水和經(jīng)濟(jì),第25卷4期0年7月中國(guó)科披心朝丑區(qū)域水資源供需的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真袁汝華,耿小娟2,平德華3(1.河海大學(xué)水利經(jīng)濟(jì)研充所江蒸南京21003;2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院甘肅蘭州730070;3廣東省水利廳,廣東廣州510150)[摘要]以廣東省北江下游影響區(qū)為研究范圍基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的理論和方法,按服料學(xué)發(fā)展觀的要求,應(yīng)用系統(tǒng)分析、可持續(xù)發(fā)展的思路,在系統(tǒng)分析區(qū)域水資源供窨系統(tǒng)各要素之同及其與人口、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)環(huán)境等發(fā)展之問(wèn)互動(dòng)影響關(guān)系的基礎(chǔ)上,建立區(qū)城水資源供雷的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型并進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真模擬,認(rèn)為GDP增長(zhǎng)受到水資源不足的制約,因此,在追求經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),必須考慮到水資源的可持續(xù)利用,而不是“掉奪式冖利用,注重￠DP增長(zhǎng)速度與環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展。[關(guān)鍵詞]系統(tǒng)動(dòng)力學(xué);區(qū)域水資源供需系統(tǒng);流位;流率[中圖分類號(hào)]ⅣV239[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1003-951(207)04-000-03我國(guó)水資源總量28100億m3,位于世界第6位,增強(qiáng)分析方法的通用性。從實(shí)踐來(lái)看,僅花費(fèi)有限但人均水資源量?jī)H2200m3,為世界人均量的1/4,的人力物力,即可對(duì)區(qū)域水資源供需做出全面、系統(tǒng)居世界第10位),是世界公認(rèn)的貧水國(guó)2)。伴隨的動(dòng)態(tài)描述。實(shí)踐證明這是一條可行的技術(shù)路線和著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快,有關(guān)管理體制的不方法。完善以及普遍性的生態(tài)意識(shí)淡薄使得水資源的持筆者采用廣東省北江下游影響區(qū)相關(guān)資料對(duì)續(xù)利用及水安全受到嚴(yán)重威脅。而農(nóng)業(yè)灌溉用水日水資源供需系統(tǒng)進(jìn)行了仿真、分析模擬出在不同的益被其他用途擠占和地下水資源的流失枯竭是威脅經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平下,區(qū)域水資源供需系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律中國(guó)糧食安全的最主要因素。和發(fā)展趨勢(shì)。水資源的供需矛盾一直是制約區(qū)域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。在區(qū)域水資源供需系統(tǒng)中如何1區(qū)域水資源供需系統(tǒng)存在的問(wèn)題確定適當(dāng)?shù)腉DP增長(zhǎng)速度和水利投資力度,以達(dá)到北江流域下游影響區(qū)主要包括清遠(yuǎn)、佛山、中區(qū)域供水既能滿足區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求,又不山、廣州等4個(gè)大中型城市,是廣東省社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成水資源供應(yīng)能力及投資的浪費(fèi),從而達(dá)到最佳的重要區(qū)域之一,面積占全省179%,以200年11的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益,最終使得總效益最大化,這是研月全國(guó)第五次人口普查統(tǒng)計(jì)數(shù)計(jì)算,人口占全省究區(qū)域水資源供需系統(tǒng)的重要方面。