1.水资源系统
水资源系统是人工—自然叠加的复合系统,是开放的动态系统。由于水资源数量、质量的动态变化,特别是水资源数量及时空分布的随机性、周期性,以及人类活动与水资源之间密切的互动关系,决定了水资源系统有其比较突出的特性。
水资源及其系统特征,首先表现在系统功能的多样性上。水资源系统的目标很多,如供水、防洪、治污、除涝排水、生态景观等,功能的多样性既源于水的多方面特性,又源于人类活动的多种要求,各功能常发生冲突和不和谐,需要相互调整和协调。其次,系统的运行具有不确定性。水资源系统的设计和运行、管理方案的决策,总是伴随着不确定因素的困扰,这种不确定性是有两个方面造成的:一是自然现象发生的不确定性,主要是系统的输入(如径流、降水等)的变化;二是社会经济活动和人类思维过程中的不确定性,如社会经济不可预知的变化、人对系统要素的模糊认识,以及人的效用观念的差异等,都会影响决策的正确性。还有,就是系统结构的可选择性。即为了实现系统的同一功能,采用的措施无论是工程的、非工程的,还是它们的组合,均具有很大范围的选择性,更不用说为了实现多重功能,系统结构的差异将会更大。最后,是系统的开放性。这主要是指水事活动与自然、社会经济系统间的密切相关性,特别是系统间相应的输出输入关系,为了保证系统整体性功能的协调和结构的相对稳定,人类须不断向系统投入物质、能量和劳动。
(1)水资源系统的结构和功能受自然规律的影响和制约。作为自然系统之一的水资源系统,许多不以人们意志为转移的自然规律,对系统的结构、功能和行为起着重要的制约和支配作用,对系统环境包括自然环境和社会环境也有着重要的影响。
(2)水资源系统的正负效应受人类意识和活动的主宰和支配。作为社会系统一部分的水资源系统,是人类为了自身利益,长期以来对自然过程进行干预、控制的产物。人在干预自然的过程中,既是组织参与者,又是收益享受者,还是受害者。总之,人类在水资源系统中的地位,越来越成为系统的主宰者和支配者,其社会意识,包括对水的意识,往往决定了水资源系统的规模、作用和方向。
(3)水资源系统是连接生态环境与社会经济的桥梁,是协调自然与社会系统良性发展的不可替代的必要条件。通过建立和发展水资源系统,保护改善生态环境,就可使其与社会经济连接起来,通过工程技术和人力物力的投入,调节控制生态环境与社会经济协调发展,就可使自然与社会系统持续稳定地沿着良性循环的轨道运转。这样,水资源系统在协调和维持自然、社会良性发展过程中,不仅起到二者联系的媒介作用,更重要的是提供了两者协调的必要条件,而且是不可替代的必要条件。
2.城市水资源系统
城市水资源系统是流域(区域)水资源系统的组成部分,与社会、经济、政治、科技、法律等系统密切相关,相互进行物质、信息、能量的交流,其系统十分复杂,影响因素众多。作为综合性的大系统,它具有多目标多准则性、多层次性、复杂性、边界性、反馈性、动态性、可控性,以及决策的不确定性等特点。
城市水资源系统与其他水资源系统相比,具有以下特征。(www.xing528.com)
(1)人工干预强烈。城市水资源系统是人工—自然的叠加系统,在市区以人工系统为主,可人工干预控制的特征十分明显。社会制度、经济发展、科技水平、人口规模等均对水资源系统发生作用,同时也接受来自水资源系统的反馈,相互影响。
(2)边界较明确。城市是一个行政区域,有明确的边界线,城市水资源系统的边界虽然不一定是与行政边界一致,但也比较容易分辨。这不仅是指其外部边界,其内部各个子系统之间的边界,因为基本是人造工程,所以也易于识别。
(3)强调安全性。城市水资源系统对安全性的要求比较高:为保证城市经济和生活的安定,对水量要求95%以上保证率,对水供应要求每天24小时不间断等;为保证市民的健康,对水质要求符合生活饮用水卫生标准;对水压也有一定的要求,以保证管网水流、建筑物给水和消防用水。
(4)动态规律性。随着城市的发展,取水、用水、水处理、排水均将发生变化,特别在水量、水质上的动态变化较有规律性。
如城市用水量随城市经济发展而增长,随着城市的定型和工业逐步让出在城市经济中的主导地位而保持平稳或开始下降;城市用水量时程规律明显,一般而言,夏季比冬季多,白天比夜间多,大的城市用水量变化较为均匀,时变化系数小。这可以用分析统计的方法对城市用水及其影响因素进行研究。
城市用水水质标准随时间不断提升。我国于1959年制定生活饮用水水质指标16项,1976年23项,现行(1985年实行)的生活饮用水卫生标准已有35项指标;而世界卫生组织制定的有49项,日本1993年底开始执行的为59项,欧盟制定的为66项,美国环保局安全饮水法中规定的水质指标共83项。标准的完善不仅是指标数量的增加,而且表现在一些单项指标的规定上。以最常见的水质指标浑浊度为例,美国自来水1962年为10度,1975年为5度,1977年为1度,1979年为0.5度;我国生活饮用水1979年为5度,1985年为3度。
(5)以城市污水处理厂为核心的排水系统。拥有以污水处理厂为核心的排水系统是城市水资源系统的主要特征之一。在环境保护意识高涨的现代化城市,除了各工业企业自备的污水处理设施外,为处理大量的工业和生活污水,集中污水处理厂必不可少。
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