可持續(xù)水資源管理量化指標體系

1、課程設計報告學 院資源環(huán)境學院學生姓名王蓮專 業(yè)水文與水資源工程學號222101320210134年級2010級指導教師李菀劼教務處制表二0一三年三月二日可持續(xù)水資源管理量化指標體系在洪澤湖水資源保護區(qū)建設中的運用摘要：可持續(xù)水資源管理對目前國內(nèi)外的水資源狀況及其利用情況有很大改善作用。 洪澤湖是中國第四大淡水湖，洪澤湖為淮安調(diào)水保護區(qū)，是淮安市城區(qū)、漣水、洪 澤等地區(qū)供水水源地，針對洪澤湖流域的特點，提出了可持續(xù)水資源管理的量化研 究框架，重點內(nèi)容包括量化準則、指標體系、基礎模型和量化方法；關(guān)鍵詞：可持續(xù)水資源管理 量化管理 指標體系水資源保護區(qū)1引言“可持續(xù)水資源管理”的概念已被人們基本接

2、受，人們正期待通過“可持續(xù)水 資源管理”的研究和管理決策的實施來改善目前我國水資源匱乏，分布不均利用不 協(xié)調(diào)的局面，為未來水資源可持續(xù)利用指明道路。這一期望也給“可持續(xù)水資源管 理”研究提出來欲達到的目標?？沙掷m(xù)水資源管理研究思路是：首先把社會經(jīng)濟- 水資源-生態(tài)復合系統(tǒng)看作是可持續(xù)水資源管理研究的對象，研究社會經(jīng)濟-水資源- 生態(tài)復合系統(tǒng)模型等基礎內(nèi)容；研究可持續(xù)水資源管理量化理論，包括可持續(xù)水資 源管理準則問題、指標體系、量化方法等內(nèi)容。2可持續(xù)水資源管理一水資源-生態(tài)系統(tǒng)狀況與社會-經(jīng)濟發(fā)展的綜合隨著人類的發(fā)展特別是工業(yè)革命以來經(jīng)濟、科技都飛速發(fā)展，當然伴隨著資源 消耗量的不斷增加，水資

3、源危機帶來的環(huán)境問題也來越大，在不同程度上制約著經(jīng) 濟增長社會進步。可持續(xù)水資源管理的目標，是為社會經(jīng)濟的發(fā)展和生態(tài)與環(huán)境的 保護提供源源不斷的水資源。因此，可持續(xù)水資源研究的對象系統(tǒng)應該界定在區(qū)域 社會經(jīng)濟-水資源-生態(tài)復合系統(tǒng)上。復合生態(tài)系統(tǒng)的一般組成結(jié)構(gòu)如圖所示。2.1指標體系可持續(xù)水資源管理指標體系是度量流域發(fā)展特征的參數(shù)，通過衡量其質(zhì)量的好 壞，判斷是否符合可持續(xù)水資源管理準則，來定量評估水資源開發(fā)、利用和管理的可 持續(xù)性.所以，可持續(xù)水資源管理指標應能描述和表征任一時刻流域或分區(qū)經(jīng)濟社會、水資源、生態(tài)環(huán)境的 發(fā)展狀況和變化趨勢;應能體現(xiàn)出流域經(jīng)濟社會、水資源、生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展協(xié)調(diào)程度

4、.2.2準則問題傳統(tǒng)的水洗元規(guī)劃與管理的準則主要的考慮是：經(jīng)濟效益，技術(shù)效益和實施的可 靠性。而現(xiàn)在，從量化的角度提出可持續(xù)水資源管理量化研究需要考慮的三個基本 準則。（1）可承載性“可承載性”指的是地球生命支撐系統(tǒng)不遭到破環(huán)的最大承受能力。 它通常是針對“資源”、“環(huán)境”客體而言，如資源可承載、環(huán)境可承載等。（2）有效益可持續(xù)發(fā)展鼓勵經(jīng)濟增長，它不僅重視增長數(shù)量，更追求改善質(zhì)量。它是以保護自然環(huán)境為基礎，以改善生活質(zhì)量為目標，與資源、環(huán)境承載能 力相協(xié)調(diào)。（3）可持續(xù)可持續(xù)發(fā)展不僅考慮到當代人，而且顧及到后代人。不僅要保證現(xiàn)代 的發(fā)展，而且要保證未來的發(fā)展，使發(fā)展處在不斷增加的趨勢。2.3量

