水資源優(yōu)化配置的相關(guān)研究

張濤

德州市陵城區(qū)水利局 山東德州 253500

水資源作為人們賴以生存的自然資源，其具有其他資源的不可替代性，在世界范圍內(nèi)我國水資源儲備量相比于其他發(fā)達(dá)國家存在明顯不足，從城市生活到農(nóng)業(yè)農(nóng)田灌溉都離不開水資源，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)采取一定措施對水資源進(jìn)行優(yōu)化配置，從而提高水資源利用率，逐漸將我國水資源短缺問題進(jìn)行改善。因此，本文將通過對水資源優(yōu)化配置的內(nèi)涵以及配置作用、配置現(xiàn)狀進(jìn)行簡述，對水資源優(yōu)化配置愿景進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1 水資源優(yōu)化配置的內(nèi)涵與配置作用

1.1 內(nèi)涵

所謂水資源優(yōu)化配置指的是在一定流域范圍內(nèi)，對流域內(nèi)水資源通過一定技術(shù)手段，結(jié)合工程或非工程措施，對水資源進(jìn)行優(yōu)化配置，從而推動水資源可持續(xù)發(fā)展，提升水資源利用率。在建立水資源優(yōu)化配置過程中，需要在水資源分配基礎(chǔ)之上結(jié)合水資源情況對水資源進(jìn)行優(yōu)化配置，以對于水質(zhì)的要求、當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)狀況以及優(yōu)化配置費(fèi)用為依據(jù)。在優(yōu)化配置過程中，對水資源進(jìn)行合理調(diào)配，可以極大提高水資源的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益以及生態(tài)環(huán)境效益。

1.2 配置作用

在宏觀角度上來說，水資源優(yōu)化配置可以對洪澇、干旱、水土流失等問題進(jìn)行綜合整治，實(shí)現(xiàn)水資源流域上下游和諧發(fā)展，推動水資源開發(fā)以及環(huán)境保護(hù)，對于穩(wěn)定社會發(fā)展具有深遠(yuǎn)影響[1]。從微觀角度來講，水資源優(yōu)化配置綜合包括取水優(yōu)化配置以及用水優(yōu)化配置，通過水資源與用戶間合理聯(lián)系，凸顯水資源優(yōu)化配置作用。在社會發(fā)展過程中，洪澇以及干旱問題要求水資源在時間以及空間范圍內(nèi)進(jìn)行合理調(diào)配，水環(huán)境污染問題要求水質(zhì)問題的協(xié)調(diào)一致，水資源優(yōu)化配置可以在時間或空間范圍內(nèi)對水量以及水質(zhì)問題進(jìn)行合理調(diào)配，不僅可以有效解決水資源緊缺問題，同時可以推進(jìn)水資源可持續(xù)發(fā)展以及推動社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2 水資源優(yōu)化配置現(xiàn)狀

2.1 配置理論研究方面

水資源優(yōu)化配置理論受水資源需求方以及供給方兩方面限制，也就是說在對水資源進(jìn)行優(yōu)化配置時只考慮需求方或者供給方，包括根據(jù)水資源需求量進(jìn)行供給和根據(jù)水資源供給量從而確定需求。根據(jù)需求量對水資源進(jìn)行供給這種配置理論只要應(yīng)用在水資源充足且水利設(shè)施相對完善的地區(qū)，水資源儲備能夠滿足日常生活所需，但由于沒有對水資源進(jìn)行有效利用導(dǎo)致水資源浪費(fèi)現(xiàn)象發(fā)生[2]。根據(jù)供給來確定需求的理論配置，主要應(yīng)用在水資源相對短缺或者水利設(shè)施不完善的地區(qū)，由于水資源供給量不足，很難對水資源進(jìn)行優(yōu)化配置供水量很難滿足用水需求，對于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展也受到了限制。