24.06%,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值占全省3934%。水利建設(shè)水資源供需系統(tǒng)涉及工業(yè)生產(chǎn)、生活、經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)該區(qū)域發(fā)展具有舉足輕重的作用,水利成為北江等諸多因素各因素之間存在各種復(fù)雜的相互作用流域下游影響區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要影響因素。通關(guān)系常用的分析方法很難從整體上對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功過(guò)對(duì)北江下游影響區(qū)相關(guān)資料的分析發(fā)現(xiàn),其水資能特性進(jìn)行充分全面的描述。而運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力源供需系統(tǒng)存在3個(gè)問(wèn)題①水資源總量豐富但可學(xué)方法對(duì)水資源供需平衡問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)分析,基本利用程度低;②水資源合理配置和有效供給的研究上可以反映所研究地區(qū)水資源供需的變化趨勢(shì),它和落實(shí)工作有待加強(qiáng);③水生態(tài)環(huán)境惡化日趨突出。彌補(bǔ)了以往靜態(tài)分析中自然因素與社會(huì)因素相分離的缺陷,克服了不同方案下預(yù)測(cè)計(jì)算的困難。同時(shí),2建立模型通過(guò)調(diào)整某些外生變量和相關(guān)參數(shù),可即時(shí)描繪出21建模目的未來(lái)的變化趨勢(shì),增強(qiáng)系統(tǒng)分析的功能。通過(guò)調(diào)整H中國(guó)煤化工力學(xué)模型可以系統(tǒng)邊界和初始狀態(tài)使其適應(yīng)所研究地區(qū)的需要,描述CNMHG統(tǒng)行為。通過(guò)作者筒介]震改華(1962一)男江蘇興化人研究員從事水資源技術(shù)經(jīng)擠及管理教學(xué)與研究興上粳鸘信霜:園,咖址:陽(yáng):∥w, mooned話:025-8378550對(duì)這50a內(nèi)區(qū)域水資源供需系統(tǒng)的定性和定量分析,確定區(qū)域水資源供需系統(tǒng)的主要影響因素,分析各因素間相互制約、相互促進(jìn)的反饋關(guān)系,最終揭示系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律。其次,設(shè)計(jì)不同方案模擬水資源對(duì)GDP增長(zhǎng)不同制約程度的情況下,區(qū)域水資源供需系統(tǒng)的變化趨勢(shì),找出較優(yōu)方案,為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供政策建議。2.2確定流位流率(1)流位。根據(jù)建模目的和邊界,本模型建立下述6個(gè)流位,即:L1(t)為總?cè)丝?萬(wàn)人);L2(t)為GDP(億元);L3(1)為農(nóng)民人均年純收入(元);L4(t)為農(nóng)業(yè)單位產(chǎn)值(元/hm2);L(x)為城鎮(zhèn)人均可支配日1水資源供系統(tǒng)流圖收入(元/人);L6()為水投資凈值(億元)。注:圖1符號(hào)說(shuō)明:PPN-農(nóng)襯人均收人增長(zhǎng)量;R-投資(2)流率。由各流位的含義及對(duì)建模中有關(guān)問(wèn)比例:Ws=供水能力;AWC-農(nóng)業(yè)節(jié)水投資;GB(WSR)-總體平題的考慮,可直接確定對(duì)應(yīng)流率。