可持续水资源管理量化指标体系

'可持续水资源管理量化指标体系课程设计报告学院资源环境学院学生姓名王莲专业水文与水资源工程学号222101320210134年级2010级指导教师李菀劼教务处制表二Ο一三年三月二日10 可持续水资源管理量化指标体系在洪泽湖水资源保护区建设中的运用摘要：可持续水资源管理对目前国内外的水资源状况及其利用情况有很大改善作用。洪泽湖是中国第四大淡水湖，洪泽湖为淮安调水保护区，是淮安市城区、涟水、洪泽等地区供水水源地，针对洪泽湖流域的特点,提出了可持续水资源管理的量化研究框架,重点内容包括量化准则、指标体系、基础模型和量化方法;关键词:可持续水资源管理量化管理指标体系水资源保护区110 引言“可持续水资源管理”的概念已被人们基本接受，人们正期待通过“可持续水资源管理”的研究和管理决策的实施来改善目前我国水资源匮乏，分布不均利用不协调的局面，为未来水资源可持续利用指明道路。这一期望也给“可持续水资源管理”研究提出来欲达到的目标。可持续水资源管理研究思路是：首先把社会经济-水资源-生态复合系统看作是可持续水资源管理研究的对象，研究社会经济-水资源-生态复合系统模型等基础内容；研究可持续水资源管理量化理论，包括可持续水资源管理准则问题、指标体系、量化方法等内容。2可持续水资源管理——水资源-生态系统状况与社会-经济发展的综合随着人类的发展特别是工业革命以来经济、科技都飞速发展，当然伴随着资源消耗量的不断增加，水资源危机带来的环境问题也来越大，在不同程度上制约着经济增长社会进步。可持续水资源管理的目标，是为社会经济的发展和生态与环境的保护提供源源不断的水资源。因此，可持续水资源研究的对象系统应该界定在区域社会经济-水资源-生态复合系统上。复合生态系统的一般组成结构如图所示。2.1指标体系可持续水资源管理指标体系是度量流域发展特征的参数,通过衡量其质量的好坏,判断是否符合可持续水资源管理准则,来定量评估水资源开发、利用和管理的可持续性.所以,可持续水资源管理指标应能描述和表征任一时刻流域或分区经济社会、水资源、生态环境的发展状况和变化趋势;应能体现出流域经济社会、水资源、生态系统的发展协调程度.2.210 准则问题传统的水洗元规划与管理的准则主要的考虑是：经济效益，技术效益和实施的可靠性。而现在，从量化的角度提出可持续水资源管理量化研究需要考虑的三个基本准则。（1）可承载性“可承载性”指的是地球生命支撑系统不遭到破环的最大承受能力。它通常是针对“资源”、“环境”客体而言，如资源可承载、环境可承载等。（2）有效益可持续发展鼓励经济增长，它不仅重视增长数量，更追求改善质量。它是以保护自然环境为基础，以改善生活质量为目标，与资源、环境承载能力相协调。（3）可持续可持续发展不仅考虑到当代人，而且顾及到后代人。不仅要保证现代的发展，而且要保证未来的发展，使发展处在不断增加的趋势。2.3量化方法需要对指标、准则进行量化,把它们标定到满足“公度”原则的测度上,再需要对多个指标综合集成到能表征流域整体可持续发展状态的测度上。2.4模型管理依据量化方法和基础模型,建立可持续水资源管理模型,为水资源管理方案选择提供量化基础。310 量化研究方法关于可持续水资源管理量化指标和量化准则的论述已有很多文献,如文献[4]、[5]下文只介绍量化研究方法及应用实例.3.1可持续发展程度的度量方法可持续发展程度的度量方法的基本思路是:用模糊数学中隶属度来定量描述可承载准则、可持续准则,用目标函数值来定量描述有效益准则,应用多准则集成方法来定量判定可持续发展态势。图1可持续水资源管理量化研究框架3.2有效益的定量描述取经济学指标(如,国民生产总值、工农业总产值、人均国民生产总值等)SP,设初始年SP值为基准值SP0。为了使数据无量纲化,可以将指标进行初始化,即令x=SP(T)/SP0。用下面的隶属函数(也可据具体情况另选)来量化表示经济增长指标:EG(T)=μ=（x-a）/(x+a)(2)式中,a为待定系数.这一隶属函数仅仅是一种描述公式。可持续发展不仅要求经济增长,而且讲究发展质量。因此,应该把它们综合起来表征系统发展的状态。前面介绍的可承载隶属度LI(T)是对人类生存质量的一种定量描述，EG(T)是对经济增长的一种定量描述。可以通过下式来表征系统的综合发展状态，即得到发展综合指标测度DD(T10 ):DD(T)=EG(T)β1⋅LI(T)β2(3)式中,β1和β2为分别为经济增长EG(T)、可承载LI(T)的指数权重,可根据其重要程度赋值.DD(T)是系统在T时段的发展综合指标测度，DD(T)∈[0,1]。