流域水资源优化配置策略分析与实践

流域水资源合理配置是在流域水资源可持续利用思想指导下，遵循自然规律与经济规律，通过工程和非工程措施，借助于先进决策理论和计算机技术，干预水资源的天然时空分配，统一调配流域地表水、地下水、废污水、外流域调水、微咸水和海水等水源，以合理的费用保质保量地适时满足不同用户用水需求，充分发挥流域水资源的社会功能和生态环境功能，促进流域及区域经济的持续稳定发展和生态系统的健康稳定[61，90]。流域是具有层次结构和整体功能的复合系统，由社会经济系统、生态环境系统、水资源系统构成，流域是最能体现水资源综合特性和功能的独立单元。

流域水资源配置模型的研究始于20世纪50年代中期，60～70年代得到了迅猛发展，线性规划、动态规划、多目标规划、群决策和大系统理论被广泛应用于水资源配置[91]。优化模型是20世纪60～70年代研究的主流。20世纪60年代，由于系统工程理论与计算机技术的发展，系统分析方法应用到流域水资源系统规划中[92]。最早由工程、社会与自然科学等学科的专家们组成的美国哈佛大学“哈佛水资源规划组（Harvard Water Program）”于1955年提出了将水资源与环境系统统一考虑的设想，探索经济目标、工程分析和政府决策间的关系，于1962年发表了《水资源系统分析》一书，将系统分析引入水资源规划[93]，开始了流域水资源配置模型研究，从此，水资源配置模型在欧美受到极大的重视[94]。20世纪70年代以后，美国的麻省理工学院、加州大学等学校和工程兵团等工程单位用系统分析方法在水资源规划与设计方面做了大量的工作；同时，前苏联、加拿大、英国、法国等国家也先后开始用系统分析方法研究水资源问题。1972年，Buras出版的《水资源科学分配》一书是由福特基金从20世纪60年代中期开始资助的“数学分析在水资源工程中的应用”项目的成果，系统进行了线性规划和动态规划在水资源配置中应用的研究，并提出水资源系统模拟的一些思路[95]。同年，Haimes等把多目标分析应用于水资源规划中[96]，Grigg等对系统动力学应用于水资源系统进行了研究[97]。1977年，Haimes等将层次分析法（AHP）和大系统分解原理应用于水资源配置模型中，简化了流域水资源优化配置的方法，将流域大系统分解为若干相对独立的子系统，每个子系统应用优化技术分别求出优化解，然后通过全局变量把各子系统优化结果反馈给流域大系统优化模型，得到整个流域的优化解[98]。1978年，Singh等在前人研究的基础上，就流域系统分解、优化和控制理论进行了探讨[99]。(www.xing528.com)

国内在流域水资源优化配置方面也取得了可喜的成果，并与区域水资源优化配置研究具有近似的特征。唐德善应用多目标规划的思想，建立了黄河流域水资源多目标分析模型，提出了大系统多目标规划的求解方法[100]。1996年由黄委会勘测规划设计研究院主持的“黄河流域水资源合理分配和优化调度研究”成果中，开发了由数据库、模拟模型、优化模型等组成的决策支持系统，并初步研究了黄河干流多库水量联合调度模型。王成丽等针对近年来黄河下游连年缺水、断流等现象，研究了黄河下游水资源量的优化配置问题。陈晓宏等以大系统分解协调理论作为技术支持，运用逐步宽容约束法及递阶分析法，建立了东江流域水资源优化调配的实用模型，并对该流域特枯年水资源量进行了优化配置和供需平衡分析[101]。