1、水资源规划及利用的国内外现状及未来发展趋势大学 学院 1 班 学号：2中文摘要随着世界各国经济的快速发展和人口的急剧增加，全球性水危机从出现到变得日益严重，已经引起人们的普遍关注。在我国，洪涝灾害、干旱缺水、水生态环境恶化等水问题，已经成为严重威胁社会经济可持续发展的制约因素。近年来，生产、生活需水量不断增长，而水污染、用水浪费与水资源短缺并存，加剧了供需水矛盾，亦导致了一系列的社会经济、生态环境问题。上世纪 90 年代初，我国水资源出现严重短缺、水污染不断加重，水资源优化配置的概念在此背景下被明确提出，并逐步应用到水资源的规划与管理中，目前仍处在发展阶段。传统的水资源配置存在强调开发利用而忽
2、视环境保护、强调节水而忽视高效、注重缺水地区的水资源优化配置而忽视水资源充足地区的用水效率的提高、突出水资源的分配效率而忽视行业内部用水合理性等问题，影响了区域经济的发展和水资源的可持续利用。水资源优化配置研究，特别是新理论和新方法的研究，显得尤为迫切。本文在阅读文献、总结分析当前研究成果的基础上，试图对水资源优化配置的理论及应用，从面向可持续发展的角度进行探索研究。【关键词】水资源 规划管理 可持续利用 数学模型3【Abstract】With the rapid development of the world economy and the rapid increase of popula
3、tion, global water crisis from appear to become increasingly serious, has aroused peoples attention. In our country, the flood disaster, dry, water ecological environment deterioration water problems, has become a serious threat to sustainable social and economic factors restricting the development
4、of. In recent years, the production, the water of life is constantly increasing, and water pollution, waste water and water shortages coexist, increased the water supply and demand contradiction, also led to a series of social and economic, ecological environment problems.In the 1990 s, the water re
5、source in China appear serious shortage, water pollution worse, the concept of the optimal allocation of water resources in this context is put forward, and gradually applied in water resources planning and management, Still in the development stage. The traditional emphasis on development and utili
6、zation of water resources allocation and neglect environmental protection, emphasize the water saving and ignore efficiency, pay attention to the optimal allocation of water resources shortage region and ignore the water resource sufficient area to enhance the efficiency of the allocation of water r
7、esources, outstanding efficiency and neglected the industry problems such as water inside the rationality, the impact of the regional economic development and sustainable use of water resources. Optimal allocation of water resources research, especially new theories and new method is particularly ur
