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三生水配置原理探析

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:可以看出配置器即优化配置模型建立和优化方案评估是三生水优化配置理论的重要部分。图2-1三生水配置理论框架图时空调节。

三生水配置原理探析

水资源的需求对象很多,但是大致可以分为三部分:生产需水、生活需水以及生态环境需水,即通常所说的“三生水”。三生水配置理论以满足基本生活需水为前提、保障基本生态环境需水为出发点、合理规划生产需水为目的,实现水资源的可持续利用,促进社会经济、生态环境与资源的协调健康发展。

三生水配置理论是水资源可持续发展理论的具体实现,将水资源需求分配为生产用水、生活用水以及生态环境需水三部分,在相应目标下生态环境需水量得到充分考虑的前提下进行生产和生活用水的配置,实现区域发展和水资源系统开发的协调发展,既保障区域社会经济的充分发展,也保证区域生态环境免遭破坏。因此,三生水配置理论将是实现水资源优化配置的主要发展方向之一。

1.三生水配置理论框架

三生水优化配置理论是可持续发展理论的深入和具体化。生产需水包括工业用水和农业灌溉用水两部分;生活需水是指城镇居民生活用水和农村人畜用水;生态环境需水量则是指包括环境改善、环境保护以及生物维持其自身发展与保护生物多样性所需要的水量。

生活、生产与生态三者之间相互联系、密不可分。生活是人类各种行为的主要目的,通常用物质消费数量来表征生活水平的高低。生产的主要目的是为了满足生活的需要,生活所消费的产品与服务是由生产活动来提供的。实现生产与生活之间的均衡,也就是生产的产品完全被人类的生活所消费,是社会经济系统正常运行的一个必然要求。如果生产的产品没有被生活所消费,则会出现生产与生活之间的矛盾,而当这种矛盾到了一定规模与范围后,整个社会就会出现传统意义上的经济危机。生态系统是人类进行生产与生活活动的生物物理基础,它为人类的各种经济活动提供最终的“源与汇”服务。人们在进行生产与生活的活动中,必须从环境中索取资源(生产资源与生活资源),并必然要将所产生的废物(生产废物与生活废物)排放到环境中去,但是生态系统承载人类活动的规模与性质是有限的。当资源的索取数量与废物的排放数量和种类超过了生态系统的承载能力,那么将导致后者的结构与功能的破坏,从而表现为环境污染或者生态破坏。当生产和生活与生态之间的矛盾达到一定的程度,就会出现所谓的环境危机。显然,处于一种“病态”的自然环境,也就不可能很好地支持生产的发展,满足人们生活对生态环境的资源性与质量性的需求[11]。基于此,三生水优化配置理论的目标就是通过合理配置水资源,保证生活、生产和生态的共同发展、协调发展,实现“三生共享,三生共赢”,促进区域社会经济可持续发展。

三生水优化配置理论以水资源的可持续利用为指导思想,强调社会经济—人口—资源—生态环境的协调发展,遵循水资源的供需平衡、时间和空间上的水量水质统一控制,更重要的是三生水优化配置理论特别突出生态环境的保护,生态环境需水量的计算和配置是水资源优化配置的核心内容,它是从生态环境的角度实现水资源在区域生产及生活中的合理分配,以追求区域生态效益与区域社会经济协调发展的水资源优化配置模式。三生水优化配置理论思想可用图2-1进行描述。可以看出配置器即优化配置模型建立和优化方案评估是三生水优化配置理论的重要部分。

2.三生水配置理论核心内容

从上述分析可知,三生水优化配置理论的基本指导思想可以概括为“生态环境优先,社会和谐发展”,它的具体内容可以从下面几个方面进行阐述。

(1)水量平衡。水量平衡是水资源配置和管理的基本要求,它贯穿于水资源优化配置的始终。这其中包括研究区域水资源总量的科学计算、时空分布规律分析以及水资源构成统计。其次是分析研究区域可开发利用的水资源总量,可开发利用量才是进行水资源优化配置的可操作的水资源总量,在水资源优化配置的整个过程中都必须满足水资源配置总量小于或者等于区域可利用水资源总量,以实现区域水量平衡。

(2)水质控制。事实上,离开水质谈水量是没有任何意义的,只有满足相应水质要求的配置水量才有实际价值。因此,水质模拟和控制是三生水优化配置理论的重要内容。建立河段、河流以至区域或流域的水质模拟模型进行控制断面或者控制河段的水质模拟和预测,以保证各用水单位的水质要求,水质控制和水量分配相结合,实现水质水量联合调度,使用水单位在水量、水质上都得到安全保障。(www.xing528.com)

(3)供需协调。供需分析是水资源优化配置的重要内容,水资源优化配置的目的就是要进行水资源的供、需协调,使之最大限度的满足水资源的需求量,保证社会经济的高速稳定发展,同时需水量不能超过区域水资源本身的供水能力,需水分析主要包括生态环境需水、生活需水和生产需水三部分。

图2-1 三生水配置理论框架图

(4)时空调节。由于水资源的形式多种多样,比如有降水、洪水、径流、二次水等。一方面,比如降水、洪水等的发生具有随机性,同时还具有量大时短的特点,为此人类修建了大量的水利工程,比如水库,通过水利工程的合理调度可以达到削峰消洪、蓄水调水的目的,从而解决来水和用水之间的时间分布不协调问题;另一方面,在很多地方都存在水资源量在空间上分布不均的状况,比如我国就明显存在南多北少的水资源不平衡问题,在水资源优化配置中可以通过两条途径来解决这一难题,一是工程措施,即建设调水工程将水资源丰富地区的水量调入缺水区,比如我国正在进行的南水北调工程,二是从社会经济发展和产业布局出发,所谓量体裁衣,根据研究区域的水资源现状和开发潜力来布置和优化区域产业结构,实现区域社会经济发展和水资源合理开发利用的协调发展。当然,多数情况下需要多种手段同时采用,这应根据具体情况来研究确定。

(5)四水转换。三生水优化配置理论中的四水是指降水、地表水、土壤水和地下水,它们互相依存,相互转换,关系复杂,在三生水优化配置分析中必须分别对待,合理利用,在量上要准确计算避免重复,同时,针对研究区域的特点综合分析各种水源的合理开发利用模式。

(6)社会经济系统模拟。水资源优化配置的目的之一就是要保证区域社会经济的协调快速发展,因此,水资源优化配置必然与区域社会经济发展水平密切相关,区域社会经济发展水平以及产业结构状况也是水资源优化配置中进行水量分配的依据。主要包括工业、农业、人口发展水平和发展规模的模拟和预测,可以通过投入产出分析模型、生产函数分析模型以及其他统计或经验模型等进行模拟计算,从而实现水资源系统—社会经济系统的有机统一。

比如,人口预测的方法众多,由于我国实行了计划生育的基本国策,因此我国的人口增长具有自己的特征,根据模型精度的要求,对于人口增长的预测采用简化的方法,按照人口的自然增长率进行年度描述,即

式中:Xpop(Y,N)为某节点某年的人口总数;Prat(Y,N)为某节点某年的人口自然增长率,即出生率死亡率的差。

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