①L1()的流率:(缺水率):AWS-農(nóng)業(yè)供水能力:CwU-農(nóng)村用水量;TwU一總R1()為L(zhǎng)1(t)的流率,是在綜合考慮了出生率和死需水量;UwU-城市用水量;GW-水利總投資;WSB-供水效亡率對(duì)總?cè)丝谠鲩L(zhǎng)的影響,以及人口增長(zhǎng)可采用流益;PPNR一農(nóng)村人均收人增長(zhǎng)率;AUOI-年單位產(chǎn)值增量;AUoR一年單位產(chǎn)值增長(zhǎng)率;TP-人口增長(zhǎng)量;TPR-人口增長(zhǎng)率乘積形式的情況下給出的合成流率。R1()為人辜;Q一cDP一CDP增長(zhǎng)量;AWCE-農(nóng)業(yè)節(jié)水效率;TB-總效口增長(zhǎng)量。②L2()的流率與上述L2()的流率確益;AwUB-農(nóng)業(yè)用水效益;Iw-工業(yè)供水能力;Nvw-水投資定同理也設(shè)L2(t)的流率為合成流率R2(t)。R2凈值;R-調(diào)整系數(shù)CMA-耕地面積:CD-0-城鎖人均可文()為GDP增長(zhǎng)量。③L2(t)的流率為R3(t);R3(t)配收人2001LWs-生活供水能力;RG-GDP-CDP增長(zhǎng)率1;LwU-生活用水總量;PN-農(nóng)民人均年純收入;RG-cDP為農(nóng)民人均收人增長(zhǎng)量。④L4(t)的流率為R4(t),GDP增長(zhǎng)率;CDP-城鎮(zhèn)人均可支配收入增長(zhǎng)量;cDPR一城鎮(zhèn)即農(nóng)業(yè)單位產(chǎn)值增量。⑤L5(t)的流率為Rf(t),即人均可支配收人增長(zhǎng)率;WSRl-供水調(diào)整投資1;D-N-水供城鎮(zhèn)人均收人增長(zhǎng)量。⑥L6(t)的流率為R6(t),即需缺口反饋強(qiáng)度:CRc-cDP-cD增長(zhǎng)事變化過(guò)程線;P-0水利總投資。在以水資源供需系統(tǒng)為子系統(tǒng)的水安總?cè)丝?00wP=工業(yè)水價(jià);R-水投資比例1;sR-激勵(lì)全戰(zhàn)略系統(tǒng)中,水利投資主要投向調(diào)水、防洪、非水系數(shù);LWU-生活用水總量;UW一城市生活水價(jià);UR-城市化庫(kù)供水工程海水淡化、農(nóng)業(yè)節(jié)水、水土保持、水電、率;CD門一城鎮(zhèn)人均可支配收人;WR1-水利投資比例1;WSRI水庫(kù)以及污水處理等9大方面,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值是其供水調(diào)整投資;GwSR-總供水率N一S-供需缺口;WR一水利投發(fā)比例。主要的資金來(lái)源其投資額度主要取決于國(guó)民經(jīng)濟(jì)污總量,與研究區(qū)同期的實(shí)際情況(見表1)進(jìn)行比總量以及水利投資比例較檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn),國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值預(yù)測(cè)誤差最小,農(nóng)業(yè)用2.3建立流圖水、生活用水誤差較小,工業(yè)用水和用水總量預(yù)測(cè)值確定了模型的流位就確定了該模型中的子模偏低,指標(biāo)最小誤差在0.327%(2001年CD),最大型及對(duì)應(yīng)的子系統(tǒng)。水資源供需系統(tǒng)主要包括農(nóng)村誤差為1674%(200年生活用水),模型總體平均水供需城市水供需、生活水供需3個(gè)子模其系統(tǒng)誤差為389%,考慮到cDP增長(zhǎng)率影響的綜合性反饋回路見圖1。水文年型的隨機(jī)性的條件下,仿真模型預(yù)測(cè)值與實(shí)3模型檢驗(yàn)際值具有較好的一致性首先,用vsim-PE款件對(duì)模型進(jìn)行直觀與4模擬方案及結(jié)果分析運(yùn)行檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)模型中變量的設(shè)置、因果關(guān)系流圖4,1模擬方案結(jié)構(gòu)以及方程表述都是比較合理的,對(duì)方程的量綱根據(jù)多次模擬的結(jié)果,比較各種方案的優(yōu)劣,以檢驗(yàn)表明等式方程兩邊的量綱一致模型試運(yùn)行未確定最佳的方案和控制措施。本系統(tǒng)模擬主要考慮產(chǎn)生病態(tài)結(jié)果。水資源供需矛盾是否對(duì)GDP有制約作用,即選擇兩其次,對(duì)模型進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。