基于SWAM模型的二元水循環(huán)與區(qū)域水資源配置匹配度研究

楊木易

摘要：為了實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用和可持續(xù)發(fā)展，通過(guò)SWAM模型，獲得合理準(zhǔn)確的區(qū)域水資源配置和二元水循環(huán)分布二者匹配度綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。在此基礎(chǔ)上，對(duì)松花江流域的水資源合理配置與水循環(huán)分布的合理性做出評(píng)判。運(yùn)用SWAM模型完成研究區(qū)域的水循環(huán)模擬，并且在各類約束下選擇最優(yōu)的多目標(biāo)平衡穩(wěn)定的水資源配置。結(jié)果表明：使用區(qū)域二元水資源循環(huán)系統(tǒng)匹配度最大的區(qū)域水資源分配方法，在P=50%時(shí)，其所對(duì)應(yīng)的天然流域水資源總需求量為145.5億m3，總?cè)彼繛?.9億m3，總?cè)彼蕿?.3％；在P=90%時(shí)，其所對(duì)應(yīng)的天然流域水資源總需求量為165.7億m3，總?cè)彼繛?6.8億m3，總?cè)彼蕿?1.3％。SWAM模型所模擬的二元水循環(huán)與水資源配置方案的匹配度可以全方位揭示經(jīng)濟(jì)用水過(guò)程和天然水文循環(huán)過(guò)程間相互作用，在保證二元水循環(huán)系統(tǒng)正常運(yùn)作的基礎(chǔ)上，為區(qū)域水資源配置提供參考。

關(guān)鍵詞：水資源配置； SWAM模型； 二元水循環(huán)； 松花江流域

中圖法分類號(hào)：TV213.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2023.07.003

文章編號(hào)：1006-0081（2023）07-0021-06

0 引 言

流域水資源空間分配不均、水利基礎(chǔ)設(shè)施不足、工程管護(hù)管理不當(dāng)，以及隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展而產(chǎn)生的需水量迅速增長(zhǎng)等因素，導(dǎo)致全域及局部地區(qū)產(chǎn)生了嚴(yán)重缺水和水生態(tài)污染等各種水資源問(wèn)題［1］。需運(yùn)用相應(yīng)的方法和策略，以保證人類未來(lái)經(jīng)濟(jì)生活的總需水量與水資源的供應(yīng)在時(shí)間和空間上的分配平衡，改變生態(tài)環(huán)境以適應(yīng)生產(chǎn)、生活、生態(tài)環(huán)境等3個(gè)領(lǐng)域的水資源需求，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)平衡的水資源配置。水資源配置是一個(gè)多目標(biāo)、階段區(qū)別明顯、主體多樣化的復(fù)雜問(wèn)題。水資源配置體系包括自然水資源循環(huán)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和分布、生產(chǎn)形式、科學(xué)技術(shù)、自然資源狀況等要素，是復(fù)雜的大體系，需要運(yùn)用模型進(jìn)行研究［2］。水資源配置建模通?？煞殖?種，分別是仿真模型、混合模型和優(yōu)化模型［3］。仿真模型通常按照節(jié)點(diǎn)的來(lái)水、供應(yīng)、調(diào)蓄、回歸，按照由上行至下行的次序完成逐節(jié)點(diǎn)水平衡運(yùn)算［4］。雖然此種仿真方法較為簡(jiǎn)單，但由于每次都只是仿真一種水資源配置方案，而同時(shí)模擬多個(gè)水資源配置方案時(shí)需要計(jì)算機(jī)進(jìn)行相關(guān)操作，還需要耗費(fèi)人力進(jìn)行調(diào)整、對(duì)比和選擇各方案，往往無(wú)法迅速得到最適宜的方案?；旌夏Ｐ鸵苑抡婺Ｐ偷挠?jì)算為前提，自動(dòng)進(jìn)行人工對(duì)比選擇方案過(guò)程，不足之處是計(jì)算繁瑣且工程量較大。而優(yōu)化模型則按照所選擇的對(duì)象數(shù)量，分成了單總體目標(biāo)綜合優(yōu)化建模［5］和多目標(biāo)綜合優(yōu)化建模［6］。兩種設(shè)計(jì)模式都使用優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方法得到最優(yōu)化配置方法，優(yōu)點(diǎn)是能夠自行得到優(yōu)化方法，不足之處是運(yùn)算周期很長(zhǎng)，運(yùn)算效率低，并且在解決某些效益問(wèn)題時(shí)程序的計(jì)算復(fù)雜程度會(huì)大大提高，但由于現(xiàn)在計(jì)算機(jī)技術(shù)更新速度快，上述的缺點(diǎn)隨著算法的優(yōu)化能夠得到大幅改善。

