水資源優(yōu)化配置研究進(jìn)展探析

閆鳳榮

摘 要：水是生命之源， 它在人類生活和社會(huì)發(fā)展中有著不可替代的作用。然而， 水資源的開發(fā)利用面臨著以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：供需矛盾問(wèn)題突出；水環(huán)境惡化加重， 水資源利用率降低；水資源浪費(fèi)依然嚴(yán)重。為了更好地解決上述問(wèn)題， 進(jìn)行水資源合理的開發(fā)、調(diào)配勢(shì)在必行。

關(guān)鍵詞：水資源；優(yōu)化配置；研究；進(jìn)展

一、水資源優(yōu)化配置理論研究

（一）定義

它是指人類通過(guò)工程和非工程等一系列措施， 改變水資源在自然界中的時(shí)空分布， 從而更加合理的利用水資源。其主體內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：開源與節(jié)流兼顧；利用與治理兼顧；科學(xué)指導(dǎo)， 統(tǒng)一調(diào)配。

（二）功能

水資源時(shí)空分布不均勻?qū)е滤Y源利用的矛盾， 選擇不同的方案解決水資源的調(diào)配， 也會(huì)產(chǎn)生不同的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。因此， 制定合理的水資源優(yōu)化配置方案十分必要。供求方面的調(diào)整是其主要功能， 具體包括： （1） 需求方面：調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)， 促使生產(chǎn)力合理布局， 通過(guò)節(jié)水型經(jīng)濟(jì)建設(shè)應(yīng)對(duì)水資源短缺狀況； （2） 供水方面：統(tǒng)籌兼顧， 合理分配， 解決水資源分配矛盾， 通過(guò)外界干預(yù) （工程措施） 改變自然狀態(tài)下水資源時(shí)空分布， 實(shí)現(xiàn)與生產(chǎn)力布局匹配。

（三）原則

（1）有效性原則

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)行為中水資源所承擔(dān)的商品屬性決定了它的有效性。然而， 水資源的有效性需同時(shí)滿足以下兩點(diǎn)要求： （1） 滿足經(jīng)濟(jì)意義上的時(shí)效性； （2） 滿足對(duì)環(huán)境影響最小， 同時(shí)確保經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境三者之間良性循環(huán)。

（2）公平性原則

不同區(qū)域、社會(huì)不同階層、不同行業(yè)間資源的合理分配是公平性原則的終極目標(biāo)。該原則在應(yīng)用過(guò)程中要實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域之間的協(xié)調(diào)發(fā)展， 以及在同一范圍內(nèi)各階層、各行業(yè)的公平分配。

（3）可持續(xù)利用原則

可持續(xù)利用原則可以理解為代際間的資源分配公平性原則， 它是以研究一定時(shí)期內(nèi)整個(gè)社會(huì)消耗的資源總量與子孫后代能獲得的資源量相比的合理性。在水資源的開發(fā)利用、維護(hù)管理以及長(zhǎng)期合理發(fā)展等不同階段都以該原則為目標(biāo)。

（四）形式

（1）質(zhì)態(tài)組合形式

質(zhì)態(tài)組合形式是指水資源持續(xù)利用過(guò)程中生態(tài)經(jīng)濟(jì)各要素在屬性方面相互作用的關(guān)系。水資源及其周圍環(huán)境在內(nèi)的生態(tài)子系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)和水資源利用技術(shù)子系統(tǒng)是水資源生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)重要組成部分， 三者之間相輔相成， 構(gòu)成了特定的水資源復(fù)合系統(tǒng)。

（2）量態(tài)組合形式

量態(tài)組合形式是指復(fù)合系統(tǒng)中各要素之間的數(shù)量配比或搭配。在水資源復(fù)合系統(tǒng)中要確定各要素在配置中所占的比重， 確定水資源合理分配的范圍或閾值。總之， 水資源數(shù)量的配置、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)發(fā)展相三者之間應(yīng)相互匹配。

