水资源系统分析

水资源开发利用的研究手段

水资源系统分析用系统分析的方法研究解决水资源的规划、设计、运用和管理等问题，并提出合理的有效方案，水资源系统是指定区域内在水文、水力和水利上互有联系的各种水体和有关水利工程所构成的综合体，它具有紧密的整体关系和地区特色，水资源开发、规划的综目的是促进国民经济发展，改善环境质量。

简介

水资源系统分析是采用最优化、模拟等手段，使系统状态最优（综合经济效益最大），不利影响如洪涝灾害损失、环境污染最小。水资源系统分析针对概化的水资源系统，在确定的目标函数和一系列约束条件下，选择不同的方法求得最优解。常用的方法有：静态规划或动态规划；线性规划或非线性规划；确定性或随机性模型。根据不同的需要有：单目标规划或多目标规划，此外还有不同类型的谱系化模型等。

在水资源规划或水资源管理中，研究一个流域或地区内各种水源与水利水电工程措施间的相互关系，以取得最大综合经济效益的途径。是水资源开发利用的近代研究手段之一。

水资源系统

是流域或地区范围内在水文、水力和水利上互有联系的各水体（如河流、湖泊、水库、地下水等）和有关工程建筑所构成的综合体。一个复杂的水资源系统往往是一个包含有多个水体和工程单元（如电站、闸坝等）、多种开发目标 (如防洪、发电、灌溉和航运等)、多种约束(如地质地形条件、河道安全泄量和水质要求等)和多种影响 (政治、经济、社会和生态等)的流域系统。水资源系统一般特性有：①社会政治属性。水是人民生活和社会生产不可缺少的自然资源。随着社会经济的发展对水的需求不断增长，有限的水资源的开发管理涉及国民经济很多部门的利益和发展要求，影响社会环境甚至生态平衡；它关系到国计民生，历来都被认为是全社会的共同责任。水资源分布的地域范围有时与行政区划界线不一致，往往跨区、跨省甚至跨国，存在管理权限、效益得失等矛盾，也必须从政治、政策上加以协调。②经济属性。水资源开发利用和治理目标有防洪、灌溉、水力发电和航运等多目标和综合开发的目的，其中取得最大经济效益常是它的最终目标。③水文特性。主要指水资源系统中水文现象的循环特性、随机特性和异常情况下的跃变特性等。水文现象有规律的变化，决定了水资源管理运行中各种周期（多年、年、季或日）的径流调节；水文现象的随机变化，可使水资源系统的规划和运行带有一定的不确定性和风险；而水文异常现象的出现（如特旱、特涝）又使系统的管理需要考虑非常情况下的应变措施。

特征

水资源系统的特性还在于它具有十分紧密的整体关系和地区特色。河流、水库、湖泊、地下水等各种水体间和河流的上下游、干支流间常具有一定的水力联系；水资源的多目标的开发和综合利用会形成一定的水利联系；水资源开发利用受到自然地理和人类社会影响各种条件的相互制约；水资源系统的开发利用要求取得最大经济效益的综合目标；这一切使水资源和水利水电各种工程措施构成一个有机整体。此外，由于不同地区水资源分布、水文和社会经济条件千差万别，水资源系统又具有不同的地区特点。

系统分析方法

主要内容

系统分析的主要内容是：①水资源系统的基本输入。包括径流和需求等各种基本资料及其时空变化的定量描述。②系统的功能。在规划设计阶段是协调、权衡和综合平衡开发系统中的各开发目标与水利工程各组成单元设计参数间的关系，使系统的整体的开发利用达到最优；在管理运行阶段是研究已建系统的水量、水能和水质的利用、控制和调度；③系统的输出。由前面的研究分析，最后得出各种工程的种类、规模、布局及其运行方式等研究成果。

主要环节

系统分析的主要环节是对概化后的水资源系统建立某种数学模型，包括建立目标函数和一些约束条件方程。然后根据数学模型的特性 (线性或非线性、确定性或随机性、静态或动态、单目标或多目标),选择各种不同的优化技术求解数学模型。在建立和求解数学模型时，一般以某种最优化准则（如经济总效益最大，不利影响最小）出发来选定系统中各建设项目及其地点，确定各工程的规模和设计参数，拟定系统所服务的各部门的供水、供电等数量和水质。对于已建系统则拟定某种准则下的联合运行的最优策略，使系统的利用效益最大和不利影响如洪涝灾害损失、环境污染影响最小。

系统分析的主要途径有解析法和模拟法两种。解析法常用的有数学规划法、古典最优化法、梯度法等；模拟法指把水利系统输入、输出和系统各单元之间的有机联系以数学式表达，然后在电子计算机上直接模拟计算各种方案下的系统效益，最后比较、权衡选定最优的开发方案或运行策略。

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