水循環(huán)是水資源產(chǎn)生和發(fā)展的前提，是水資源合理配置的基礎(chǔ)。有研究者對(duì)基于水循環(huán)網(wǎng)絡(luò)的水資源合理配置模式進(jìn)行探索，如廣義自然資源配置模式，包括水資源合理配置、水循環(huán)仿真和水資源環(huán)境模擬共3個(gè)模式，分布式水資源合理配置仿真DTVGM-WEAR［7］，概念性半分配式水資源整合仿真與調(diào)度模式WAS［8］；基于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)水文模式的灌溉水優(yōu)化配置模式［9］；采用改進(jìn)的SWAT模式，并嵌合傳統(tǒng)水資源分配模型的分布式水資源調(diào)度模式。上述研究成果中主要使用單目標(biāo)配置模型，僅少數(shù)研究成果中使用了多目標(biāo)配置模型，但由于在多目標(biāo)配置模型求解過(guò)程中常常采用人為的給定加權(quán)，將其結(jié)果轉(zhuǎn)換為單目標(biāo)方程來(lái)解決，其結(jié)果易受到主觀影響而產(chǎn)生偏差［10］。同時(shí)如果僅采用一個(gè)指數(shù)對(duì)多目標(biāo)模型實(shí)現(xiàn)單目標(biāo)轉(zhuǎn)換，既無(wú)法反映眾多管理者的選擇需求，也無(wú)法衡量選擇方法對(duì)多種維度的綜合影響。因此，有些研究者把各類優(yōu)選方法都融入了多目標(biāo)優(yōu)選模式的計(jì)算中，如推出了一種通過(guò)目標(biāo)排序計(jì)算適配點(diǎn)的多目標(biāo)遺傳算法，并經(jīng)過(guò)多次迭代實(shí)現(xiàn)了水資源的多目標(biāo)優(yōu)選配置。本文通過(guò)SWAM模型，獲得合理準(zhǔn)確的區(qū)域水資源配置和二元水循環(huán)分布二者匹配度的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，在此基礎(chǔ)上對(duì)松花江流域的水資源合理配置與水循環(huán)分布二者的合理性做出評(píng)判，為當(dāng)?shù)厮Y源優(yōu)化調(diào)度提供參考依據(jù)。

1 二元水循環(huán)與水資源配置聯(lián)系

水資源配置和水循環(huán)相互依賴，水資源配置方案的制定要遵循水循環(huán)的原則。水的自然水文循環(huán)和社會(huì)循環(huán)共同構(gòu)成了整個(gè)水循環(huán)系統(tǒng)。將水資源體系的所有子系統(tǒng)緊密結(jié)合在一起，二元社會(huì)自然水循環(huán)影響了所有子系統(tǒng)相互之間的關(guān)系。