8、gent.In this paper, summarizes and analyzes the current reading literature based on the achievement of research, attempts to optimal allocation of water resourcesThe theory and application, from the point of sustainable development to explore research.【Key Words】Water resources,Unbalance,The sustain
9、able utilization,Mathematical model4目录中文摘要 .2【Abstract】 .3引言 .5第一章 绪论 .61.1 研究背景及意义 .61.1.1 水资源的概念 .61.1.2 水问题及其社会影响 .61.2 全球水资源分布概况 .61.3 水资源规划的研究意义 .8第二章 国内外水资源利用现状 .102.1 传统水资源利用现状 .102.2 非传统水资源利用现状（替代水资源） .112.2.1 雨水利用 .112.2.2 城市污水资源化 .132.2.3 海水开源 .14第三章 水资源利用规划现状 .153.1 水资源规划的概念 .153.2 对水资源可持
10、续利用规划理解 .153.3 水资源可持续利用须遵循的原则 .163.4 水资源可持续利用规划评价指标 .16第四章 水资源规划和可持续利用中存在的问题及改善措施 .174.1 水资源可持续利用中存在的主要问题 .174.2 改善措施 .18第五章 水资源规划方法 .195.1 水利规划常用优化方法 .195.2 线性规划 .205.3 动态规划 .215.4 多目标规划 .215.5 智能算法 .215.6 应用前景及展望 .22第六章 结语与展望 .22参考文献 .235引言水，是人类赖以生存和发展的不可缺少的宝贵资源，是支撑可持续发展的基础条件之一。随着世界各国经济和人口的增长，水资源的
11、需求量不断增加，水资源短缺已经成为全球性问题。联合国在 1997 年对世界淡水资源的全面评价报告中指出:“缺水问题将严重地制约 21 世纪经济和社会发展，并可能导致国家间的冲突。 ”我国属于水资源短缺的国家，人均水资源占有量仅为世界人均占有量的四分之一。近年来，随着我国人口的不断增长、城市化进程的加快和社会经济的高速发展，水资源需求量和排放的废污水量急剧增加，在出现水资源短缺的同时，水生态环境也承受着巨大的压力。日益严重的水污染和普遍存在的用水浪费，更加剧了水资源的短缺和水供需矛盾，水问题已经成为制约我国绝大部分地区社会经济可持续发展的主要因素之一。合理开发利用水资源、实现水资源的优化配置，是
12、我国实施可持续发展战略的根本保障。水资源优化配置是资源水利的核心，其最终目的就是实现水资源的可持续利用，保证社会经济、资源、生态环境的协调发展。国外对水资源优化配置问题的研究较早，我国起步较晚，但发展很快。上世纪 90 年代，在出现水资源短缺、水污染不断加重的背景下，水资源优化配置引起高度重视，但总的来讲，由于研究历史比较短，水资源优化配置的理论体系尚不完善，目前仍处在发展之中。传统的水资源配置存在强调开发利用而忽视环境保护、强调节水而忽视高效、注重缺水地区的水资源优化配置而忽视水资源充足地区的用水效率的提高、突出水资源的分配效率而忽视行业内部用水合理性等问题，影响了区域经济的发展和水资源的可
13、持续利用。因此，水资源优化配置新理论和新方法的研究，显得尤为迫切。6第一章 绪论水资源是自然界的可再生资源，水资源的利用在时间上是无限的可谓用之不竭，而在数量上却是有限的并非取之不尽。本章从多角度阐述水资源规划问题提出的背景和研究意义，并对国内外的研究历史和现状进行综述，最后指明本文的主要研究内容。1.1 研究背景及意义1.1.1 水资源的概念地 球 上 目 前 和 近 期 人 类 可 直 接 或 间 接 利 用 的 水 ， 是 自 然 资 源 的 一 个 重 要 组成 部 分 。 天 然 水 资 源 包 括 河川径流、 地 下 水 、 积 雪 和 冰川、 湖 泊 水 、 沼泽水、海 水 。
