水資源優(yōu)化配置

1、冷的塵埃云冷的塵埃云50億年前星云壓縮億年前星云壓縮形成太陽(yáng)形成太陽(yáng)45億年前地球形成，億年前地球形成，地球內(nèi)部開(kāi)始固結(jié)和分化地球內(nèi)部開(kāi)始固結(jié)和分化物質(zhì)按比重分離，物質(zhì)按比重分離，形成圈層結(jié)構(gòu)形成圈層結(jié)構(gòu)地幔的含水礦物脫氣，地幔的含水礦物脫氣，水汽穿過(guò)薄熱地殼水汽穿過(guò)薄熱地殼形成最初的地球大氣形成最初的地球大氣地殼表面冷卻，水汽開(kāi)始凝結(jié)地殼表面冷卻，水汽開(kāi)始凝結(jié)形成瓢潑大雨，持續(xù)數(shù)百萬(wàn)年，形成瓢潑大雨，持續(xù)數(shù)百萬(wàn)年，形成最初海洋，形成最初海洋，極地冰蓋、極地冰蓋、常年雪、常年雪、地下冰地下冰 10000年年世界大洋世界大洋 2500年年高山冰川高山冰川 1600年年地下水（深部）地下水（深部）

2、 1400年年湖泊湖泊 17年年沼澤沼澤 5年年土壤水土壤水 1年年河水河水 16日日大氣水大氣水 8日日生物水生物水 幾小時(shí)幾小時(shí)111385地球上的水地球上的水陸地上的水陸地上的水淡水淡水可更新的可更新的可被利用的可被利用的有潛在用途的有潛在用途的可用質(zhì)量可用質(zhì)量人類(lèi)社會(huì)用水人類(lèi)社會(huì)用水生態(tài)環(huán)境用水生態(tài)環(huán)境用水河流河流用水系統(tǒng) 水資源系統(tǒng)水資源系統(tǒng)水水源源系系統(tǒng)統(tǒng)用用水水系系統(tǒng)統(tǒng)配水系統(tǒng)配水系統(tǒng)排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)再生水工業(yè)農(nóng)業(yè)生活水資源系統(tǒng)水資源系統(tǒng) 是自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)與社會(huì)是自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)的綜合體。經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)的綜合體。南南水水北北調(diào)調(diào)南南水水北北調(diào)調(diào)大大西西線線大大西

3、西線線東東線線東東線線中中線線中中線線 u綜合效益最大化綜合效益最大化社會(huì)和諧經(jīng)濟(jì)發(fā)展生態(tài)穩(wěn)定u配置層次配置層次可持續(xù)發(fā)展層次社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展層次開(kāi)發(fā)利用層次水資源優(yōu)化配置高效性原則提高用水提高用水效率效率減少水減少水污染污染遵循市遵循市場(chǎng)規(guī)律場(chǎng)規(guī)律公平性原則不同地區(qū)不同地區(qū) 近期和遠(yuǎn)期近期和遠(yuǎn)期用水目標(biāo)用水目標(biāo) 用水人群用水人群 配置手段配置手段v工程手段工程手段 v科技手段科技手段 v行政手段行政手段 v經(jīng)濟(jì)手段 提高配置效率提高配置效率u目標(biāo)函數(shù)目標(biāo)函數(shù)u約束條件約束條件u系統(tǒng)概化系統(tǒng)概化u模型求解模型求解基于經(jīng)濟(jì)效益最大的水資源配置基于經(jīng)濟(jì)效益最大的水資源配置B庫(kù)B電站分水堰西干渠東干渠C