自然水文循環(huán)是二元水循環(huán)的主體，在其中居于主導(dǎo)地位，它是指在太陽(yáng)輻射和地球引力的作用下，地球上的水不斷進(jìn)行相態(tài)轉(zhuǎn)化的循環(huán)過(guò)程。正因?yàn)樽匀凰难h(huán)的自發(fā)進(jìn)行，使自然界中的總體水量保持相對(duì)平衡，再加上循環(huán)中各個(gè)環(huán)節(jié)的相互作用，使得水體不斷的變化和流動(dòng)，這為人類的生存和發(fā)展提供了最基本的物質(zhì)來(lái)源。社會(huì)水文循環(huán)是指社會(huì)生活中人的衣食住行對(duì)水的需要，通過(guò)取、用、耗、排水等方式，在自然水文循環(huán)上疊加的過(guò)程。取水循環(huán)是指利用人工干預(yù)的方法把自然界水文循環(huán)系統(tǒng)中的水體帶入社會(huì)水文循環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)端階段，其目的就是讓天然水體創(chuàng)造出經(jīng)濟(jì)價(jià)值。用水環(huán)節(jié)和耗水環(huán)節(jié)正是實(shí)現(xiàn)這種目的最有效途徑，也是整個(gè)社會(huì)水文循環(huán)的核心。

“二元水循環(huán)”的“二元”代表水循環(huán)在自然、社會(huì)兩個(gè)不同體系同時(shí)發(fā)生，隨著社會(huì)發(fā)展，兩者之間的聯(lián)系愈發(fā)緊密，整個(gè)循環(huán)環(huán)環(huán)相扣。由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人口增多等社會(huì)因素，農(nóng)業(yè)、工業(yè)、日常用水等對(duì)水資源的需求不斷提高，這意味著愈來(lái)愈多以“自然”為單一水循環(huán)系統(tǒng)的水資源過(guò)渡為社會(huì)和自然綜合的水循環(huán)系統(tǒng)，而在短期內(nèi)水資源的循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生變化，隨之而來(lái)的問(wèn)題也愈發(fā)嚴(yán)重。由于水資源的過(guò)量開(kāi)采、水資源分配不當(dāng)?shù)纫幌盗幸蛩貙?dǎo)致自然環(huán)境破壞，地方缺水情況加重。因此，合理配置水資源，保證自然水資源循環(huán)所依附的生態(tài)環(huán)境不因水資源缺乏而被破壞，合理分配各用水單位的水資源供應(yīng)量，保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)能夠正常發(fā)展，進(jìn)而能夠保證水資源在自然、社會(huì)雙體系下正常穩(wěn)定地循環(huán)。在社會(huì)水文循環(huán)中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)生產(chǎn)是最主要的需水對(duì)象，因此，清楚水資源循環(huán)和區(qū)域水資源配置之間的匹配度，在此基礎(chǔ)上選擇匹配度優(yōu)先級(jí)最高的水資源配置方案，既能保證農(nóng)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)正常用水，也能維持自然、社會(huì)水循環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

2 SWAM模型

水循環(huán)和水資源配置模型以二元水循環(huán)為基礎(chǔ)，對(duì)水資源的配置進(jìn)行多目標(biāo)均衡最優(yōu)化處理，在優(yōu)化過(guò)程中考慮各類限制條件和系統(tǒng)規(guī)則，因此最終的水資源配置結(jié)果不僅能夠最優(yōu)化配置水資源，同時(shí)也能滿足現(xiàn)實(shí)的客觀實(shí)際需求。該模型由多個(gè)模型模塊共同組成，其中有需水、多水源分質(zhì)供水、水循環(huán)仿真、多目標(biāo)分配等模型。水循環(huán)仿真模型能夠計(jì)算出合理的水資源供應(yīng)量，這是多水源分質(zhì)供水模型所需要的重要參數(shù)。當(dāng)多目標(biāo)配置模型計(jì)算了水資源分配方法后，篩選出推薦方法，再展開(kāi)水循環(huán)計(jì)算，直到結(jié)果合理。