另外，針對優(yōu)化理論配置應(yīng)當(dāng)在地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展優(yōu)勢明顯、效率較高的背景下進(jìn)行，在社會發(fā)展過程中，只有保證水資源滿足人們生產(chǎn)及生活需求，才能夠推動社會經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展，無論是企業(yè)運(yùn)行還是人們?nèi)粘Ｉ疃茧x不開水資源，同時水資源與城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān)。在水資源優(yōu)化配置過程中，一旦資源配置存在差異，同樣會對經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來嚴(yán)重影響。在對水資源進(jìn)行理論配置過程中，存在著一定配置成本與配置收入間關(guān)聯(lián)，因此，在水資源優(yōu)化配置過程中所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)差異，在一定程度上推動著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2.2 配置模型研究方面

在對水資源進(jìn)行優(yōu)化配置過程中，需要理論結(jié)合實(shí)踐方能對水資源進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，在應(yīng)用過程中，會出現(xiàn)一系列不可預(yù)見問題，因此僅僅憑借著配置理論不能對水資源進(jìn)行合理配置，將配置理論與實(shí)踐應(yīng)用想結(jié)合，建立配置模型，方能完善水資源優(yōu)化配置。首先，需要對水資源利用的全過程進(jìn)行模擬，包括水源、水循環(huán)、水資源供給等等，通過水資源優(yōu)化配置模型從而確定水資源優(yōu)化配置方案。

以分布式水文模型為例，該模型通過將土壤、植物以及大氣系統(tǒng)相結(jié)合，對流域范圍內(nèi)生態(tài)環(huán)境變化過程進(jìn)行展現(xiàn)，其具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木W(wǎng)格化結(jié)構(gòu)，可以與大氣系統(tǒng)內(nèi)環(huán)流模式相結(jié)合，從而對在氣候變化過程中水資源現(xiàn)狀進(jìn)行模擬。然而網(wǎng)絡(luò)模型則可以通過空間結(jié)構(gòu)對于水資源配置全過程進(jìn)行串聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)對水資源配置的動態(tài)監(jiān)管。在水資源優(yōu)化過程中，對與水資源優(yōu)化配置的條件越來越多，需要結(jié)合規(guī)劃優(yōu)化技術(shù)對研究方法不斷進(jìn)行創(chuàng)新、改進(jìn)。

3 水資源的優(yōu)化配置展望

目前，我國水資源優(yōu)化配置仍然處于發(fā)展階段，相應(yīng)技術(shù)仍需持續(xù)改進(jìn)，在水資源復(fù)雜的供給雙方情況下，尤其是對于配置雙方權(quán)責(zé)不清，經(jīng)濟(jì)落后等情況，水資源優(yōu)化配置更加存在一定難度。

3.1 以水量配置基礎(chǔ)研究水資源優(yōu)化配置

針對水資源優(yōu)化配置研究，國外遠(yuǎn)早于我國進(jìn)行了相應(yīng)課題研究。隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，在水資源領(lǐng)域應(yīng)用模擬技術(shù)以及數(shù)學(xué)規(guī)劃使得水資源優(yōu)化配置方案不斷推陳出新。國外科研人員將系統(tǒng)分析方法應(yīng)用在水資源領(lǐng)域，具體表述為：線性、非線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃以及水資源配置模擬技術(shù)等。并且通過分析多個水庫控制趨勢，將輸水能力以及水資源需求值作為約束條件，對流域內(nèi)用水量優(yōu)化分配進(jìn)行探究。另外，國外學(xué)者對農(nóng)作物生長情況進(jìn)行模擬，通過結(jié)合隨機(jī)動態(tài)規(guī)劃，對灌溉區(qū)所需的季節(jié)性灌溉用水量優(yōu)化配置進(jìn)行探究[3]。在我國科技不斷創(chuàng)新發(fā)展過程中，可以在對水資源優(yōu)化配置進(jìn)行探究過程中，結(jié)合國外成功案例以及先進(jìn)技術(shù)，以水量配置基礎(chǔ)，對水資源優(yōu)化配置進(jìn)行創(chuàng)新。