14、按 水质 划 分 为 淡 水 和 咸 水 。 随 着 科 学 技 术 的 发 展 ， 被 人 类 所 利 用 的 水 增多 ， 例 如 海 水 淡 化 ， 人 工 催 化 降 水 ， 南 极 大 陆 冰 的 利 用 等 。 由 于 气 候 条 件 变 化 ，各 种 水 资 源 的 时 空 分 布 不 均 ， 天 然 水 资 源 量 不 等 于 可 利 用 水 量 ， 往 往 采 用 修 筑水 库 和 地下水库来 调 蓄 水 源 ， 或 采 用 回 收 和 处 理 的 办 法 利 用 工 业 和 生 活 污 水 ，扩 大 水 资 源 的 利 用 。 与 其 他 自 然 资 源 不 同 ， 水 资
15、 源 是 可 再 生 的 资 源 ， 可 以 重 复多 次 使 用 ； 并 出 现 年 内 和 年 际 量 的 变 化 ， 具 有 一 定 的 周 期 和 规 律 ； 储 存 形 式 和运 动 过 程 受 自 然 地 理 因 素 和 人 类 活 动 所 影 响 。1.1.2 水问题及其社会影响虽 然 地 球 71%表 面 覆 盖 的 是 水 ， 但 是 其 实 淡 水 资 源 只 占 了 地 球 总 水 量 的 2%左右 ， 而 可 被 人 类 利 用 的 淡 水 总 量 只 占 地 球 上 总 水 量 的 十 万 分 之 三 ， 占 淡 水 总 蓄量 的 0。 34%。 由 此 可 见 ，
16、地 球 上 可 被 利 用 的 水 并 没 有 人 类 想 象 的 那 么 多 ， 如 果让 它 们 继 续 遭 到 人 类 的 摧 残 ， 早 晚 有 一 天 ， 它 会 消 失 的 。1.2 全球水资源分布概况我国水资源总量不算少。全国冰川多年平均地表径流量为 2.64 万亿 m，约相当于全球年径流总量的 5.6%，与世界各国相比，少于巴西、苏联、加拿大、美国、印尼，而居世界第六位。但按人口平均占有水量却比较低，每人每年平均占有2700m，只相当于世界人均占有量 10800m的四分之一，低于世界大多数国家。我国每亩耕地平均占有量 1753m，也低于世界每亩耕地平均占有水量 2363m。 （
17、见7表一）我国水资源在分布上有如下特点：（1）各地区降水受季风气候影响显著我国地处亚欧大陆东侧，跨越高、中、低三个纬度区，季风特点十分显著。夏秋受太平洋和印度洋的湿润气流影响，降水较多。冬春受亚欧大陆中心和蒙古高原干冷气团的控制，降水较少。在自然地理特点上，我国地势西高东低，东部和南部濒临海洋，气候湿润降水多；西北内陆受高原和山脉阻挡，季风难于深入，气候干燥，降水少。表 1.国内外年径流量、人均水量、亩均水量统计表项目国家世界总计巴西 苏联 加拿大 美国 印尼 中国 印度 日本年径流量（万亿m）47.00 5.19 4.71 3.12 2.97 2.81 2.64 1.78 0.42人均水量（
18、万 m）1.08 4.22 1.78 13.0 1.35 1.90 0.27 0.26 0.36每亩耕地占有量（m ）2363 10701 1358 4471 1046 13192 1753 721 6462（2）水资源地区分布不平衡我国外流河水系面积占全国面积 65%，而水量却占 95.5%；内陆河水系面积占全国面积 35%，而水量只占 4.5%。长江流域以及长江以南水系耕地面积占全国面积 32.9%，而径流量却占 57.2%；黄河、淮河、海河三大流域径流量只占全国6.1%，而耕地面积却占全国 36.8%。（3）年内分配上极不均匀，年际变化也很大全国各地降水，几乎一半到三分之二集中在夏季，且
19、多以暴雨形式出现，这就是我国历史上水旱灾害出现频繁，农业生产极不稳定的主要原因。（4）地下水资源分布广泛我国地下水资源分布很广，但与地表水资源一样，地区分布上也不平衡。72%左右的地下水资源分布在地表水资源丰富的地区，地表水资源不足的华北地区仍然是地下水资源最少的地区，其地下水资源只占全国 7.3%。81.3 水资源规划的研究意义在目前人类社会要求实行可持续发展、我国水利积极向“资源水利”转变的大环境下，面对全球出现的水资源危机，尤其是我国水资源短缺、水供需矛盾突出、水生态环境恶化等严峻的水资源形势，着眼于解决水资源问题，实现水资源的可持续利用，以促进社会经济的可持续发展，人们提出了水资源优化
20、配置的课题。根据配置的范围、对象和规模的不同，水资源优化配置可分为灌区水资源优化配置、城市水资源优化配置、流域水资源优化配置和区域(经济区)水资源优化配置等几种类型。本文要探索的主要内容就是面向可持续发展的区域水资源优化配置。所谓面向可持续发展的水资源优化配置，就是以可持续发展战略为指导思想，运用系统分析理论与优化技术，将区域有限的水资源在各子区、各用水部门间进行最优分配，从而获得社会、经济、环境协调发展的最佳综合效益。其研究意义在于:(l)促进水资源的合理有效利用水资源优化配置没有增加供水量，也没有减少需水量，但它却使总体效益最大化。这是因为水资源优化配置是以综合效益最大为目标，利用优化方法