2.1 水循環(huán)模塊

自然水循環(huán)部分是以網(wǎng)格中新安江模型為底層原理加以改進(jìn)。模型的蒸擴(kuò)散采取三層蒸發(fā)模式，充分討論了土質(zhì)含水百分率沿垂直方向分布的特異性。產(chǎn)流部分的模擬計(jì)算以上述模型的蓄滿產(chǎn)流為主要方法。對(duì)于匯流部分，流域單元研究區(qū)域的土壤水流量和地下水流量選取單位線法計(jì)算單元水資源出流量，依次計(jì)算各個(gè)研究單元的匯流順序，分別堆疊，直到流域產(chǎn)出。

2.2 多水源分質(zhì)供水模塊

可供用水總量和各水源的取水控制總量的約束條件主要來(lái)自于流域的水資源管理用水的控制紅線和水資源循環(huán)系統(tǒng)的有效控制。實(shí)際取水量主要取決于所計(jì)算單位的需水總量，以及飲用水來(lái)源（如河道、水庫(kù)、地下含水層等）的可供給量。

地表水資源（含外調(diào)水）供應(yīng)：地表水（含外調(diào)水）的可供應(yīng)量取決于水資源的利用水量、取水工程建設(shè)（如引水渠道、給排水管線、機(jī)井等）的水資源供應(yīng)效率和水源地（包含境內(nèi)地表水與外調(diào)水）的飲用水管理紅線等制約要求。

水庫(kù)水資源供應(yīng)：水庫(kù)庫(kù)容的計(jì)算根據(jù)上一時(shí)段末庫(kù)容總量和本時(shí)期水庫(kù)上游來(lái)水、庫(kù)面蒸發(fā)、水庫(kù)滲漏量和水庫(kù)供水情況共同確定。

再生水資源供應(yīng)：由于水資源匱乏情況日益突出，因此將非常規(guī)水資源引入供給系統(tǒng)十分必要。目前，中國(guó)對(duì)非常規(guī)水資源的使用尚處在探索時(shí)期，非常規(guī)水資源常用作供應(yīng)給生態(tài)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等，為實(shí)行水資源分質(zhì)供應(yīng)奠定了基礎(chǔ)。

2.3 需水模塊

2.3.1 社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù)

本模型還需提供現(xiàn)狀年的社區(qū)數(shù)據(jù)和發(fā)展規(guī)劃水平年增長(zhǎng)資料。社區(qū)數(shù)據(jù)包含：常駐居民（鄉(xiāng)村、城鎮(zhèn)居民）、大家畜、小家畜，工業(yè)、建設(shè)、服務(wù)業(yè)生產(chǎn)總值、糧食作物（麥子、包谷、水稻、經(jīng)濟(jì)作物）栽培面積、設(shè)計(jì)灌溉面積、森林草地面積、畜牧業(yè)規(guī)模和增長(zhǎng)率等。關(guān)于社區(qū)經(jīng)濟(jì)規(guī)模層次的發(fā)展資料包含：人均增長(zhǎng)率、GDP增長(zhǎng)速度、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化量、糧食作物播種面積應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)率等。

2.3.2 水資源需求量

水資源需求量計(jì)算包括畜牧、工業(yè)、服務(wù)業(yè)與建筑業(yè)、生活、農(nóng)業(yè)種植業(yè)。農(nóng)業(yè)的水資源需求量為林業(yè)、草業(yè)、漁業(yè)、灌溉水資源需求量的總和。

2.4 多目標(biāo)配置模塊

本模型共設(shè)定了3個(gè)主要目標(biāo)：經(jīng)濟(jì)總體目標(biāo)、社會(huì)總體目標(biāo)與水量總體目標(biāo)。經(jīng)濟(jì)總體目標(biāo)以區(qū)域效益最高來(lái)表現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)總體目標(biāo)以因水資源不足而導(dǎo)致的糧食減產(chǎn)量最少來(lái)表現(xiàn)，水量總體目標(biāo)以水資源缺乏量最少來(lái)表現(xiàn)。

