1、第四章 水资源规划的原理与方法,13:20:15,2,水资源规划是对流域或区域内水资源的开发、利用、治理、配置、节约和保护等方面在更高层次上的定量分析和综合集成。,提供了国土资源规划和江河流域规划的水资源基础； 通过水量时空分配调整和水环境的保护，协调防洪除涝、节水灌溉、城镇供水、水力发电、水土保持等专项规划间的关系。,13:20:15,3,第一节 水资源规划的概述,一、水资源规划的概念,就是以水资源利用、调配为对象，在一定区域内为开发水资源、防治水患、保护生态环境、提高水资源综合利用效益而制定的总体措施计划与安排。,主要内容包括：,水资源量与质的计算与评估； 水资源功能的划分与协调； 水资源
2、的供需平衡与水量科学分配； 水资源保护与灾害防治规划； 相应的水利工程规划方案设计及论证。,13:20:15,4,二、水资源规划的类型,（一） 流域水资源规划,对象： 整个江河流域 内容：防洪、灌溉、排涝、发电、航运、供水、养殖、旅游、水环境保护、水土保持等。,第一节 水资源规划的概述,（二） 跨流域水资源规划,对象： 一个以上江河流域 内容：社会经济影响、生态环境影响、可持续性。,13:20:15,5,二、水资源规划的类型,（三） 地区水资源规划,对象： 行政区、经济区、工程影响区 内容：防洪、灌溉、排涝、发电、航运、供水、养殖、旅游、水环境保护、水土保持等（侧重点）。,第一节 水资源规划的
3、概述,（四） 专门水资源规划,对象： 某一专门任务、某一行业 内容：防洪、水力发电、灌溉、城市供水、水资源保护、航运及重大水利工程规划。,13:20:15,6,三、水资源规划的指导思想和原则,（一） 指导思想,水量平衡； 水土平衡； 水盐平衡； 水沙平衡； 水污染与治理平衡； 水投资来源与分配的平衡。,第一节 水资源规划的概述,水土资源匹配问题； 重要矿产资源、文物淹没问题； 林草地用水、生态环境持续问题。,13:20:15,7,三、水资源规划的指导思想和原则,（二） 规划应遵循的基本原则,社会经济发展与生态环境保护兼顾的原则； 以水资源合理配置为中心原则； 按社会主义市场经济规律办事的原则；
4、 节流与开源并举的原则； 实事求是、量力而行的原则； 指导思想全面转变的原则。,第一节 水资源规划的概述,13:20:15,8,一、水资源规划的科学基础和方法要点,水资源规划、方法论、三个层次：,哲学层次 （解决基本价值观问题） 经济学层次 工程学层次,第二节 水资源规划的基本理论及步骤,13:20:15,9,一、水资源规划的科学基础和方法要点,（一） 水资源规划的科学基础,水文学基础,第二节 水资源规划的基本理论及步骤,13:20:15,10,一、水资源规划的科学基础和方法要点,（一） 水资源规划的科学基础,经济学基础,第二节 水资源规划的基本理论及步骤,13:20:15,11,一、水资源规
5、划的科学基础和方法要点,（一） 水资源规划的科学基础,工程学基础,第二节 水资源规划的基本理论及步骤,13:20:15,12,一、水资源规划的科学基础和方法要点,（一） 水资源规划的科学基础,环境学基础,第二节 水资源规划的基本理论及步骤,13:20:15,13,一、水资源规划的科学基础和方法要点,（一） 水资源规划的科学基础,运筹学基础,第二节 水资源规划的基本理论及步骤,13:20:15,14,一、水资源规划的科学基础和方法要点,（二） 水资源规划方法要点,以发展过程中的水资源演变为出发点 以流域为对象的整体研究 以水循环为基础的现状整体评价 以水资源合理配置为中心的总体规划模型体系 水资
6、源合理配置的多层次多目标群决策方法,第二节 水资源规划的基本理论及步骤,13:20:15,15,一、水资源规划的科学基础和方法要点,（二） 水资源规划方法要点,基于环境和生态需水的水资源可利用量确定 基于边际成本代替的工程可供水量分析 数学模型与水资源管理信息系统 数字化流域建设,第二节 水资源规划的基本理论及步骤,13:20:15,16,一、水资源规划的科学基础和方法要点,（三） 规划分区与规划水平年,规划分区 规划水平年,第二节 水资源规划的基本理论及步骤,13:20:15,17,二、水资源规划的目标和任务,2002年水资源综合规划技术大纲提出的目标：,为我国水资源可持续利用和管理提供规划