5、化方法需要對指標、準則進行量化，把它們標定到滿足“公度”原則的測度上，再需要 對多個指標綜合集成到能表征流域整體可持續(xù)發(fā)展狀態(tài)的測度上。2.4模型管理依據(jù)量化方法和基礎模型，建立可持續(xù)水資源管理模型，為水資源管理方案選 擇提供量化基礎。3量化研究方法關(guān)于可持續(xù)水資源管理量化指標和量化準則的論述已有很多文獻，如文獻4、 5下文只介紹量化研究方法及應用實例.3.1可持續(xù)發(fā)展程度的度量方法可持續(xù)發(fā)展程度的度量方法的基本思路是：用模糊數(shù)學中隸屬度來定量描述可 承載準則、可持續(xù)準則，用目標函數(shù)值來定量描述有效益準則，應用多準則集成方 法來定量判定可持續(xù)發(fā)展態(tài)勢。流域水文模型水量-水質(zhì)-生態(tài)水資源-經(jīng)濟社

6、會互動系統(tǒng)模型k互動系統(tǒng)模型水室-水質(zhì)-生態(tài)-經(jīng)濟社會 耦合系統(tǒng)模型作用：定量表達水 資源與經(jīng)濟社會.生態(tài)系統(tǒng)之間的互動關(guān)系r)/可持續(xù)水資源管理的/可持續(xù)水資源菅理的室化準則、 J室化指標體系可持續(xù)水資源菅理的 室化方法作用：面對面復 雜指標,到底選擇 哪些？| 作用：定量表達眾多定性、定量指標I 和可持續(xù)標準作用：標定什么樣 的狀態(tài)是可持續(xù)發(fā) 展？可持續(xù)水資源菅理摸型作用：定量荻得水 資源管理方案圖1可持續(xù)水資源管理量化研究框架3.2有效益的定量描述取經(jīng)濟學指標(如，國民生產(chǎn)總值、工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值、人均國民生產(chǎn)總值等)SP,設 初始年SP值為基準值SP0。為了使數(shù)據(jù)無量綱化，可以將指標進行初始

7、化，即令x 二SP(T)/SP0。用下面的隸屬函數(shù)(也可據(jù)具體情況另選)來量化表示經(jīng)濟增長指標:EG(T)=(x-a)/(x+a)(2)式中，a為待定系數(shù).這一隸屬函數(shù)僅僅是一種描述公式。可持續(xù)發(fā)展不僅要求經(jīng) 濟增長，而且講究發(fā)展質(zhì)量。因此，應該把它們綜合起來表征系統(tǒng)發(fā)展的狀態(tài)。前 面介紹的可承載隸屬度LI(T)是對人類生存質(zhì)量的一種定量描述，EG(T)是對經(jīng)濟增 長的一種定量描述。可以通過下式來表征系統(tǒng)的綜合發(fā)展狀態(tài)，即得到發(fā)展綜合指 標測度DD(T)：DDCT) = EGfppiLI (T)2(3)式中，p 1和6 2為分別為經(jīng)濟增長EG(T)、可承載LI(T)的指數(shù)權(quán)重，可根據(jù)其重要 程

8、度賦值.DD(T)是系統(tǒng)在T時段的發(fā)展綜合指標測度，DD(T)E0, 1。對于同一系 統(tǒng)、同一時段，DD(T)值越大，發(fā)展程度越高，效益越大。可持續(xù)發(fā)展要求的是 在可預測的全時段(設共個時段)內(nèi)總效益最大。為了消除時段個數(shù)不同帶來的差 異(且具有可比性)，常采用效益的平均值來衡量。令BTI =t=1NDD(T)/N稱8T/為目標函數(shù)值?？沙掷m(xù)發(fā)展要求發(fā)展給人類帶來盡可能大的效益，可以用目 標函數(shù)值最大衡量，即：Max (BTI) =MAX DDCD/N(4)3可持續(xù)水資源量化管理模型“根據(jù)以上論述，可以把(4)式作為可持續(xù)水資源管理量化模型的目標函數(shù)。約 束條件包括以下方面：滿足可承載條件：要