2.5 信息聚合

信息聚合也可理解為數(shù)據(jù)整合，是指將水資源供應(yīng)和用水單位的水資源消耗的數(shù)據(jù)連接運(yùn)算。水源供水核算是水資源配置模型和水循環(huán)模塊之間的關(guān)鍵階段。對(duì)各個(gè)計(jì)算模塊內(nèi)的各種水資源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，再同步對(duì)各個(gè)用水單位的水資源消耗量調(diào)整控制。將所有用水單位的水資源供應(yīng)量求和，求和所得的水資源供應(yīng)總量數(shù)值是水循環(huán)模型對(duì)水循環(huán)進(jìn)行仿真的重要參數(shù)。

3 研究區(qū)概況

松花江流域（圖1）地處中國(guó)大陸的東北區(qū)域，位于北緯41°39′～51°40′，東經(jīng)119°49′～132°29′。松花江流域東北以小興安嶺山地為界，西達(dá)大興安嶺，東側(cè)地區(qū)以完達(dá)山余脈、老爺嶺、張大才嶺、長(zhǎng)白山等為界，西北部的山麓地區(qū)則為松花江與遼河2個(gè)主要流域面積的分水嶺。

松花江是中國(guó)七大河流之一，總長(zhǎng)1 931 km，東西橫跨930 km，南北寬約1 080 km，橫跨中國(guó)內(nèi)蒙古、吉林省、黑龍江三省，面積約56.79萬(wàn)km2，占黑龍江省總面積（約185.5萬(wàn)km2）的30.61%，年均徑流量773億m3。

本次研究選取的城市分布在松花江流域干、支流水源區(qū)域，這些城市分別在人口、耕地面積、工業(yè)程度上具有典型代表性，如吉林市區(qū)、松原市區(qū)、扶余縣、哈爾濱、佳木斯等地區(qū)，對(duì)上述地區(qū)進(jìn)行供水預(yù)測(cè)能夠在一定程度上體現(xiàn)松花江流域在規(guī)劃水平年的供水情況。

3.1 水資源總量

1960～2021年松花江流域多年平均值水資源量為941.7億m3，同時(shí)地表水資源量平均值為792.5億m3，其他自然資源量為348.9億m3，地下水資源和地表水資源的不重復(fù)總量均為169.3億m3。

3.2 水資源可利用量

1960～2021年松花江流域水資源需求量為511.8億m3，實(shí)際可利用率為55.3%；地表水的可開(kāi)發(fā)利用總量為378.2億m3，可開(kāi)發(fā)利用度為48.1%；平原區(qū)淺層地下水可開(kāi)采量181.0億m3，占總補(bǔ)給量的80.9%。

4 供水預(yù)測(cè)

本文基礎(chǔ)年份定為2021年，而規(guī)劃年份則設(shè)定在2025年?？紤]來(lái)水頻率分別為P=50%，P=90%時(shí)的情況。

根據(jù)1960～2021年松花江流域60 a降水量排頻結(jié)果，來(lái)水率為50%的對(duì)應(yīng)的年份為2014年、來(lái)水率為90%的對(duì)應(yīng)年份為2006年。將2014年和2006年的降水量數(shù)據(jù)導(dǎo)入模型，根據(jù)水循環(huán)模擬數(shù)據(jù)，依次計(jì)算該流域各個(gè)用水單位的可供水量，見(jiàn)表1。從表1中得出結(jié)果：當(dāng)來(lái)水頻率為50%時(shí)，總水資源可供應(yīng)量為146.9億m3，包括地表水資源總供應(yīng)量95.0億m3，地下水水資源總供應(yīng)量51.4億m3，其他水資源總供應(yīng)量為0.5億m3；當(dāng)來(lái)水頻率為90%時(shí)，總水資源可供應(yīng)量為144.3億m3，包括地表水資源總供應(yīng)量90.7億m3，地下水水資源總供應(yīng)量53.3億m3，其他水資源總供應(yīng)量為0.3億m3。