4、庫(kù)D庫(kù)F點(diǎn) G點(diǎn)E電站圖例測(cè)站電站水庫(kù)灌區(qū)防洪區(qū)基于宏觀經(jīng)濟(jì)的水資源配置基于宏觀經(jīng)濟(jì)的水資源配置以國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況以國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況預(yù)測(cè)需水量，然后通預(yù)測(cè)需水量，然后通過(guò)水利工程調(diào)控，盡過(guò)水利工程調(diào)控，盡量滿(mǎn)足其要求量滿(mǎn)足其要求 ?宏觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和水資宏觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和水資源系統(tǒng)之間具有一系源系統(tǒng)之間具有一系列內(nèi)在的、相互依存列內(nèi)在的、相互依存和相互制約的關(guān)系和相互制約的關(guān)系!n宏觀經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度，將影響需水量的增長(zhǎng) 速度n經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的變化和城市化進(jìn)程，將影響到城經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的變化和城市化進(jìn)程，將影響到城市工業(yè)用水與灌溉用水的比例市工業(yè)用水與灌溉用水的比例n經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中所排放的各類(lèi)污染物，有可經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)

5、程中所排放的各類(lèi)污染物，有可能污染水體并造成有效水資源量的減少能污染水體并造成有效水資源量的減少n經(jīng)濟(jì)積累中用于擴(kuò)大供水能力和加大污水處經(jīng)濟(jì)積累中用于擴(kuò)大供水能力和加大污水處理回用比例的投資額的大小，既影響其它經(jīng)濟(jì)理回用比例的投資額的大小，既影響其它經(jīng)濟(jì)部門(mén)的投資比例，也直接關(guān)系到水資源開(kāi)發(fā)利部門(mén)的投資比例，也直接關(guān)系到水資源開(kāi)發(fā)利用和保護(hù)管理的格局用和保護(hù)管理的格局基于宏觀經(jīng)濟(jì)的水資源配置基于宏觀經(jīng)濟(jì)的水資源配置產(chǎn)品特點(diǎn)產(chǎn)品特點(diǎn)8 8部門(mén)部門(mén)1515部門(mén)部門(mén)a a初級(jí)產(chǎn)業(yè)初級(jí)產(chǎn)業(yè)1 1農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)1 1農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)2 2采掘業(yè)采掘業(yè)2 2采掘業(yè)采掘業(yè)b b制造業(yè)制造業(yè)3 3輕加工業(yè)輕加工業(yè)3 3食品

6、制造業(yè)食品制造業(yè)4 4紡織縫紉及皮革工業(yè)紡織縫紉及皮革工業(yè)5 5木材加工及家具制造業(yè)木材加工及家具制造業(yè)6 6造紙及文教用品制造業(yè)造紙及文教用品制造業(yè)4 4重加工業(yè)重加工業(yè)7 7石油煤炭加工業(yè)石油煤炭加工業(yè)8 8化學(xué)工業(yè)化學(xué)工業(yè)9 9建筑材料及其他非金屬礦物制品業(yè)建筑材料及其他非金屬礦物制品業(yè)1010金屬冶煉及加工業(yè)金屬冶煉及加工業(yè)1111機(jī)械工業(yè)機(jī)械工業(yè)c c社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施5 5電力工業(yè)電力工業(yè)1212電力、蒸汽、熱水生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)電力、蒸汽、熱水生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)6 6建筑業(yè)建筑業(yè)1313建筑業(yè)建筑業(yè)7 7交通運(yùn)輸郵電業(yè)交通運(yùn)輸郵電業(yè)1414交通運(yùn)輸郵電業(yè)交通運(yùn)輸郵電業(yè)d d服務(wù)業(yè)服務(wù)業(yè)

7、8 8服務(wù)業(yè)服務(wù)業(yè)1515服務(wù)業(yè)服務(wù)業(yè) 宏觀經(jīng)濟(jì)部門(mén)分類(lèi)一覽表宏觀經(jīng)濟(jì)部門(mén)分類(lèi)一覽表中間使用產(chǎn) 出投入12.n合計(jì)中間投入最初投入調(diào)入折舊勞動(dòng)者收入利潤(rùn)和稅金合計(jì)x11 x12 x1n1 2 . nx21 x22 x2n. . . . . .xn1 xn2 xnn1 2 nm1 m2 mnD1 D2 DnV1 V2 VnZ1 Z2 ZnN1 N2 NnX1 X2 Xn總投入合計(jì)12n.mDVZNX最終使用合計(jì)調(diào)出入調(diào)消 費(fèi)積 累家 庭社 會(huì) 固 定流 動(dòng)Ch1Ch2Chn.ChCs2.CsnCsCs1Ff1Ff2.FfnFf.Fs2FsnFsFs1E1.E2EnEM1M2.MnMY1Y2.Yn

