。之后在此前提下給出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，此外能夠獲得利用引江濟(jì)漢補(bǔ)償工程在有效提升南水北調(diào)后漢江中下游枯水年以及平水年資源配置方面的綜合效益，可以在一定程度上有效緩解中線調(diào)水工程中漢江中下游缺水情況帶來(lái)的嚴(yán)重不利影響。

關(guān)鍵詞：水資源；優(yōu)化配置；目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)；方法

目前，在科學(xué)發(fā)展觀以及節(jié)能減排思想的指導(dǎo)下，目前的水資源合理配置已經(jīng)逐漸成為水資源可持續(xù)性利用工作當(dāng)中的關(guān)鍵部分，可以有效保障目前的生態(tài)用水實(shí)際需求情況，在一定程度上有效提升水資源的利用效率。而且，促進(jìn)水資源在配置工作中的科學(xué)化，還會(huì)有效提升資源分配的實(shí)際效率，實(shí)現(xiàn)資源配置的公平性，進(jìn)而保證水資源的循環(huán)利用管理系統(tǒng)的平衡。現(xiàn)階段，在水資源方面現(xiàn)代化專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)與技術(shù)應(yīng)用指導(dǎo)下，實(shí)現(xiàn)水資源有效配置的相關(guān)理論資料也已經(jīng)取得了快速發(fā)展。

一、水資源配置在風(fēng)險(xiǎn)涵義與影響因素上的分析

從水資源配置涵義上來(lái)看，主要是指借助對(duì)水資源系統(tǒng)的詳細(xì)分析以及宏觀方面的經(jīng)濟(jì)分析、相關(guān)技術(shù)方法等，有效采取節(jié)水手段、治污手段以及水資源開(kāi)發(fā)手段，合理分配在多地區(qū)、多用戶(hù)及上下游之間地表水與地下水等多種水資源，進(jìn)而最大程度的滿足生態(tài)環(huán)境基本用水需求。也就是說(shuō)，實(shí)際降雨徑流、水資源的地下水條件以及社會(huì)發(fā)展情況具備一定差異，則產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的具體用水情況也會(huì)存在相應(yīng)不同，進(jìn)而影響水資源配置方案的順利實(shí)施與實(shí)際執(zhí)行效果，甚至?xí)嬖谳^大風(fēng)險(xiǎn)。

從水資源配置風(fēng)險(xiǎn)角度出發(fā)，主要是指在水資源系統(tǒng)工程因素、管理因素以及用水因素影響之下，水資源的配置工作始終與預(yù)期想要達(dá)到的存在一定的差距。概括說(shuō)來(lái)，將會(huì)對(duì)水資源配置產(chǎn)生重大影響的因素主要包括相應(yīng)的自然資源因素、工程技術(shù)因素、生態(tài)環(huán)境因素、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素以及科技管理因素等，各個(gè)方面盡管存在一定的差異性但是又有一定的相互關(guān)聯(lián)性。在這種情況下，就應(yīng)按照所存在的不同屬性實(shí)施有效歸類(lèi)。

（一）自然條件因素方面的識(shí)別

水資源配置期間，不僅降雨情況以及徑流情況等可能使得其產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)。另外，其中的生態(tài)環(huán)境變化以及水資源變化也存在直接的聯(lián)系，進(jìn)而可以反映到需水量上。與此同時(shí)，我國(guó)生態(tài)環(huán)境中的需水量與降雨徑流也有著密切聯(lián)系，故降雨徑流量發(fā)揮著非常強(qiáng)的水資源配置作用。

（二）在社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素上的科學(xué)識(shí)別

從水資源有效配置的重要風(fēng)險(xiǎn)因素角度出發(fā)，經(jīng)濟(jì)活動(dòng)所存在的不確定性將會(huì)影響到水資源的配置工作，具體來(lái)說(shuō)，我國(guó)人口的增長(zhǎng)將會(huì)給水資源的利用產(chǎn)生重要影響，工業(yè)方面的產(chǎn)業(yè)升級(jí)與人們?nèi)粘Ｉ罘绞降娜找孀兓?，在農(nóng)業(yè)方面需水量的增多等都會(huì)嚴(yán)重影響到我國(guó)水資源管理情況，不利于水資源的配置，進(jìn)而關(guān)系到相應(yīng)的水資源配置效果。雖然在目前社會(huì)發(fā)展速度以及相關(guān)政策指導(dǎo)下，人口的自然增長(zhǎng)率以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)、日常生活工業(yè)用水量是維持穩(wěn)定關(guān)系的，然而仍然存在部分因素，例如農(nóng)業(yè)用水量等會(huì)嚴(yán)重影響我國(guó)水資源的合理化配置。

（三）在管理因素方面的識(shí)別

從水資源管理角度出發(fā)來(lái)闡述水資源配置，加強(qiáng)水權(quán)管理、水價(jià)管理與信息化管理等方式都屬于比較有效的水資源管理方式。按照現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r以及技術(shù)進(jìn)步情況、觀念發(fā)展情況來(lái)說(shuō)，初始水權(quán)仍然不明確，且相應(yīng)的水價(jià)體制還不成熟。綜上所述，上述因素雖然能夠引起水資源的配置風(fēng)險(xiǎn)，然而因系統(tǒng)的詳細(xì)準(zhǔn)確描述還比較缺乏，所以暫時(shí)可以忽略不計(jì)。