5 結(jié)果與討論

5.1 水循環(huán)轉(zhuǎn)化關(guān)系

對(duì)松花江流域的水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，得出在來(lái)水頻率為50%時(shí)，全流域的總降雨量為1 436.0億m3，其中山區(qū)降雨量為812.0億m3，平原地帶降雨量為535.0億m3；全流域的總蒸散發(fā)總量為855.0億m3，其中山區(qū)的總蒸發(fā)能力為544.0億m3，平原地帶的總蒸發(fā)能力為364.0億m3；全流域的下滲總量為152.3億m3，其中山區(qū)的總下滲量為54.9億m3，平原地帶的總下滲量為88.5億m3；全流域面積年末總土地水蓄變量為2.4億m3，進(jìn)境供水為146.0億m3，過(guò)境供水為318.0億m3；全流域面積經(jīng)濟(jì)社會(huì)總體取水量為142.6億m3，基本匯集于平原區(qū)，其中地表水取水量為89.1億m3，淺層地下水總體取水量為43.6億m3。在來(lái)水頻率為90%時(shí)，全流域面積的總降雨量為1 092.0億m3，其中山地降雨量為659.7億m3，平原地帶降雨量為443.5億m3；全流域面積的總蒸散發(fā)量為954.5億m3，其中山地的總蒸發(fā)能力為586.7億m3，平原地帶的總蒸發(fā)能力為388.8億m3；山地的下滲量為16.3億m3，平川區(qū)的下滲量為25.6億m3?？梢?jiàn)，松花江流域主要的水資源供給來(lái)源為自然大氣降水和地表徑流，地下水的水資源供應(yīng)源則為自然雨水、河流湖庫(kù)的滲入等；流域面積內(nèi)最主要的水資源消耗項(xiàng)為蒸散發(fā)和經(jīng)濟(jì)取水，所占比依次為87.6%，14.6%。在旱災(zāi)時(shí)期，由于降水少，導(dǎo)致土地水蓄變量下降，流域徑流量大幅下降。旱災(zāi)時(shí)期因社會(huì)取水增多，造成地下水開(kāi)采量上升。

5.2 水資源配置結(jié)果

復(fù)雜水資源分配體系的影響因子很多，包括天然水循環(huán)（自然來(lái)水的隨機(jī)性與不確定性）、社會(huì)經(jīng)濟(jì)文化因素、城市供水能力、低碳技術(shù)、城市化、生態(tài)環(huán)境因素等，而大量的半結(jié)構(gòu)性、無(wú)結(jié)構(gòu)性因素也要求水資源配置方案的決策者做出重新評(píng)估與選擇，而決策者的偏好也將改變水資源配置體系。

本部分將介紹SWAM模型的應(yīng)用結(jié)果，包括來(lái)水頻率P為50%和90%時(shí)的水資源配置方案結(jié)果。在SWAM模型的基礎(chǔ)上，本研究采用了需水量、供水量、缺水量和缺水率等指標(biāo)，對(duì)水資源配置方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。需水量是指區(qū)域內(nèi)各個(gè)用水部門(mén)的水需求量，供水量是指水資源供給的總量，缺水量則是指需水量與供水量之差，缺水率則是指缺水量與需水量的比值，具體數(shù)值見(jiàn)表2和表3。