3.2 區(qū)域水資源的優(yōu)化配置

在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，作為相比較而言獨(dú)立的管理單位，其具備一定地域特性，伴隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，大系統(tǒng)優(yōu)化理論逐漸成熟且被廣泛應(yīng)用，自1980年以來，我國水資源學(xué)科研究將區(qū)域水資源優(yōu)化配置研究作為研究重點(diǎn)，針對區(qū)域水資源優(yōu)化配置問題通過大系統(tǒng)優(yōu)化理論，對區(qū)域內(nèi)水資源進(jìn)行優(yōu)化配置模擬。在1989年，我國研究人員以區(qū)域內(nèi)社會經(jīng)濟(jì)效果為發(fā)展目標(biāo)，針對區(qū)域水資源優(yōu)化配置問題建立了多目標(biāo)和大系統(tǒng)模型以及二階分解協(xié)調(diào)模型，通過層次分析法對水資源優(yōu)化配置的生態(tài)影響進(jìn)行考慮[4]。在區(qū)域水資源規(guī)劃過程中，將區(qū)域宏觀經(jīng)濟(jì)情況、系統(tǒng)方法以及水資源規(guī)劃情況進(jìn)行結(jié)合，從而形成宏觀經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)下，水資源優(yōu)化配置理論，并且通過這一理論可以對多目標(biāo)辦法進(jìn)行探討，從而保證區(qū)域水資源配置與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相結(jié)合，從發(fā)展意義上來講，屬于水資源優(yōu)化配置過程中一項重大突破。針對干旱區(qū)域水資源優(yōu)化配置，需要保證區(qū)域需水量不僅要保證區(qū)域發(fā)展，同時需要保證生態(tài)穩(wěn)定，因此，應(yīng)用生態(tài)脆弱地區(qū)水資源配置方案，在相應(yīng)水資源配置方案基礎(chǔ)上，探討配置思路，從而使得水資源優(yōu)化配置符合區(qū)域發(fā)展。

3.3 流域水資源的優(yōu)化配置

流域與區(qū)域存在一定本質(zhì)差異，流域是由生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)以及水資源系統(tǒng)相結(jié)合所組成，作為復(fù)合系統(tǒng)其具備一定的層次結(jié)構(gòu)以及整體性功能。作為獨(dú)立單元，流域系統(tǒng)可以更好的將水資源的特征表現(xiàn)出來。目前來看，我國在流域水資源優(yōu)化配置過程中，取得了不錯業(yè)績，所取得的業(yè)績與區(qū)域水資源優(yōu)化配置探究相似度很高。在1994年，在多目標(biāo)規(guī)劃基礎(chǔ)上，在黃河流域建立了水資源分析模型，并對大系統(tǒng)多目標(biāo)規(guī)劃進(jìn)行了科學(xué)解答[5]。在流域水資源進(jìn)行優(yōu)化配置過程中以大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)理論作為研究基礎(chǔ)，結(jié)合遞階分析法以及逐步寬容約束法，建立流域范圍內(nèi)水資源優(yōu)化配置模型，對流域范圍內(nèi)水資源儲備量得已優(yōu)化調(diào)配，從而保證水資源供需協(xié)調(diào)發(fā)展。

3.4 跨流域水資源的優(yōu)化配置

對于跨流域水資源的優(yōu)化配置而言，顧名思義，最少需要兩個及以上流域作為對象進(jìn)行水資源優(yōu)化配置研究，相比于流域或者區(qū)域，跨流域水資源優(yōu)化配置在結(jié)構(gòu)以及影響因素方面表現(xiàn)出更多的復(fù)雜性，單單通過數(shù)學(xué)規(guī)劃技術(shù)很難對其特征進(jìn)行描述。介于此，在對跨流域水資源進(jìn)行優(yōu)化配置過程中，應(yīng)當(dāng)以高仿真性能模擬技術(shù)與先進(jìn)科學(xué)技術(shù)相結(jié)合為基礎(chǔ)對其進(jìn)行資源配置研究。

4 結(jié)語

綜上所述，水資源作為人們賴以生存的自然資源，對于人們的生產(chǎn)、生活息息相關(guān)。現(xiàn)如今，我國在水資源優(yōu)化配置方面存在一定不足之處，在對水資源進(jìn)行規(guī)劃過程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮當(dāng)?shù)貙?shí)際情況。與此同時，對水資源優(yōu)化配置發(fā)展趨勢進(jìn)行展望，落實(shí)提高我國水資源利用率，推動經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展。