（3）空間組合形式

空間配置形式是指諸多要素在地域空間上的分布和聯(lián)系狀態(tài)。平面組合、垂直組合和立體組合是空間組合的3種主要形式。平面組合和垂直組合主要展現(xiàn)的是一維平面上水平方向和垂直方向上各要素資源為的分布格局；立體組合主要展現(xiàn)的是三維空間中各要素占據(jù)資源位的格局分布。通過(guò)空間組合形式的變換可以表達(dá)系統(tǒng)的邊緣效應(yīng)、集聚效應(yīng)及乘數(shù)效應(yīng)， 三種效應(yīng)的強(qiáng)弱也反映其組合的優(yōu)劣程度。

（4）時(shí)間組合形式

時(shí)間組合形式是指各種影響因素在時(shí)間序列變化上相互作用的關(guān)系， 經(jīng)濟(jì)利用的預(yù)支和資源更新的利用是水資源利用過(guò)程中的重要體現(xiàn)。時(shí)間組合的本質(zhì)就是描述整個(gè)過(guò)程中， 各要素之間結(jié)合的先后順序， 以及各種要素相互作用持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短。由于天然來(lái)水存在不確定性， 因此會(huì)造成與生產(chǎn)用水在利用時(shí)間上存在矛盾， 為了更好的解決這類問(wèn)題， 需要采取合理的配置措施和方案。此外， 水資源在時(shí)間上的配置不能孤立存在， 需要相關(guān)部門和足夠的空間作為輔助， 以實(shí)現(xiàn)水資源能適時(shí)、適量與其他資源合理配置?？傊?， 目前上述四種形式是構(gòu)成任何一個(gè)系統(tǒng)的必要因素。這四種組合形式也反映了系統(tǒng)的四個(gè)基本范疇， 即所謂的型、閩、位和序。

（五）現(xiàn)狀

（1）基于模型的水資源合理配置

計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展也促進(jìn)了數(shù)學(xué)模型的發(fā)展。目前， 數(shù)學(xué)模型被廣泛的應(yīng)用于制定合理的水資源利用和分配方案。該類模型主要包括兩類：物理模型和數(shù)學(xué)模型兩種， 而數(shù)學(xué)模型中又劃分為優(yōu)化和模擬模型兩種， 這兩類模型在水資源合理調(diào)配與實(shí)際生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。目標(biāo)函數(shù)和約束條件是優(yōu)化配置模型中的兩個(gè)重要組成部分， 根據(jù)目標(biāo)可分為單目標(biāo)和多目標(biāo)優(yōu)化。模擬模型的主要功能是計(jì)算水量平衡， 制定合理的分配方案， 針對(duì)水資源利用目標(biāo)分為：流域徑流模擬模型、流域水質(zhì)模擬模型、流域水權(quán)模擬模型和綜合流域模擬模型等4種。

（2）基于水權(quán)的水資源合理配置

水權(quán)是指水資源的所有權(quán)與水資源利用和管理過(guò)程中有關(guān)的產(chǎn)權(quán)問(wèn)題。它又可以劃分為水資源所有權(quán)和使用權(quán)、水資源工程權(quán)和水產(chǎn)品經(jīng)營(yíng)權(quán)三部分內(nèi)容。美國(guó)是世界上較早通過(guò)立法管理水資源分配的國(guó)家。早在1922年， 美國(guó)的科羅拉多河流域范圍內(nèi)的7個(gè)州就通過(guò)簽訂水資源分配協(xié)議， 以流域控制站為界限將該流域劃分為上下游兩個(gè)區(qū)域， 以該站年徑流量為基準(zhǔn)進(jìn)行水量分配。由于我國(guó)對(duì)于水資源分配一直采取傳統(tǒng)的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制， 對(duì)于水權(quán)中權(quán)、責(zé)、利之間的關(guān)系并不明確， 造成水資源調(diào)配過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)混亂無(wú)序狀態(tài)， 最終導(dǎo)致水資源配置嚴(yán)重失衡、水資源浪費(fèi)過(guò)大、不同地域范圍用水矛盾加劇， 只有通過(guò)立法建立完善的水權(quán)制度才能真正解決問(wèn)題。我國(guó)于2008年2月1日正式實(shí)施了《水量分配暫行辦法》， 這部法律的實(shí)施也標(biāo)志著我國(guó)水權(quán)分配制度的基本確立。