8、Y產(chǎn)出產(chǎn)總XXn.X1X2v 第第象限由部門(mén)間流量象限由部門(mén)間流量xij組成，反映部門(mén)之間的生產(chǎn)技術(shù)組成，反映部門(mén)之間的生產(chǎn)技術(shù)關(guān)系關(guān)系v 行方向反映第行方向反映第i產(chǎn)品部門(mén)生產(chǎn)的貨物或服務(wù)提供給第產(chǎn)品部門(mén)生產(chǎn)的貨物或服務(wù)提供給第j產(chǎn)品產(chǎn)品部門(mén)使用的價(jià)值量部門(mén)使用的價(jià)值量v 列方向反映第列方向反映第j產(chǎn)品部門(mén)在生產(chǎn)過(guò)程中消耗第產(chǎn)品部門(mén)在生產(chǎn)過(guò)程中消耗第i產(chǎn)品部門(mén)生產(chǎn)品部門(mén)生產(chǎn)的貨物或服務(wù)的價(jià)值量產(chǎn)的貨物或服務(wù)的價(jià)值量v 第第象限由最終產(chǎn)品流量組成，反映最終產(chǎn)品的使用去向象限由最終產(chǎn)品流量組成，反映最終產(chǎn)品的使用去向v 第第象限由國(guó)民收入（增加值）組成，反映了各產(chǎn)品部門(mén)象限由國(guó)民收入（增加值）組

9、成，反映了各產(chǎn)品部門(mén)增加值的構(gòu)成增加值的構(gòu)成u縱列方向縱列方向，第，第j產(chǎn)品部門(mén)中間投入合計(jì)第產(chǎn)品部門(mén)中間投入合計(jì)第j產(chǎn)品產(chǎn)品部門(mén)增加值合計(jì)第部門(mén)增加值合計(jì)第j產(chǎn)品部門(mén)總投入產(chǎn)品部門(mén)總投入u橫行方向橫行方向，第，第i產(chǎn)品部門(mén)中間使用合計(jì)產(chǎn)品部門(mén)中間使用合計(jì)第第i產(chǎn)品產(chǎn)品部門(mén)最終使用合計(jì)第部門(mén)最終使用合計(jì)第i產(chǎn)品部門(mén)總產(chǎn)出產(chǎn)品部門(mén)總產(chǎn)出u總量上總量上，總投入總產(chǎn)出，總投入總產(chǎn)出u第第i產(chǎn)品產(chǎn)品部門(mén)總投入部門(mén)總投入第第i產(chǎn)品部門(mén)總產(chǎn)出產(chǎn)品部門(mén)總產(chǎn)出u中間投入中間投入合計(jì)中間使用合計(jì)合計(jì)中間使用合計(jì)投入產(chǎn)出表平衡關(guān)系投入產(chǎn)出表平衡關(guān)系u直接消耗系數(shù)直接消耗系數(shù)u總產(chǎn)出總產(chǎn)出u總投入總投入投入產(chǎn)出表平

10、衡關(guān)系投入產(chǎn)出表平衡關(guān)系jijijXxa/njiiijXYx1u目標(biāo)函數(shù)u約束條件n1jjjGDPXsfshFFCCYXYAXu第第t t年結(jié)構(gòu)調(diào)整后實(shí)際需水量年結(jié)構(gòu)調(diào)整后實(shí)際需水量u產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù) u不調(diào)整結(jié)構(gòu)情況下的需水量不調(diào)整結(jié)構(gòu)情況下的需水量u至第至第t t年的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整后的積累節(jié)水量年的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整后的積累節(jié)水量 需水調(diào)控需水調(diào)控iitittNXDiitititXX / iitittNXD ttiiitititittNXXD)(靜態(tài)水資源優(yōu)化配置模型靜態(tài)水資源優(yōu)化配置模型ititiMAX GDPX. ., , itijtjtitjithitsitfitsititititi

