水資源持續(xù)利用的多目標分析方法

張偉

【摘要】水是一種自然資源，它不僅是社會經(jīng)濟發(fā)展的物質基礎，還是人類和一切生物賴以生存和發(fā)展不可替代的生命要素，也是生態(tài)環(huán)境的基本要素，如果水不能可持續(xù)利用，人類將無法生存。然而，我們今天的地球正日益陷入淡水資源短缺和水資源嚴重污染的困境，水資源短缺與污染問題正制約著全球經(jīng)濟和社會的發(fā)展并影響著人類生存的環(huán)境，這種制約將會越來越嚴重， 因此，水資源持續(xù)利用問題成為當今水資源研究的重要課題。本文分析了水資源持續(xù)利用的多目標分析方法。

【關鍵詞】水資源；持續(xù)利用；多目標分析方法

水資源具有質和量二重屬性， 缺水則水的質量自然不高， 而水質不好又會使缺水問題更加嚴重。因此，當前及今后的水資源優(yōu)化配置研究， 要將水質配置與水量配置相結合， 即在傳統(tǒng)水量配置研究的基礎上， 合理地確定水體功能， 對水環(huán)境納污能力進行合理分配， 以促進發(fā)展與環(huán)境這二大問題的和諧統(tǒng)一。

一、水資源簡析

水資源是指可以讓我們直接利用，具有質量和數(shù)量保障的淡水資源。地球是一個水球，地球上的水的總量大約是13.9億立方千米， 但有97%是海洋咸水，可直接為我們所利用的淡水的總量僅僅是0.36億立方千米，不到總水量3%的淡水中，有77. 2%是以冰帽和冰川的形式存在于高山上的，很難被直接利用。湖泊、江河等地面水的總量大概有23萬立方千米，占據(jù)淡水的0.36%。22.4%為土壤水和地下水，這其中有3分之2的地下水是埋于地下的深處。所以只有大概20%的淡水是可以為我們利用的，但是可以讓我們直接利用的淡水就只有淡水總量的0.3%。由此可見，水資源是極具稀缺性的。

二、水資源持續(xù)利用的多目標分析方法

1.多目標模糊模型。所謂的多目標模糊決策模型是指在規(guī)定的一個系統(tǒng)內(nèi)存在著m個準備優(yōu)選的對象而形成的備選集，其中有n個評價因素而不斷組成的一種有關評價指標的集合。如果根據(jù)向量的表示方法來表示，那么就可以每個評價指標對備選對象的評價都要選擇用指標向量的方式表示，如果這樣的話就可以將此系統(tǒng)內(nèi)的 表示為指標向量矩陣X： 由于矩陣中的各個目標的量綱存在有所差異，因此在對其評價之前就需要對各個目標值做好歸一化。一般情況下，目標值可以分為兩種模型，一種是效益型，另一種則是成本型。通過對這兩種型式進行研究分析可以看出，這兩種模型屬于兩種相反的模型，對于效益型的模型來說，如果值是相對較大的，那么這值對于這種效益型目標來說是十分有益的，相反，對于成本型模型來說，值是越小越對此種模型有益。