对于同一系统、同一时段，DD(T)值越大，发展程度越高，效益越大。可持续发展要求的是在可预测的全时段(设共N个时段)内总效益最大。为了消除时段个数不同带来的差异(且具有可比性)，常采用效益的平均值来衡量。令BTI=∑t=1NDD(T)/N称BTI为目标函数值。可持续发展要求发展给人类带来尽可能大的效益，可以用目标函数值最大衡量，即：Max(BTI)=MAX{∑t=1NDD(T)/N}(4)3可持续水资源量化管理模型根据以上论述，可以把(4)式作为可持续水资源管理量化模型的目标函数。约束条件包括以下方面：满足可承载条件：要求系统可承载程度在某一时刻T1以后达到某一最低水平(设LI0)，即有可承载条件方程式：LI(T)≥LI0，T≥T1。(7)满足可持续条件：要求系统发展态势隶属度超过某一最低水平(设SDDT0)，即有可持续条件方程：SDDT≥SDDT10 0。(8)满足经济社会-水资源-生态系统互动关系条件:把建立的经济社会-水资源-生态系统互动关系模型作为一个约束，即SubMod(ES-W-E)。(9)将目标函数(4)式和约束条件(7)，(8)，(9)式以及其他约束条件组合在一起，就构成了可持续水资源管理量化模型。4应用实例4.1研究区域概况洪泽湖，在江苏省西部淮河下游，中国第四大淡水湖。洪泽湖为淮安调水保护区，是淮安市城区、涟水、洪泽等地区供水水源地，同时供给洪泽湖周边包括洪泽、淮阴及泗洪在内的8个中小型灌区攻击110.9万亩耕地灌溉用水。洪泽湖原为浅水小湖群，古称富陵湖后来扩大为洪泽湖。洪泽湖四周高，中间低的盆地，其几何形态极不规则，东北—西南向的拦拱人工石坝，距湖心15公里，其余为天然湖岸，岸线弯曲，岸坡平缓，全湖水域由成子湖湾、溧河湖湾、淮河湖湾三大湖湾组成；当水位12．5米时，水面面积为1597平方公里，容积30．4亿立方米，湖泊长度65公里，平均宽度24．4公里，平均水深1．9米，底质为碎屑沉积物；汇入洪泽湖的较大河流有淮河、漴潼河、濉河、徐洪河、怀洪新河等。4.2研究过程针对洪泽湖流域具体情况,选择的主要指标有:(ⅰ)人口总数,属于“社会”指标；(ⅱ)工农业总产值,10 属于“经济”指标；(ⅲ)粮食总产量,侧面反映“土地资源”、“水资源”指标；(ⅳ)洪泽湖水体矿化度,属于“水环境”指标.湖泊盐化是博斯腾湖主要水环境问题；(ⅴ)芦苇总生产量,属于“生态”指标.洪泽湖芦苇湿地是该湖泊最重要的保护对象；(ⅵ)农业、工业、生活的水资源分配量,是水资源管理的调控水量。建立了该流域的水量-水质-生态互动系统模型、水资源-经济社会互动系统模型,以及耦合计算得到了水量-水质-生态-经济社会耦合系统模型。运用上文介绍的量化方法,确定了发展综合指标测度DD的计算函数,建立了该流域的水资源管理模型。4.3综合结论调整经济结构，提高农田灌溉效率，减少农业引水量，是洪泽湖可持续水资源管理的重要措施；采取人工育苇，增加芦苇面积，保护湖泊生态，对洪泽湖可持续水资源管理有重要意义。5结语江苏省地形地势低平，河湖较多，平原、水面所占比例较大，是典型的亚热带湿润地区。本文对着重对湿润地区流域水资源特点,开展了流域可持续水资源管理的理论及应用研究.在可持续水资源管理量化理论研究方面,本文提出了可持续水资源管理量化研究框架和基于发展综合指标测度(DD)的量化研究思路.在应用研究方面,本文以江苏洪泽湖流域为实例区,10 把量化理论研究方法成功地应用到该湖流域,为其他湿润区流域可持续水资源管理研究提供应用范例。参考文献[1]刘昌明,陈志恺.中国水资源现状评价和供需发展趋势分析.北京:中国水利水电出版社,2001[2]夏军.可持续水资源管理研究与展望.水科学进展,1997,8(4):370—375[3]吴季松.现代水资源管理概论.北京:中国水利水电出版社,2002[4]左其亭,吴泽宁.可持续水资源管理量化研究的关键问题.西北水资源与水工程,2002,(3):1—4[5]左其亭,陈曦.面向可持续发展的水资源规划与管理.北京:中国水利水电出版社,2003[6]夏军,左其亭,邵民诚.博斯腾湖水资源可持续利用——理论方法实践.北京:科学出版社,2003[7]左其亭,陈曦.社会经济-生态环境耦合系统动力学模型.上海环境科学,2001(12):592—594[8]左其亭,夏军.陆面水量-水质-生态耦合系统模型研究.水利学报,2002,33(2):61—6510 10'