（3）基于宏觀經(jīng)濟(jì)水資源系統(tǒng)的合理配置

宏觀經(jīng)濟(jì)水資源系統(tǒng)是一個(gè)既典型又復(fù)雜的大系統(tǒng)， 它具有多維數(shù)、多目標(biāo)、多因素等特性。該系統(tǒng)的合理配置需考慮一下幾個(gè)方面： （1） 收支狀況； （2） 調(diào)出、入與累積消費(fèi)； （3） 經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源配置的協(xié)調(diào)關(guān)系。該方法主要解決大區(qū)域、大尺度下宏觀經(jīng)濟(jì)的水資源優(yōu)化配置問(wèn)題。

（4）基于復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的水資源合理配置

復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng) （complex adaptive system） 最早是由Holland于1994年提出， 該系統(tǒng)的提出為研究復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題開辟了一條新的道路。該系統(tǒng)以自組織和協(xié)同理論為基礎(chǔ)， 將系統(tǒng)的組成部分視為具有主觀能動(dòng)的“活的”主體， 在觀念上取得了不小的進(jìn)步， 這種進(jìn)步更多關(guān)注的是元素之間對(duì)系統(tǒng)演化的作用， 突破了傳統(tǒng)的還原論的框架。該方法由于能解決多因素條件下水資源優(yōu)化配置問(wèn)題被廣泛的應(yīng)用， 例如：Becu等利用多智能體系模型實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)流域內(nèi)水資源時(shí)空分布特征的模擬， 并對(duì)農(nóng)戶水資源用量更加合理的分配。趙建世等通過(guò)采用復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論的基本原理和方法， 對(duì)水資源配置系統(tǒng)中的復(fù)雜性和適應(yīng)性進(jìn)行詳細(xì)的分析， 構(gòu)建了全新的系統(tǒng)分析模型。

二、存在的問(wèn)題及未來(lái)研究方向

人們對(duì)于水資源的開發(fā)利用有著相當(dāng)長(zhǎng)的歷史， 而對(duì)水資源優(yōu)化配置的研究才經(jīng)歷了短短的幾十年， 但就在這段時(shí)間內(nèi)， 經(jīng)過(guò)眾多專家學(xué)者的努力在基礎(chǔ)理論和方法研究都取得了重大的進(jìn)展， 并且利用取得的有價(jià)值的成果提高區(qū)域內(nèi)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展、生態(tài)效益等。取得成績(jī)的同時(shí)， 也發(fā)現(xiàn)了諸多問(wèn)題， 主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （1） 重經(jīng)濟(jì)效益， 忽生態(tài)效益、忽可持續(xù)發(fā)展； （2） 重水量配置、忽水質(zhì)配置； （3） 配置方法相對(duì)陳舊， 缺乏創(chuàng)新。然而為了更好的發(fā)揮水資源優(yōu)化配置在社會(huì)發(fā)展中的作用， 應(yīng)該從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)： （1） 加大宣傳， 提高社會(huì)對(duì)水資源保護(hù)的觀念； （2） 統(tǒng)籌兼顧各行業(yè)利益， 避免顧此失彼； （3） 勇于創(chuàng)新， 同時(shí)制定更加合理完善的法律法規(guī)， 為水資源優(yōu)化配置保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)：

[1]溫玲.水資源優(yōu)化配置研究進(jìn)展探析[J].中國(guó)高新區(qū)，2017（12）.

[2]張穎.水資源優(yōu)化配置研究進(jìn)展[J].黑龍江科技信息，2016（09）.

[3]陳太政，候景偉，陳淮.中國(guó)水資源優(yōu)化配置定量研究進(jìn)展[J].資源科學(xué)，2013（01）.