基于系统动力学的水资源供需系统模拟分析.pdf

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1、第4l卷第3期人民长江Vo1．41．No．32010年2月YangtzeRiverFeb．，2010文章编号：1001—4179(2010)o3—0038—04基于系统动力学的水资源供需系统模拟分析何力，刘丹，黄薇(长江科学院水资源所，湖北武汉430010)摘要：水资源供需系统涉及经济社会、生态环境等诸多方面。对其进行模拟，预测其发展趋势，是进行经济社会发展规划和水资源合理配置的重要基础。在综合考虑水资源需求、水资源供给、非常规水源利用、南水北调供水、城市水价等因素的情况下，利用系统动力学方法(SD)模拟邯郸市2005～2030年

2、水资源供需系统。依据模拟结果，提出了邯郸市解决水资源供需矛盾、优化水资源配置的建议。关键词：系统动力学；水资源供需系统；模拟；优化配置中图法分类号：TV21文献标志码：A水资源供需系统涉及经济社会、生态环境、水资源2005～2030年水资源供需系统，研究南水北调工程供供给等诸多方面，各因素之问相互影响、相互制约，存水后邯郸市水资源供需情势，为缓解邯郸市水资源供在着复杂的反馈关系，是一个完整的系统。系统动力需矛盾、优化配置水资源提供参考。学(systemdynamics，简称SD)是一种将结构、功能和l系统动力学建模过程历史相结合，

3、以反馈控制理论为基础，借助计算机进行模拟仿真而定量地研究高阶次、非线性、多重反馈复杂水资源供需系统的变量比较多，各变量之间存在时变系统的系统分析理论和方法，是研究具有复杂反着复杂的反馈关系，其系统动力学建模过程如下：馈关系系统的重要方法。其本质是带时滞的一阶微分(1)系统分析。确定建模目的，通过对某地各区方程组，可作为实际系统，特别是社会、经济、生态等复特定时间内水资源供需系统模拟，为水资源规划和水杂大系统的“实验室”，是研究水资源系统的重要方法资源配置提供依据；划定系统边界，一般以某个行政单之一，。位所辖区域为空间边界，以模拟期

4、为时间边界。系统动力学在水资源承载力、需水量预测、水资源(2)结构分析。变量定义，确定流位变量和流率供需平衡分析等方面应用广泛，但存在系统结构变量；进行反馈结构分析。系统动力学的主要变量有：不完整、反馈回路断裂的问题，影响系统模拟效果。本表示积累效应的变量称为流位变量(L)；表示积累效文在前人研究的基础上，综合考虑水资源需求、水资源应变化快慢的速度变量称为流率变量(R)；从积累效供给、非常规水源利用、南水北调工程供水、城市水价应变量到变化速度变量及变化速度之间的中间变量称调整等因素，利用系统动力学方法建立邯郸市统筹经为辅助变量(』

5、4)。水资源供需系统中的流位变量包济社会发展需水和生态环境需水、统筹本地水源供水括各次产业增加值、用水定额、各种水源供水量、人口、量和调水量、统筹常规水源供水和再生水利用的完整节水灌溉面积等，流率变量是流位变量的增加量，其它水资源供需系统模型。利用该模型仿真模拟邯郸市变量则为辅助变量。水资源供需系统的主要反馈环收稿日期：2009—11—30基金项目：国家“十一五”科技支撑计划重大项目(2006BAB04A15)；水利部江湖治理与防洪重点实验室开放基金资助项目(R2007一O4)作者简介：何力，男，硕士研究生，主要从事水文水资源方面

6、的研究。E～mail：hell一18@163．corn第3期何力，等：基于系统动力学的水资源供需系统模拟分析39为：经济社会发展一经济社会发展需水一供需差抑制二、三产业需水量增加。一一经济社会发展。(4)生态环境需水量以生态环境基本需水量表(3)建立模型、方程，构建因果关系图和系统流示，即为了保证城市绿化用水及河道、湖泊、湿地等基图。方程的主要约束条件为供水量约束条件、经济社本水面的存在而必须满足的水量，这部分水量不是保会发展约束条件、用水定额约束条件。证河道、湖泊、湿地等水域具有正常生态功能的完全水(4)模型试验。模型调试、检验

7、，模型检验包括直量。返还生态环境的水量主要由城市达标排放到生态观、运行和一致性检验。环境中的废污水量、地下水供水量小于多年平均年可(5)模型应用与政策实验。开采量的水量、地表水供水量小于多年平均地表水量、生态环境基本需水量4部分组成。2建立模型2．2．2供水系统2．1邯郸市概况供水系统主要由地表水、地下水、调水量、再生水邯郸市位于河北省南部，属暖温带半湿润半干燥等组成。邯郸市现状年主要以地下水供水为主，地下大陆性季风气候区，多年平均降水量558．8mm，人均水严重超采；地表水总量相对较大，现状年开发利用量水资源量152m；多年平均

8、当地地表水资源量6．21亿较小，南水北调工程通水后，岳成水库向天津市供水量m，多年平均地下水资源量12．68亿m，全市不重复会减少，地表水可开发利用量增加；现状年废污水利用计算水资源总量l6．71亿m；地下水供水占总供水量率较低，根据《邯郸市废污水