運(yùn)用建立的水個(gè)方資源供需系統(tǒng)SD基本模型仿真計(jì)算北江下游影的制中國(guó)煤化工不考慮其對(duì)CDP響區(qū)2001-200年水資源需求、國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值和排CNMHG不,,J.如,水資源供需矛盾網(wǎng)上授信霜:咖,屑址r:∥mia,ag電話:025-8786350豪12001-2004年模型仿真計(jì)算結(jié)果與實(shí)際指標(biāo)比較年份比較GDP/億元工業(yè)用水/億面農(nóng)業(yè)用水/億m生活用水/億m用水總量/億m排污量/億預(yù)測(cè)4673.3562.3251.662.4L136394658.1421.2637,85156.3965.065】22.891395534.3l2.12152.8預(yù)測(cè)36367,9151.523.38v9.26預(yù)測(cè)7,551.421351,628.21注:1能計(jì)資料來(lái)源于廣東省統(tǒng)什年鑒廣東省水資源公報(bào);2、廢污水排放量由水利口徑結(jié)合環(huán)保口徑同比例調(diào)整計(jì)算不作為GDP增長(zhǎng)的制約因素。即認(rèn)為即使在水資數(shù)量也大。經(jīng)濟(jì)一直保持持續(xù)穩(wěn)定的增長(zhǎng),隨著經(jīng)源短缺、供水率不足的情況下,GDP增長(zhǎng)仍然不會(huì)受濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng),經(jīng)濟(jì)凈增長(zhǎng)量逐漸增大。如圖4到制約,區(qū)域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)仍然正常發(fā)展。模擬結(jié)果見所示。圖2。圖中橫坐標(biāo)代表時(shí)間,縱坐標(biāo)代表各狀態(tài)變4000量的值,供水能力小于1表示區(qū)域水資源供不應(yīng)求。500003000人口15202530354045500.6時(shí)間/8日4總?cè)丝?、CDP趨勢(shì)預(yù)測(cè)(2)方案1是在水資源供應(yīng)缺口不影響GDP增長(zhǎng)的情況下,水資源供需系統(tǒng)的變化趨勢(shì)。從模擬51015202530時(shí)間/a結(jié)果來(lái)看,生活供水能力工業(yè)供水能力和農(nóng)業(yè)供水生活供水能力→工業(yè)供水能力亠農(nóng)業(yè)供水能力水資源利用能力水投資比例一GDP增長(zhǎng)能力能力發(fā)展趨勢(shì)趨同,在2030年后均呈現(xiàn)急促減弱的態(tài)勢(shì),而水資源利用能力卻在CDP增長(zhǎng)的驅(qū)使下不國(guó)2方案1模抵梟斷提高;CDP在50a內(nèi)保持恒定的增長(zhǎng)速度,水利投方案2:基本方案。CDP增長(zhǎng)受到水資源供需資力度也相應(yīng)提高(見圖4),但是由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水矛盾制約。在原始數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,預(yù)測(cè)區(qū)域20002050年需水結(jié)構(gòu)、供水能力、水利投資及相應(yīng)cDP應(yīng)cDP平等各方面的限制水利投資不可能無(wú)限度地增加。水資源供需失衡的狀況在方案1中難以避免。方案的變化趨勢(shì)。模擬結(jié)果見圖3。1表明,只考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展而忽視對(duì)水資源和環(huán)境的保護(hù),只能取得“短期效應(yīng)”,經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)最終會(huì)受到資源短缺的制約。