不确定条件下流域水量与水质管理模型研究

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1、华北电力大学硕士学位论文比例分别为50．O％和7．7％。主要污染指标为总磷和化学需氧量。并且各大湖泊(水库)均出现了不同程度的富营养化问题，中营养状态、轻度富营养状态和中度富营养状态的湖泊(水库)比例分别为46．2％、46．1％和7．7％t61。由此可见，我国水体水质状况不容乐观，现阶段的水环境污染防治工作仍然任重而道远。综上所述，水资源短缺以及水质恶化导致了水资源危机的严峻形势。不但威胁着城乡饮水安全和人民身心健康，制约了我国经济社会的可持续发展，还导致了巨大的经济损失。近些年来，我国也逐步认识到了水资源危机形势，并开始重视这些问题，从制度上、实际工作等方面采取了强有力措施。例如

2、，2011年，我国提出了最严格水资源管理制度的要求，确立了水资源管理的“三条红线”：并于今年1月12日，发布了《关于实行最严格水资源管理制度的意见》，结合实际工作情况，明确了实行此项制度的基本原则、主要目标及具体安排。由于水资源、水环境系统是一个巨大的系统，存在大量的复杂性和不确定性，这对管理决策的有效性会产生影响。因此，在水资源短缺以及水质恶化背景下，结合系统分析优化方法，开展不确定条件下的水资源和水环境管理研究，为区域综合管理决策提供理论依据和技术方法，最终实现经济和环境的协调发展，具有深远的研究意义。1．2研究系统特征辨识1．2．1水资源管理系统中的复杂性和不确定性在开展水资

3、源方面的研究时，人们常常将水资源纳入一个系统中，我们称之为水资源管理系统。实际上，水资源管理系统是异常复杂的，包含开发、输配和利用等众多过程，而且这些过程又会受社会、经济、环境、技术等多方面因素的影响。由于系统的客观复杂性和人们认识的局限性，水资源管理系统中存在着许多不确定性要素，而且要素之间还可能存在复杂的交互关系。这些复杂性和不确定性将会对水资源管理决策的有效性产生很大的影响，因此，进行全方位的辨识对于提高管理水平与效果具有非常重要的意义。水资源管理系统中的不确定性主要表现在以下几个方面：(1)可供利用的水资源量是不确定性的。在水资源管理系统中，可利用的水资源一般来自河流、湖泊

4、等自然水体，由于受降雨、上游来水等不确定性因素影响，水系水量是波动变化的，具有随机性。在输送给用户之前，还可能受分水渠取水、输配过程中水量损失等不确定性因素影响。因此，系统内可利用水资源量也可能是随机不确定的。(2)水资源需求量是不确定性的。不同时期、不同区域、不同用户的水资源需求量也是很难确定的。以农业灌区为例，不同年份的作物种植模式可能会有变化，不同作物的生长期一般是存在差异的，不同生长期对水资源的需求量也是不一样的。同时，受华北电力大学硕士学位论文降雨和蒸发等因素影响，作物的灌溉需水量也不是确定性的。(3)水资源供应和需求之间的关系可能是不确定性的。由于水资源的供应和需求存在

5、时间和空间上的变化，在实际过程中可能存在三种情况：①供水量>需水量，②供水量=需水量，⑨供水量<需水量。情况①可能造成水资源的不充分利用；相反，情况③可能导致水资源短缺。由此可见，水资源的供需关系不是确定性的。(4)其他参数的不确定性。水资源管理是通过对水资源的优化配置实现系统经济收益最大化的过程，由于受多方面因素的影响，水资源管理系统中涉及到的一些经济学参数(如，价格、成本等)，通常是不确定性的。1．2．2水环境管理系统中的复杂性和不确定性随着水危机问题的日益突出，开展水环境管理方面的研究是非常必要的。很显然，水环境管理系统是与自然环境变化和社会经济发展紧密相连的，是一个充满着不

6、确定因素和复杂信息的巨大系统。主要表现在以下几个方面：(1)水体本身的不确定性。作为污染物载体的自然水体由于受气候、土壤、生物和人类活动的影响，水流变化(水文过程)是一个复杂的随机过程【7，81。河段所在位置的地形地貌、河道特征等的不同，可能造成水体流速、水温、压力、pH等参数在时间和空间尺度上的差异，这些不确定因素能够对污染物的迁移、分散、转化、沉降等过程造成很大影响。(2)排污过程的不确定性。水体中的污染物有自然排放和人为排放两种途径。其中，人为排放是主要的排放方式，也是开展污染控制工作的主要对象。按照污染物的空间分布方式，又可具体划分为点源和非点源。由于不同区域经济发展情况不

7、一，水体沿岸的工农业分布也会存在很大差异。即使同一水体的不同河段也可能分布有不同类型的点源和非点源。此外，污染物的排放过程时间分布上也有多种类型，如连续排放、间断排放和瞬时排放等；排放数量分布上又有均匀排放和不均匀排放等现象17j。特别是非点源(如，农业生产导致的污染物排放)，污染物在大面积范围内排放，很难获得详细的入河途径和排放规律。正是由于污染物排放过程中时间和空间上的变化引起了水质状态的动态变化，由此可见，现实中污染物排放过程是异常复杂和不确定的。(3)污染物去