21、和技术，通过产业结构调整，减少水资源单耗量大的用水部门的占有量，将节省下来的水资源用于水资利用率高、单耗小、综合效益高的用水部门，从而使水资源得到合理有效利用。水利部汪恕诚部长在“水权和水市场”的讲话中指出，通过水资源优化配置提高水资源利用效率、实现水资源的可持续利用，是 21 世纪我国水利工作的首要任务 196 汪恕诚.水权和水市场谈实现水资源优化配置的经济手段水电能源科学，2001.19(l)。(2)促进社会一经济一资源一环境的协调发展发展是永恒的主题，片面的经济增长并不一定意味着发展。经济增长型的水资源配置方式，虽然取得了经济的迅速增长，但却带来了生态破坏和环境污染，对人类的生存发展构成
22、了威胁。只有社会、经济、资源、环境相互协调的发展才是最佳的发展模式。面向可持续发展的协调型水资源配置方式，是在保护生态环境的同时，促进经济增长和社会繁荣，从而保证可持续发展的实现。(3)促进工程水利向资源水利的转变前已述及，资源水利的核心是水资源优化配置。水资源优化配置是缓解水资源供需矛盾的最经济、最快速的方法，研究水资源优化配置问题就是探索资源水利的重要技术手段，同时，它还使科学技术渗透到水资源管理工作中，提高管理者的科学意识和管理水平，促进工程水利向资源水利转变。9(4)促进大系统多目标优化理论与方法的探讨区域水资源系统是一个复杂的大系统，优化配置模型是一个多目标非线性的优化模型。线性规划
23、、动态规划等传统方法受到了问题复杂程度的限制，而新近发展起来的智能优化算法(遗传算法、神经网络、禁忌搜索等)为解决复杂优化问题提供了新的思路和手段。探讨智能优化算法在水资源系统中的应用，对于促进这些算法的实际应用以及为解决复杂大系统问题积累经验，具有重要意义。(5)对其他资源的分配问题有一定的参考价值水资源是自然资源之一，任何资源都具有一定的价值和使用价值，却又受到一定量的限制，其他资源同样存在着合理有效分配的问题，资源优化配置问题有一定的相似性和差异性，水资源优化配置模型及其算法，对于解决其他资源的配置问题有一定的参考价值。在目前人类社会要求实行可持续发展、我国水利积极向“资源水利”转变的大
24、环境下，面对全球出现的水资源危机，尤其是我国水资源短缺、水供需矛盾突出、水生态环境恶化等严峻的水资源形势，着眼于解决水资源问题，实现水资源的可持续利用，以促进社会经济的可持续发展，人们提出了水资源优化配置的课题。根据配置的范围、对象和规模的不同，水资源优化配置可分为灌区水资源优化配置、城市水资源优化配置、流域水资源优化配置和区域(经济区)水资源优化配置等几种类型。本文要探索的主要内容就是面向可持续发展的区域水资源优化配置。所谓面向可持续发展的水资源优化配置，就是以可持续发展战略为指导思想，运用系统分析理论与优化技术，将区域有限的水资源在各子区、各用水部门间进行最优分配，从而获得社会、经济、环境
25、协调发展的最佳综合效益。10第二章 国内外水资源利用现状2.1 传统水资源利用现状建国三十余年来，全国共整修各种堤坝十六万多公里，疏浚整治了各级河道，开辟了各类入海排洪道，兴修了数以万计的大中小型蓄水、引水与提水工程。控制了江河的一部分水量，为除害兴利创造了条件。目前为国民经济各部门每年提供的水量为 4767 亿 m，占总共用水量 89.6%；地下水 496 亿 m，占总用水量10.4%。世界各国水资源开发利用率一般为 2030%，西德最高，达 38%，美国达 21%。我国水资源开发利用程度各地很不平衡。南方多水地区利用程度较低，长江流域 16%，珠江流域 15%，江西省 14%，浙闽沿海诸河
26、不到 4%，西南诸河则不到1%。北方少水地区水资源开发利用程度都比较高，海河流域 67%，辽河流域 68%，淮河流域 73%，黄河流域 39%，内陆河 32%。目前我国年总用水量，与世界各国相比，仅次于美国，居世界第二位。但按人口平均的用水量只有 491m/人，低于美国、加拿大、苏联、墨西哥、意大利、日本、法国、印度，居世界第九位。我国用水组成是:工业用水占 11.0%，农业用水占 86.3%，生活及其他用水占2.7%。近年来，一些工业发达国家的用水组成发生了很大变化，即工业用水所占比重越来越大，加拿大工业用水占总用水量 81.5%，美国占 43.5%，法国占41.2%，苏联占 36.0%（见下表二） 。表 2.国内外用水量统计对比表国家 美国 加拿大 苏联 墨西哥 意大利 日本 法国 印度 中国年份 1975 1968 1968 1970 1970 1965 1970 1969 1979年总用水量（亿m）6237 229 2204 468 430 695 340 3237 4767人均用水量（m/人） 2340 229 2204 468 430 695 340 3237 4767工业用水占% 43.5 81.5 36.0 5.2 19.0 18.3 41.2 0.8 11.0