11、tittistXa XYi tYCCFFEMi tXNWt，動(dòng)態(tài)水資源優(yōu)化配置模型動(dòng)態(tài)水資源優(yōu)化配置模型研究擴(kuò)大研究擴(kuò)大再生產(chǎn)過(guò)再生產(chǎn)過(guò)程中年度程中年度間的積累間的積累與消費(fèi)的與消費(fèi)的關(guān)系關(guān)系,1,1,1,2,21,1. ., , (1), , , itijtjtitjithitsitfitsitititititittiititi titititititititi ti ti ti ttti ttititstXa XYi tYCCFFEMi tXNWtKKKi tXKi tKIIIi tIXHtII， wtiIt，211111max()JKTIIjkijktijkjktjktiifb Qc Q

12、 社會(huì)目標(biāo)社會(huì)目標(biāo) 31111min0.001JKTIjkjkijktjktifd pQ多多目標(biāo)決策模型目標(biāo)決策模型經(jīng)濟(jì)目標(biāo)經(jīng)濟(jì)目標(biāo) 環(huán)境目標(biāo)環(huán)境目標(biāo) （涉及的時(shí)間、空間范圍大）（涉及的時(shí)間、空間范圍大）（影響巨大）（影響巨大）（ 動(dòng)態(tài)性動(dòng)態(tài)性 、 非線性、非線性、 隨機(jī)性、隨機(jī)性、混合性）混合性） 決策一般是面對(duì)未來(lái)的，對(duì)未來(lái)信息預(yù)決策一般是面對(duì)未來(lái)的，對(duì)未來(lái)信息預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確程度往往是不定的，如何把握決策測(cè)的準(zhǔn)確程度往往是不定的，如何把握決策風(fēng)險(xiǎn)的估量。風(fēng)險(xiǎn)的估量。確定型決策問(wèn)題確定型決策問(wèn)題 - 可以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)未來(lái)將要發(fā)生何可以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)未來(lái)將要發(fā)生何種狀態(tài)情形下的決策種狀態(tài)情形下的決策 。

13、風(fēng)險(xiǎn)型決策問(wèn)題風(fēng)險(xiǎn)型決策問(wèn)題 -不知道未來(lái)一定出現(xiàn)哪一種狀態(tài)不知道未來(lái)一定出現(xiàn)哪一種狀態(tài)，只知道各種狀態(tài)出現(xiàn)的概率。，只知道各種狀態(tài)出現(xiàn)的概率。非確定型決策問(wèn)題非確定型決策問(wèn)題 - 不知道未來(lái)一定出現(xiàn)哪一種狀不知道未來(lái)一定出現(xiàn)哪一種狀態(tài)，也不知道各種狀態(tài)出現(xiàn)的概率。態(tài)，也不知道各種狀態(tài)出現(xiàn)的概率。狀態(tài)狀態(tài) 就是系統(tǒng)所處的情形。就是系統(tǒng)所處的情形。- 300 BC，Enclid - 17、18世紀(jì)，變分法世紀(jì)，變分法- 1950年前后，年前后，LP, NLP, DP, 圖論圖論- 1960年前后，多目標(biāo)決策年前后，多目標(biāo)決策- 1970年前后，大系統(tǒng)優(yōu)化年前后，大系統(tǒng)優(yōu)化u整數(shù)規(guī)劃的求解是一個(gè)沒(méi)有很好解決的問(wèn)題。整數(shù)規(guī)劃的求解是一個(gè)沒(méi)有很好解決的問(wèn)題。 1947 1960 1970 1951純量最優(yōu)化理論純量最優(yōu)化理論 最優(yōu)解最優(yōu)解 求最優(yōu)解的方法求最優(yōu)解的方法向量最優(yōu)化理論向量最優(yōu)化理論 非劣解非劣解 求非劣解的方法求非劣解的方法 YX非劣解非劣解X決決策策空空間間目目標(biāo)標(biāo)空空間間非非劣劣前前沿沿效用曲線效用曲線U (x)