【摘要】本文在認(rèn)識(shí)到灌區(qū)水資源優(yōu)化配置的理論和原則的基礎(chǔ)之上，根據(jù)灌區(qū)水資源開發(fā)和利用所面對(duì)的主要問題，對(duì)灌區(qū)水資源優(yōu)化配置和對(duì)現(xiàn)狀的研究進(jìn)行了深入的探討，指出目前灌區(qū)對(duì)有限水資源優(yōu)化配置過程中還存在的諸多問題，并對(duì)今后水資源合理配置的發(fā)展趨勢(shì)加以展望。
【關(guān)鍵詞】灌區(qū)優(yōu)化配置問題
水資源配置是依據(jù)實(shí)際情況的不斷變化所進(jìn)行的實(shí)時(shí)優(yōu)化控制過程，同時(shí)也是動(dòng)態(tài)水資源配置過程。動(dòng)態(tài)過程主要表現(xiàn)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展對(duì)水資源需求量和供水量在時(shí)間上的兩個(gè)動(dòng)態(tài)變化過程。
水資源優(yōu)化配置以水資源的承載能力為基礎(chǔ)，對(duì)存在形式不同的有限水資源加以科學(xué)配置，保證有限的水資源發(fā)揮出最大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，使得可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略穩(wěn)步進(jìn)行下去。
目前，我國(guó)水資源需求和供給之間形成了矛盾，同時(shí)也使得我國(guó)的社會(huì)系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)受到了威脅，尤其是農(nóng)業(yè)用水，水資源是有限的，對(duì)灌區(qū)水資源進(jìn)行科學(xué)的優(yōu)化配置，獲得更大的灌區(qū)效益已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。所以，水資源優(yōu)化配置成為解決水資源問題的手段和方法，因此，水資源優(yōu)化配置的研究具有重要的意義和實(shí)用價(jià)值。
一、灌區(qū)水資源優(yōu)化調(diào)度的基本理論
1.灌區(qū)水資源調(diào)度內(nèi)涵
灌區(qū)水資源優(yōu)化配置指的是在一有限灌區(qū)范圍內(nèi)，根據(jù)灌區(qū)的需水要求，遵循有效性和可持續(xù)性的原則，采用多種工程和非工程措施，依據(jù)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的規(guī)律以及資源配置的要求，在保證供給需求、維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)平衡和改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的前提下，將各種水資源在區(qū)域灌區(qū)用戶進(jìn)行人為配置。獲得最大的效益是灌區(qū)水資源優(yōu)化配置的主要目的，而水資源優(yōu)化配置的最終目標(biāo)就是水資源的可持續(xù)利用和實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)有限水資源社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境相統(tǒng)一發(fā)展。
灌區(qū)水資源進(jìn)行優(yōu)化配置指的是在全面考慮水資源開發(fā)、利用、保護(hù)和防洪的基礎(chǔ)上，通過水資源合理、科學(xué)的配制管理工作，提高水資源利用率，對(duì)各種形式的水資源利用工程論理的方法，建立符合實(shí)際的水資源優(yōu)化配置模型，從而確定水資源配置的方案，對(duì)水資源加以科學(xué)分配，保證水資源和經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境能夠協(xié)調(diào)發(fā)展，發(fā)揮水資源在各個(gè)系統(tǒng)中的資源價(jià)值。
2.灌區(qū)水資源優(yōu)化調(diào)度的模型
早期的灌區(qū)水資源優(yōu)化配置模型主要包含動(dòng)態(tài)規(guī)劃、模糊優(yōu)化和大系統(tǒng)優(yōu)化理論，這三個(gè)是水資源優(yōu)化配置運(yùn)用較多的模型，而非線性規(guī)劃、隨機(jī)規(guī)劃、多目標(biāo)規(guī)劃這三者則應(yīng)用較少。以下是對(duì)常用的水資源優(yōu)化配置模型進(jìn)行分析。
2.1動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型
動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型常常應(yīng)用在系統(tǒng)分析的多階段決策中，動(dòng)態(tài)規(guī)劃的基礎(chǔ)是最優(yōu)性的原理，把復(fù)雜的問題加以分解，形成一個(gè)多階段的決策過程，以時(shí)間和空間為研究特性，逐步推算出每段最優(yōu)化的決定，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)水資源的最優(yōu)化方案。動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型的計(jì)算方程是將過程狀態(tài)進(jìn)行不間斷的轉(zhuǎn)移的遞推方程。但是，動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型有優(yōu)點(diǎn)同時(shí)也存在一些缺點(diǎn)，出現(xiàn)“維數(shù)災(zāi)”現(xiàn)象，所以，在建模之前首先要降維處理，這樣會(huì)使灌區(qū)水資源的優(yōu)化配置方案發(fā)揮出更好的效果。
2.2模糊優(yōu)化模型
水資源系統(tǒng)不僅復(fù)雜而且比較模糊，影響因素多，而且這些影響因素相互間又形成了錯(cuò)綜復(fù)雜的協(xié)同關(guān)系，所以，利用模糊優(yōu)化模型來制定優(yōu)化水資源的方案，具有較大的可靠性和保證性。模糊優(yōu)化在模糊集理論的基礎(chǔ)之上才發(fā)展起來的，是科學(xué)有效解決水資源中一些不確定因素影響的主要方法。采用這種模糊優(yōu)化水資源的的方法不僅將系統(tǒng)的不確定因素處理掉，同時(shí)也能將多目標(biāo)變?yōu)殡`屬度的方法來求解，在目前灌區(qū)規(guī)劃上具有巨大的利用價(jià)值。