7、基础，要在进一步查清我国水资源及其开发利用现状、分析和评价水资源承载能力的基础上， 根据经济社会可持续发展和生态环境保护对水资源的要求，提出水资源合理开发、优化配置、高效利用、有效保护和综合治理的总体布局及实施方案， 促进我国人口、资源、环境和经济的协调发展，以水资源可持续利用支持经济社会可持续发展。,第二节 水资源规划的基本理论及步骤,13:20:15,18,二、水资源规划的目标和任务,水资源规划中，目标可分为：,兴利目标 治理目标,第二节 水资源规划的基本理论及步骤,水资源规划的目标具有多重性等特点。,水资源规划的一般任务和内容：,进行“水资源调查评价、水资源开发利用情况调查评价、需水预测
8、、节约用水、水资源保护、供水预测、水资源配置、总体布局与实施方案、规划实施效果评价”。,13:20:15,19,三、水资源规划的步骤与程序,第二节 水资源规划的基本理论及步骤,13:20:15,20,三、水资源规划的步骤与程序,第二节 水资源规划的基本理论及步骤,分区时要考虑的因素：,地形地貌； 不同的行政区应该划在不同的分区（完整性）； 不同的河流水系应该分开，同时要参照供水系统，尽可能不要把完整的供水系统一分为二。,区域划分,分区时要注意的问题：,要求精度越高，分得越细； 根据原有工作基础，确定分区详略； 多方论证比较，多次反复，确定最优。,13:20:15,21,三、水资源规划的步骤与程
9、序,第二节 水资源规划的基本理论及步骤,基本资料包括：,社会经济资料； 水文资料； 地质资料； 水资源开发利用资料； 地形地貌资料。,搜集资料,13:20:15,22,三、水资源规划的步骤与程序,第二节 水资源规划的基本理论及步骤,地质资料包括：,土壤岩性； 给水度； 渗透系数； 地下径流模数。,搜集资料,13:20:15,23,三、水资源规划的步骤与程序,第二节 水资源规划的基本理论及步骤,水资源开发利用现状资料包括：,水源工程状况； 工程规模； 各年实际供水量。,搜集资料,地形地貌资料：,是用于规划的基础资料，常以地形图形式给出，是规划水源工程、确定引水线路所必需的。,13:20:15,2
10、4,三、水资源规划的步骤与程序,第二节 水资源规划的基本理论及步骤,水文资料包括：,流域内各雨量站或主要雨量站的历年逐月降雨量、蒸发量。 各条河流主要控制站的实测径流量。 各条河流主要控制站的天然径流量。 历年地下水资源量。,搜集资料,13:20:15,25,三、水资源规划的步骤与程序,第二节 水资源规划的基本理论及步骤,水文资料可靠性检查的常用方法：,绝对值法； 三年滑动平均法； 双累积曲线法。,水文资料的可靠性检查,绝对值法,13:20:15,26,图4-2 A、B两水文站年径流量柱状图,（时间）,三年滑动平均法,13:20:15,27,图4-3 某站降雨量过程线与三年滑动平均过程线对照,
11、Ji=(Mi+Mi-1+Mi-2)/3,J=Y(T),双累积曲线法,13:20:15,28,图4-4 水文数据双累积曲线,13:20:15,29,一、水资源规划的系统分析方法与优化技术,（一）水资源系统分析方法,凡是在一定环境下，为实现某一目标，由若干相互联系、相互制约、相互作用的因素（或部分）而组成的集合体就称为系统。,第三节 水资源规划方法,系统方法,普里高津-耗散结构理论（混沌 有序） 哈 肯-协同论 查 德-模糊数学 邓 聚 龙-灰色系统理论,13:20:15,30,一、水资源规划的系统分析方法与优化技术,（一）水资源系统分析方法,系统分析方法内容：,第三节 水资源规划方法,确定系统目
12、的和目标； 建立系统数学模型； 实施模拟和优化技术； 进行分析、综合和评价； 作出选择方案的满意决策。,13:20:15,31,一、水资源规划的系统分析方法与优化技术,（一）水资源系统分析方法,水资源系统的几个主要特点：,第三节 水资源规划方法,（1）水资源开发利用的目标或目的可能有一个或多个；目标的层次有高低主次之分。 （2）水资源系统各分系统有相互关联、相互依赖、相互制约的关系。 （3）对采用的数学工具要求较高。 （4）需要多学科的综合。,13:20:15,32,一、水资源规划的系统分析方法与优化技术,（一）水资源系统分析方法,水资源系统分析的步骤：,第三节 水资源规划方法,分析问题，明确