二、水資源配置模型和配置分析方法

從某種程度上講，我們之前堅(jiān)持的經(jīng)濟(jì)發(fā)展觀念與所應(yīng)用的發(fā)展模式，在水資源管理以及開(kāi)放利用方面只是追求經(jīng)濟(jì)效益，必然引發(fā)環(huán)境質(zhì)量水平的日益下降與水資源浪費(fèi)消耗嚴(yán)重，進(jìn)而給社會(huì)效益帶來(lái)較大破壞，并且不符合現(xiàn)代水資源可持續(xù)發(fā)展的合理要求。任何的發(fā)展要想始終保持穩(wěn)定性，就要兼顧經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)環(huán)境效益以及社會(huì)效益相結(jié)合的效益，達(dá)到水資源循環(huán)利用目標(biāo)。

（一）配置模型中的目標(biāo)函數(shù)論述

在目標(biāo)函數(shù)的研究期間，我們可以假設(shè)流域被劃分成了K個(gè)子區(qū)，而且可以利用k=1，2，…，K進(jìn)行表示，其中子區(qū)k中I（k）個(gè)水源以及J（k）個(gè)水資源利用部門(mén)。

1、在經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)方面的分析研究。

具體公式可以表示成：

其中公式中的GDPw（k）可以表示為水資源配置過(guò)程中對(duì)第k子區(qū)的GDP實(shí)際貢獻(xiàn)值，之后再在我國(guó)的水資源規(guī)劃以及水資源管理工作中有效借助GDP情況與用水量關(guān)系表示（利用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)研究線性擬合系數(shù)r2>0.8）。

公式當(dāng)中的J（k）屬于子區(qū)k對(duì)我國(guó)GDP發(fā)展貢獻(xiàn)部門(mén)集合；φj主要是指我國(guó)相關(guān)的用水部門(mén)j在實(shí)際供水效益方面的準(zhǔn)確化分?jǐn)傁禂?shù)，而且，一般情況下我國(guó)農(nóng)業(yè)系數(shù)控制在0.25～0.60，工業(yè)系數(shù)在0.08～0.12之間，具體情況可以進(jìn)行具體分析后確定。而ωk屬于子區(qū)k所屬的權(quán)重系數(shù)，我們可以借助專(zhuān)業(yè)化的AHP法進(jìn)行科學(xué)化計(jì)算得到；其中Bkj說(shuō)明屬于子區(qū)k所在的用水部門(mén)j單位產(chǎn)值系數(shù)，gdpj我們可以認(rèn)為是用水部門(mén)jGDP貢獻(xiàn)占產(chǎn)值比例的相關(guān)系數(shù)，必須要借助專(zhuān)業(yè)化統(tǒng)計(jì)年鑒來(lái)推求；xkij屬于供水水源i在向相應(yīng)子區(qū)k部門(mén)j實(shí)際供水量情況；αki可以表明子區(qū)k的水源i次序數(shù)值系數(shù)。

2、從社會(huì)效益目標(biāo)上的論述

基尼系數(shù)含義，能夠通過(guò)對(duì)用水部門(mén)的供需水比值來(lái)反應(yīng)公平性情況，從而有效定義水資源的社會(huì)效益最終目標(biāo)：

式中：W（k，j）可以表示為子區(qū)k部門(mén)j供水量；D（k，j）屬于子區(qū)k中j需水量情況，而K則屬于子區(qū)總數(shù)；m屬于部門(mén)總數(shù)；其中k，k′可以分別表示成子區(qū)的k，k′；j，j′屬于用水部門(mén)；M可以有效表示成任意子區(qū)以及部門(mén)實(shí)際供水量數(shù)值以及需水量數(shù)值之間的比值總和。

3、從生態(tài)效益未來(lái)發(fā)展目標(biāo)上實(shí)施詳細(xì)分析

子區(qū)BOD排放數(shù)量和的最小值：

公式當(dāng)中：dkj屬于k子區(qū)j單位廢水中生化需氧量最終含量；pkj屬于k子區(qū)j污水排放的最終系數(shù)。

（二）從具體約束條件上的論述

1.供水約束情況的具體分析

式中：Wki屬于水源i所分配的k子區(qū)供水量。

2.需水約束分析

式中：Dkjmin、Dkjmax屬于k子區(qū)j用戶(hù)的需水量最小數(shù)值以及需水量最大數(shù)值。

3.變量非負(fù)的實(shí)際約束情況分析

（三）水資源配置的風(fēng)險(xiǎn)具體方法研究

將試驗(yàn)次數(shù)規(guī)定為N，然后統(tǒng)計(jì)方案當(dāng)中的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益小于確定方案時(shí)候所對(duì)應(yīng)的效益最終次數(shù)：Ns次數(shù)，Neco次數(shù)，Nenv次數(shù)，合理化計(jì)算公式中的Ns N，數(shù)值、Neco N數(shù)值與Nenv N數(shù)值，如果樣本容量N已經(jīng)足夠大，我們可以判定為公式中所優(yōu)化配置的具體社會(huì)效益、準(zhǔn)確化經(jīng)濟(jì)效益以及合理化的環(huán)境效益可以表示成Ns N、Neco N以及Nenv N。具體的方法分析如圖1。

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