2.確定有關目標權重的體現(xiàn)。對于多目標的決策來說，人們的決策主要還是根據(jù)人們的決策經(jīng)驗來最終確定的，為了能夠將人們的決策經(jīng)驗是以數(shù)學的方法歸納到模型中的，就可以在優(yōu)選的模型中相對的將權重引入到其中，從而促進模型中具備相應的數(shù)學的描述。對于大部分的模型來說，很少有模型去真正的關注目標權重，并將其作為模型的重點，但是在實際上其實每個模型都在一定程度上包含著目標權重，只是對于一部分常規(guī)模型來說，這些目標權重是屬于隱性的，是不易于人們輕易發(fā)現(xiàn)的，或者是存在著用物理意義上的一些抽象指標來表示權重，因為這些抽象指標本身就是不明確的，這也就不可能使得目標權重能夠清晰的表現(xiàn)出來，從而導致了在實際應用的過程中無法真正的掌握這些內(nèi)容。在模糊優(yōu)選模型中存在著一個特例，那就是等權重，一般情況而言，等權重在水資源環(huán)境質量評價的時候應用的是比較廣泛的，這也是人們在沒有決策經(jīng)驗的情況下采用的一種最合適的方法。要想使得決策模型具有一定的實用性，就必須將人們的決策經(jīng)驗發(fā)揮到一定的作用，從而建立出能夠有效的描述人們的知識與經(jīng)驗的方法，從而不斷的納入到?jīng)Q策模型當中。對于在水庫的水資源調度方案的評價中，目標權重在一定程度上起到了一定的積極作用，而在進行比較方案之間的目標的時候就可以發(fā)現(xiàn)，如果他們之間存在著不同的重要程度，那么他們之間就會對系統(tǒng)產(chǎn)生不用的影響。當對目標的重要度進行不斷的排序的時候就需要發(fā)現(xiàn)其中最重要的目標，同時也可以用相應的模糊語氣來表示相應的目標重要度。

3.實施水資源合理調度的路線選擇。根據(jù)水資源的優(yōu)化配置以及水資源的管理可以看出只有建立出一個最優(yōu)化的水資源調度模型才能夠確保水資源的效益達到最大化，從而使得約束空間能夠得到有效的建立。其中，約束空間的組成部分最主要有三種方面的約束，分別是生存條件的約束、承載能力的約束以及用水公平性的約束。另外，約束空間主要包含了調出調入水庫水質的差異、有關調入水庫工業(yè)的缺少量、有關調入水庫地區(qū)工業(yè)總需求量、有關調入水庫地區(qū)農(nóng)業(yè)缺水量等九種指標，其中這九種指標都可以成為評價水庫水調度的目標。首先，對于生存條件約束來說，是對水資源的效益以及水資源環(huán)境質量的約束，其中調入水庫工業(yè)缺水量和調度水庫地區(qū)農(nóng)業(yè)缺水量在一定程度上反應了該區(qū)域內(nèi)的缺水程度，其屬于越大越優(yōu)型目標，而調入調出水質的差異主要就是反應了兩個區(qū)域水資源質量的差異，即屬于越小越優(yōu)型目標，而相應的調出水庫出水位高程則是反映了調水的高位程，它屬于越大越優(yōu)型目標。而對于承載能力約束來說，供水量在一定程度上需要保留在供水工程的供水能力范圍內(nèi)，這也就要求其水資源的利用潛力不能夠被超越，另外還需要將水庫的防洪能力放置在考慮的范圍之內(nèi)。其中，調出水庫補給強度和調處水庫可調出水量是屬于越大越優(yōu)型目標，而調出水庫防洪的水庫容量則是屬于相反的一面，屬于越小越優(yōu)型目標。另外，對于用水公平性約束來說，水資源的合理分配呀充分考慮到公平的效益，因為每個地區(qū)用水量都存在著一定的差異，所以無法用公平的眼光去考慮水資源的管理，從而導致了在反映不同用水部門的需求上存在一定的差異，因此，調入水庫地區(qū)工業(yè)總需水量和調入水庫地區(qū)農(nóng)業(yè)總需水量屬于越小越優(yōu)型目標。

隨著經(jīng)濟社會的高速發(fā)展，水資源不僅是農(nóng)業(yè)的命脈，更為人類生存的命脈，更是社會進步和經(jīng)濟發(fā)展的命脈。我們要推進社會、經(jīng)濟的發(fā)展，一個非常重要的前提就是水資源的可持續(xù)發(fā)展，優(yōu)化和提高水環(huán)境能力和水資源供給能力，適應經(jīng)濟的全面協(xié)調發(fā)展，為此優(yōu)化資源配置，從法律、教育和行政的層面加強水資源保護。

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