13、目的，确定目标； 建立数学模型； 求解数学模型并检验； 决策方案检验； 研究计划实施。,13:20:15,33,一、水资源规划的系统分析方法与优化技术,（二）水资源规划优化技术,数学模型,第三节 水资源规划方法,模拟技术,优化技术,求解系统目标函数最优,13:20:15,34,一、水资源规划的系统分析方法与优化技术,（二）水资源规划优化技术,数学模型是真实系统的抽象，是描述和表示真实系统行为的数学方程组。其作用：,第三节 水资源规划方法,揭示问题的不同方面 识别系统结构、组成元素间与环境间的函数关系 确定其有效性和约束条件 指明为定量分析需要收集的资料和数据,13:20:15,35,一、水资源
14、规划的系统分析方法与优化技术,（二）水资源规划优化技术,最优化模型和模拟模型,第三节 水资源规划方法,模拟模型不是一种优化技术。,13:20:15,36,一、水资源规划的系统分析方法与优化技术,（二）水资源规划优化技术,确定性模型和非确定性模型,第三节 水资源规划方法,确定性模型，是指模型中的所有参数和变量以及模型结构都视为是确定的，从而建立的数学模型。如常系数线性规划模型。,四类不确定性表现形式：,偶然性； 模糊性； 灰色性； 未确知性。,13:20:15,37,一、水资源规划的系统分析方法与优化技术,（二）水资源规划优化技术,静态模型和动态模型,第三节 水资源规划方法,静态模型，是不考虑时
15、间因子所建立的模型。 动态模型，把时间因子作为变量所建立的模型。,13:20:15,38,一、水资源规划的系统分析方法与优化技术,（二）水资源规划优化技术,集中参数模型和分布参数模型,第三节 水资源规划方法,集中参数模型是把一个系统单元看成一个整体，忽略其内部活动，而只注意其输入与输出信息；,分布参数模型，表示的过程是发生在空间的每一个点上，不能像集中参数模型那样把系统看成是集中单元的一种相互连接。,13:20:15,39,一、水资源规划的系统分析方法与优化技术,（二）水资源规划优化技术,线性模型和非线性模型,第三节 水资源规划方法,13:20:15,40,二、水资源规划模型的一般形式,（一）
16、水资源规划管理模型的数学表达式,第三节 水资源规划方法,13:20:15,41,二、水资源规划模型的一般形式,（二）水资源规划管理模型的组成,决策变量； 目标函数； 约束条件。,第三节 水资源规划方法,均衡约束； 水量约束； 水质约束； 水位约束； 经济约束。,（三）水资源规划管理模型的分类,13:20:15,42,三、水资源规划模型的建立,（一）管理问题的确定,确定规划管理目标； 确定规划管理区范围； 选定规划管理期限。,第三节 水资源规划方法,（二）建立水资源系统的状态模拟模型水资源系统的模型化,13:20:15,43,三、水资源规划模型的建立,（三）建立水资源规划管理模型水资源系统的最优
17、化,嵌入法（embeding method）； 响应矩阵法(method of response matrix)。,第三节 水资源规划方法,参见P159-161,13:20:15,44,四、水资源管理模型的求解方法,（一）线性规划法(linear programming),求解方法：单纯形法,第三节 水资源规划方法,参见P161-163,13:20:15,45,四、水资源管理模型的求解方法,（二）动态规划法 (dynamic programming),第三节 水资源规划方法,参见P163-166,13:20:15,46,四、水资源管理模型的求解方法,（三）多目标规划法 (multiobject
18、ive programming),第三节 水资源规划方法,参见P166-169,13:20:15,47,四、水资源管理模型的求解方法,（三）多目标规划法 (multiobjective programming),第三节 水资源规划方法,参见P166-169,求解方法：,化多目标为单目标法,（1）权重法 （2）约束法 （3）乘除法 （4）目标规划法,逐步法,13:20:15,48,五、水资源规划方案决策分析方法-层次分析法,第三节 水资源规划方法,层次分析法(analytical hierarchy process)：,该方法是把一个复杂问题表示为有序的递阶层次结构，通过人们的判断，对备选方案的优劣进行排序。基本原理和运算步骤：,13:20:15,49,五、水资源规划方案决策分析方法-层次分析法,（一）建立系统的层次结构模型 （二）构造判断矩阵层次单排列 （三）计算权重 （四）判断矩阵的一致性及其检验 （五）层次总排序,第三节 水资源规划方法,参见P170-172,13:20:15,50,六、水资源规划实例分析,自学。参见P173-181,第三节 水资源规划方法,
