水資源優(yōu)化配置的相關研究

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，相關部門應當采取一定措施對水資源進行優(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)狀進行簡述，對水資源優(yōu)化配置愿景進行詳細闡述。

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之上結(jié)合水資源情況對水資源進行優(yōu)化配置，以對于水質(zhì)的要求、當?shù)亟?jīng)濟狀況以及優(yōu)化配置費用為依據(jù)。在優(yōu)化配置過程中，對水資源進行合理調(diào)配，可以極大提高水資源的經(jīng)濟效益、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、水土流失等問題進行綜合整治，實現(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，對于穩(wěn)定社會發(fā)展具有深遠影響[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，同時可以推進水資源可持續(xù)發(fā)展以及推動社會經(jīng)濟發(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)需求量對水資源進行供給這種配置理論只要應用在水資源充足且水利設施相對完善的地區(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行有效利用導致水資源浪費現(xiàn)象發(fā)生[2]。根據(jù)供給來確定需求的理論配置，主要應用在水資源相對短缺或者水利設施不完善的地區(qū)，由于水資源供給量不足，很難對水資源進行優(yōu)化配置供水量很難滿足用水需求，對于當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展也受到了限制。

另外，針對優(yōu)化理論配置應當在地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展優(yōu)勢明顯、效率較高的背景下進行，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)濟穩(wěn)定發(fā)展，無論是企業(yè)運行還是人們?nèi)粘Ｉ疃茧x不開水資源，同時水資源與城市經(jīng)濟發(fā)展息息相關。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)濟發(fā)展帶來嚴重影響。在對水資源進行理論配置過程中，存在著一定配置成本與配置收入間關聯(lián)，因此，在水資源優(yōu)化配置過程中所產(chǎn)生的經(jīng)濟差異，在一定程度上推動著社會經(jīng)濟的發(fā)展。

2.2 配置模型研究方面

在對水資源進行優(yōu)化配置過程中，需要理論結(jié)合實踐方能對水資源進行進一步優(yōu)化，在應用過程中，會出現(xiàn)一系列不可預見問題，因此僅僅憑借著配置理論不能對水資源進行合理配置，將配置理論與實踐應用想結(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)境變化過程進行展現(xiàn)，其具備嚴謹?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)狀進行模擬。然而網(wǎng)絡模型則可以通過空間結(jié)構(gòu)對于水資源配置全過程進行串聯(lián)，從而實現(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)對研究方法不斷進行創(chuàng)新、改進。

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，相應技術(shù)仍需持續(xù)改進，在水資源復雜的供給雙方情況下，尤其是對于配置雙方權(quán)責不清，經(jīng)濟落后等情況，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，國外遠早于我國進行了相應課題研究。隨著科學技術(shù)不斷進步，在水資源領域應用模擬技術(shù)以及數(shù)學規(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)分析方法應用在水資源領域，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)化分配進行探究。另外，國外學者對農(nóng)作物生長情況進行模擬，通過結(jié)合隨機動態(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)化配置進行探究過程中，結(jié)合國外成功案例以及先進技術(shù)，以水量配置基礎，對水資源優(yōu)化配置進行創(chuàng)新。

3.2 區(qū)域水資源的優(yōu)化配置

在經(jīng)濟發(fā)展過程中，作為相比較而言獨立的管理單位，其具備一定地域特性，伴隨著我國經(jīng)濟持續(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用，自1980年以來，我國水資源學科研究將區(qū)域水資源優(yōu)化配置研究作為研究重點，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)濟效果為發(fā)展目標，針對區(qū)域水資源優(yōu)化配置問題建立了多目標和大系統(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)濟情況、系統(tǒng)方法以及水資源規(guī)劃情況進行結(jié)合，從而形成宏觀經(jīng)濟基礎下，水資源優(yōu)化配置理論，并且通過這一理論可以對多目標辦法進行探討，從而保證區(qū)域水資源配置與經(jīng)濟發(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，應用生態(tài)脆弱地區(qū)水資源配置方案，在相應水資源配置方案基礎上，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)濟以及水資源系統(tǒng)相結(jié)合所組成，作為復合系統(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，在多目標規(guī)劃基礎上，在黃河流域建立了水資源分析模型，并對大系統(tǒng)多目標規(guī)劃進行了科學解答[5]。在流域水資源進行優(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，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)出更多的復雜性，單單通過數(shù)學規(guī)劃技術(shù)很難對其特征進行描述。介于此，在對跨流域水資源進行優(yōu)化配置過程中，應當以高仿真性能模擬技術(shù)與先進科學技術(shù)相結(jié)合為基礎對其進行資源配置研究。

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。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，在對水資源進行規(guī)劃過程中，應當充分考慮當?shù)貙嶋H情況。與此同時，對水資源優(yōu)化配置發(fā)展趨勢進行展望，落實提高我國水資源利用率，推動經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展。