規(guī)劃水平年至2025年，松花江流域的水循環(huán)變化情況如下：當(dāng)來(lái)水頻率為50%時(shí)，該流域面積的自然環(huán)境降水補(bǔ)給量為1 436.0億m3，蒸散發(fā)量為855.0億m3，下滲水量為152.3億m3，土壤蓄水能力變化為2.4億m3，入境供水為146.0億m3，出境供水為318.0億m3；在沖積平原區(qū)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)總?cè)」┧疄?42.0億m3，同時(shí)，地面環(huán)境取供水為89.1億m3，淺層地下水平均取供水為53.6億m3。在來(lái)水頻率為90%時(shí)，該流域面積的環(huán)境降水補(bǔ)給量為1 092.0億m3，蒸散發(fā)量為954.5億m3，流域年末土壤蓄水能力變化為-5.3億m3；平原地區(qū)水資源總?cè)∮昧繛?49.9億m3，地下水取使用量為84.0億m3，淺層地下水水資源總?cè)∮昧繛?7.2億m3。

由于水資源配置結(jié)果由多目標(biāo)的結(jié)果共同體現(xiàn)，針對(duì)單一目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化只能得出在該目標(biāo)上的最佳配置方案，因此為了體現(xiàn)水資源配置方案的綜合效益，對(duì)各現(xiàn)有方案進(jìn)行多目標(biāo)的配置決策評(píng)價(jià)，給每個(gè)水資源配置方案最終優(yōu)化目標(biāo)設(shè)定權(quán)重，而pareto解集計(jì)算所得最優(yōu)解能夠避免各個(gè)目標(biāo)權(quán)重在設(shè)定時(shí)存在主觀性，通過(guò)最終的多目標(biāo)權(quán)重的博弈選擇出更加適配地方特性的水資源配置方案［11-12］。通過(guò)在經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)、社會(huì)目標(biāo)、用水量目標(biāo)之間的博弈，如表4所示，共得出了14組非劣解，以經(jīng)濟(jì)效益最好、糧食減產(chǎn)量最少為基礎(chǔ)，篩選出來(lái)水頻率為50%，90%時(shí)與二元水循環(huán)系統(tǒng)匹配度最高的水資源配置方案為最優(yōu)方法，其相應(yīng)的流域內(nèi)水資源總供應(yīng)量為145.5億m3，總?cè)彼繛?.9億m3，總?cè)彼蕿?.3%。在該方法下生活供水量（不含生態(tài)需水量）、工業(yè)生產(chǎn)用水量和農(nóng)業(yè)需水量分別為10.8億、17.5億、99.9億m3。在各種供應(yīng)水源地中，地表水供水量最大，為99.5億m3，其次為地下水，為53.6億m3，其余水源中再生水最少，為0.6億m3，在該方法下的經(jīng)濟(jì)損失為2.6億元，糧食減產(chǎn)量為62.0萬(wàn)t。當(dāng)來(lái)水頻率為90%，松花江流域的水資源總需求量為165.7億m3，水資源總供應(yīng)量為149.0億m3，總?cè)彼繛?6.8億m3，總用水虧缺率為11.3%。

6 結(jié) 語(yǔ)

本文建立了水循環(huán)和水資源配置模型，系統(tǒng)地介紹了建?？蚣?、建模流程、求解方式。模塊中主要的功能模塊如下：水循環(huán)模塊、多源分質(zhì)供水功能、需水功能、多目標(biāo)配置功能。同時(shí)，本文以松花江流域?yàn)槔?，基于SWAM模型，以二元水循環(huán)系統(tǒng)和水資源配置方案的匹配度為依據(jù)，對(duì)研究區(qū)域的水資源配置方案進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)SWAM模型而進(jìn)行的二元水循環(huán)與水資源使用的匹配性分析可以充分反映經(jīng)濟(jì)用水活動(dòng)和天然水文循環(huán)活動(dòng)間的相互作用，了解水資源循環(huán)和區(qū)域水資源配置之間的匹配度，在此基礎(chǔ)上選擇匹配度優(yōu)先級(jí)最高的水資源配置方案。這樣既能保證農(nóng)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)正常用水，也能維持自然、社會(huì)水循環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定。通過(guò)這種方式，在保證二元水循環(huán)系統(tǒng)正常運(yùn)作的基礎(chǔ)上，為區(qū)域水資源配置提供參考。

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（編輯：江 文）