2.3大系統(tǒng)優(yōu)化理論模型
根據(jù)灌區(qū)系統(tǒng)的復(fù)雜程度、規(guī)模大小以及隨機(jī)性等特點(diǎn)，將整個(gè)大系統(tǒng)分解為幾個(gè)小系統(tǒng)，按照系統(tǒng)的整個(gè)最優(yōu)化目標(biāo)和小系統(tǒng)之間的關(guān)系，給各個(gè)小系統(tǒng)分配最優(yōu)指標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)呈現(xiàn)最優(yōu)化的狀態(tài)。大系統(tǒng)理論按照可持續(xù)發(fā)展的思想，將水資源與社會(huì)、生態(tài)環(huán)境等聯(lián)系起來，形成了具有某種特定功能的有機(jī)體。水資源系統(tǒng)不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜、規(guī)模較大外，還具有隨機(jī)性的特點(diǎn)，所以，運(yùn)用大系統(tǒng)理論對(duì)水資源進(jìn)行優(yōu)化配置，將會(huì)比一般的優(yōu)化方法更適合水資源系統(tǒng)的配置。
近幾十年來，對(duì)水資源優(yōu)化配置應(yīng)用中優(yōu)化方法的模型也得到了快速的發(fā)展，例如：多目標(biāo)決策關(guān)聯(lián)投影法主要用于節(jié)水灌溉。更多智能優(yōu)化方法也將投入到水資源優(yōu)化配置過程中，例如：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色系統(tǒng)理論和遺傳算法技術(shù)等。
二、灌區(qū)水資源優(yōu)化調(diào)度過程中問題及展望
現(xiàn)如今，對(duì)水資源優(yōu)化配置管理的研究有了很大的進(jìn)步，尤其是運(yùn)用最新的優(yōu)化算法逐漸用于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的多種水資源、用水較多的單位水資源優(yōu)化配置的問題。整個(gè)灌區(qū)的水資源配置系統(tǒng)不僅規(guī)模大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且功能較多、影響因素多，而且系統(tǒng)的目標(biāo)、屬性、階段多以及不確定因素的影響等等。所以，對(duì)水資源的配置的要求也會(huì)變高。但是，對(duì)水資源優(yōu)化配置的研究看，還存在較多問題。
灌區(qū)渠道的建筑物破壞較嚴(yán)重，渠道滲透較為常見，使防滲功能逐漸下降，渠道輸水的能力越來越差，水利用率較低，沒有發(fā)揮出灌區(qū)的最大效益，直接給灌區(qū)水資源配置工程造成了影響。所以，我們要加大對(duì)灌區(qū)水資源配置工程的投入，充分發(fā)揮水利設(shè)備的作用，提高灌區(qū)水資源利用效率，從而節(jié)約水資源。
現(xiàn)如今，水體受污染嚴(yán)重，可利用水資源越來越少。所以，對(duì)灌區(qū)水資源配置工程實(shí)施過程中，不能只重視水量而不重視水體的質(zhì)量，而是對(duì)水體質(zhì)量和水量進(jìn)行統(tǒng)一籌劃配置研究工作，認(rèn)識(shí)到水體質(zhì)量在灌區(qū)水資源配置工作對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的地位。
目前，大多數(shù)灌區(qū)在灌溉時(shí)只對(duì)水資源優(yōu)化配置，并沒有一個(gè)完善的優(yōu)化配置體系，完全沒有體現(xiàn)出動(dòng)態(tài)水資源配置的過程，導(dǎo)致水資源沒有被充分利用，更甚至浪費(fèi)大量的水資源。
實(shí)施灌區(qū)水資源優(yōu)化配置的時(shí)，不能只局限在對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的研究工作上，同時(shí)還要考慮到社會(huì)的生態(tài)效益。合理、科學(xué)利用生態(tài)水和經(jīng)濟(jì)水之間的關(guān)系，把水資源利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展緊密結(jié)合在一起。
通常情況下，對(duì)灌區(qū)水資源配置模型的選擇一般使用線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃等，這幾種方法應(yīng)用在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)時(shí)具有一定的局限性。使用最新的職能優(yōu)化方法，例如：遺傳算法、禁忌搜索等，對(duì)于離散性、非線性等優(yōu)化問題具有明顯的優(yōu)越性，可以廣泛應(yīng)用在灌區(qū)水資源配置中。目前，3S技術(shù)在灌區(qū)水資源配置中的應(yīng)用表現(xiàn)出強(qiáng)大的功能，尤其和水資源優(yōu)化配置的理論知識(shí)、模型選擇和使用方法具有廣闊的應(yīng)用前景。
三、結(jié)束語
總體說來，我國(guó)水資源需求和供給之間形成了矛盾，同時(shí)也使得我國(guó)的社會(huì)系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)受到了威脅，尤其是農(nóng)業(yè)用水，水資源是有限的，對(duì)灌區(qū)水資源進(jìn)行科學(xué)的優(yōu)化配置，獲得更大的灌區(qū)效益已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。水資源優(yōu)化配置以水資源的承載能力為基礎(chǔ)，對(duì)存在形式不同的有限水資源加以科學(xué)配置，保證有限的水資源發(fā)揮出最大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，由此看來，水資源優(yōu)化配置已經(jīng)成為解決水資源問題的方法，對(duì)水資源的配置的要求也越來越高。但是，從水資源優(yōu)化配置的研究看，還存在較多問題，需要我們采取措施加以解決。
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