9、求系統(tǒng)可承載程度在某一時刻T1以后達到某一最低水平 (設H0)，即有可承載條件方程式：LI(T) N LI0，T N T1。(7)滿足可持續(xù)條件：要 求系統(tǒng)發(fā)展態(tài)勢隸屬度超過某一最低水平(設SDDT0)，即有可持續(xù)條件方程：SDDT N SDDT0。(8)滿足經(jīng)濟社會-水資源-生態(tài)系統(tǒng)互動關(guān)系條件:把建立的經(jīng)濟社會-水 資源-生態(tài)系統(tǒng)互動關(guān)系模型作為一個約束，即SubMod(ES-W-E)。(9)將目標函數(shù)(4)式和約束條件(7)，(8)，(9)式以及其他約束條件組合在一起，就 構(gòu)成了可持續(xù)水資源管理量化模型。4應用實例4.1研究區(qū)域概況洪澤湖，在江蘇省西部淮河下游，中國第四大淡水湖。洪澤湖為

10、淮安調(diào)水保護 區(qū)，是淮安市城區(qū)、漣水、洪澤等地區(qū)供水水源地，同時供給洪澤湖周邊包括洪澤、 淮陰及泗洪在內(nèi)的8個中小型灌區(qū)攻擊110.9萬畝耕地灌溉用水。洪澤湖原為淺水 小湖群，古稱富陵湖后來擴大為洪澤湖。洪澤湖四周高，中間低的盆地，其幾何形 態(tài)極不規(guī)則，東北一西南向的攔拱人工石壩，距湖心15公里，其余為天然湖岸， 岸線彎曲，岸坡平緩，全湖水域由成子湖灣、溧河湖灣、淮河湖灣三大湖灣組成； 當水位12. 5米時，水面面積為1597平方公里，容積30. 4億立方米，湖泊長度 65公里，平均寬度24. 4公里，平均水深1. 9米，底質(zhì)為碎屑沉積物；匯入洪澤 湖的較大河流有淮河、漴潼河、濉河、徐洪河、懷

11、洪新河等。4.2研究過程針對洪澤湖流域具體情況，選擇的主要指標有：（i）人口總數(shù)，屬于“社 會”指標；（ii）工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值，屬于“經(jīng)濟”指標；（iii）糧食總產(chǎn)量，側(cè)面反 映“土地資源”、“水資源”指標；（iv）洪澤湖水體礦化度，屬于“水環(huán)境”指 標.湖泊鹽化是博斯騰湖主要水環(huán)境問題；（v）蘆葦總生產(chǎn)量，屬于“生態(tài)”指 標.洪澤湖蘆葦濕地是該湖泊最重要的保護對象；（vi）農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活的水資源分 配量，是水資源管理的調(diào)控水量。建立了該流域的水量-水質(zhì)-生態(tài)互動系統(tǒng)模型、 水資源-經(jīng)濟社會互動系統(tǒng)模型，以及耦合計算得到了水量-水質(zhì)-生態(tài)-經(jīng)濟社會耦 合系統(tǒng)模型。運用上文介紹的量化方法，確定了發(fā)

12、展綜合指標測度DD的計算函數(shù)， 建立了該流域的水資源管理模型。4.3綜合結(jié)論調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，提高農(nóng)田灌溉效率，減少農(nóng)業(yè)引水量，是洪澤湖可持續(xù)水資 源管理的重要措施；采取人工育葦，增加蘆葦面積，保護湖泊生態(tài)，對洪澤湖可 持續(xù)水資源管理有重要意義。5結(jié)語江蘇省地形地勢低平，河湖較多，平原、水面所占比例較大，是典型的亞熱帶 濕潤地區(qū)。本文對著重對濕潤地區(qū)流域水資源特點，開展了流域可持續(xù)水資源管理的 理論及應用研究.在可持續(xù)水資源管理量化理論研究方面，本文提出了可持續(xù)水資源 管理量化研究框架和基于發(fā)展綜合指標測度（DD ）的量化研究思路.在應用研究方面, 本文以江蘇洪澤湖流域為實例區(qū)，把量化理論研究方法成功地應用到該湖流域，為其 他濕潤區(qū)流域可持續(xù)水資源管理研究提供應用范例。參考文獻1劉昌明，陳志愷.中國水資源現(xiàn)狀評價和供需發(fā)展趨勢分析.北京：中國水利水電出版社，2001夏軍.可持續(xù)水資源管理研究與展望.水科學進展，1997,8（4）: 370375吳季松.現(xiàn)代水資源管理概論.北京：中國水利水電出版社，2002左其亭，吳澤寧.可持續(xù)水資源管理量化研究的關(guān)鍵問題.西北水資源與