水利總投資城市生活用水一農(nóng)村生活用水量亠工業(yè)用水量一農(nóng)業(yè)用水量亠總水量+供水能力圖3方霜趴(甚本方案模擬結(jié)果田5水利總投資42模擬結(jié)果分析址★迎$的壩,GDP增長(zhǎng)受到(1)總?cè)丝诤虶DP的變化在各種方案中趨勢(shì)大水資中國(guó)煤化這一條件下系統(tǒng)致相同,總?cè)丝陔S著時(shí)間的推移呈指數(shù)增長(zhǎng)并且增的運(yùn)有CNMHG提高,工業(yè)用水長(zhǎng)的速度逐漸減緩但由于人口基數(shù)大所以凈增長(zhǎng)量急劇增加,城市生活用水也逐步(下轉(zhuǎn)第23頁(yè)上授稿信痛:咖,同址::∥·,i,a電話:05-8786350主要在3個(gè)層面展開,即:協(xié)商主體的價(jià)值追求、協(xié)[參考文獻(xiàn)]商主體的角色協(xié)商主體的資源和能力。在跨界水[ TUSHAAR S,NM, SAKTHYADI.R. Limits to leap frog資源協(xié)商管理中,任何個(gè)體都因自身價(jià)值和利益目ging: issues in transposing successful river basin managemen in-標(biāo)而存在,具有獨(dú)特的資源和行動(dòng)能力,并在協(xié)商系stitutions in be developing wodd[M]. Loskop: Inter-sectoral統(tǒng)中擔(dān)任一定角色。因此,協(xié)商主體行為是制度安Management of River Basins, 2000: 89-114排的一種體現(xiàn),是主體根據(jù)協(xié)商的收益和成本做出2]陳啊勇協(xié)商民主理論與中國(guó)[浙江社會(huì)科學(xué),200的理性選擇。(1):36[3]王先甲,陳廷協(xié)商理論方法的綜述(上)[刀管理科學(xué)學(xué)3結(jié)語(yǔ)報(bào),198,1(1):8085[4] DAVIS R, SMITH R G. Negotiation as a metaphor for distribut-本文探討了跨界水資源協(xié)商管理的概念、內(nèi)od pmblem solving[JJ. Artificial Intelligence, 1983(20): 63及其外延;分析了協(xié)商在3個(gè)層面的涵義:即精神和文化層面的協(xié)商、體制和組織層面的協(xié)商行為和決[5]汪忽誠(chéng)水權(quán)和水市場(chǎng):談實(shí)現(xiàn)水資源優(yōu)化配量的經(jīng)濟(jì)策層面的協(xié)商;界定了跨界水資源協(xié)商管理的概念手段[水電能源科學(xué),2001,19(1):15即跨界水資源協(xié)商管理是指平等、自由的沖突各方6]胡鞍鋼王亞華轉(zhuǎn)型期水資源配置的公共政策準(zhǔn)市場(chǎng)在水資源管理公共商討過(guò)程中提出各種相關(guān)理由,和政治民主協(xié)商[刀經(jīng)濟(jì)參考研究,2002(20):1220說(shuō)服他人,或者轉(zhuǎn)換自身的偏好在廣泛考慮公共利7妍勇合理制定水資源配量方案強(qiáng)化水資漂科學(xué)管覆益的基礎(chǔ)上,在公開審議過(guò)程中的理性指導(dǎo)下,對(duì)跨[刀]水利規(guī)劃與設(shè)計(jì),2004(增刊):58[8]克里斯蒂安·亨借德法團(tuán)主義、多元主義與民主,協(xié)商界水資源管理的制度安排、戰(zhàn)略制定和策略選擇進(jìn)民主[M]上海:上海三聯(lián)書店,2004:297-312行公共管理的活動(dòng)。在上述研究的基礎(chǔ)上,從協(xié)商AsB.cy, pluralism,s幽如nial目標(biāo)協(xié)商結(jié)構(gòu)和協(xié)商行為3個(gè)方面系統(tǒng)地概括了on babermas's faktiritat and geltung[J]. Law and Society Re-跨界水資源協(xié)商管理的主體分析框架。(4):914.收稿日期:2007-03-10編輯:彭桃英)(上接第9頁(yè))增加,2005~2013年期間,水資源出現(xiàn)益。即在追求經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),考慮到水資源的可短缺,GDP增長(zhǎng)相應(yīng)的受到懲罰,其增長(zhǎng)從2005年持續(xù)利用,而不是“掠奪式”發(fā)展;不僅追求GDP的開始出現(xiàn)一段幅度較小的“倒U型”趨勢(shì)。與此同增長(zhǎng)速度,而且考慮到與環(huán)境的友好協(xié)調(diào)發(fā)展。這時(shí),一方面農(nóng)業(yè)節(jié)水投資力度的增加提高了農(nóng)業(yè)本樣,才能達(dá)到資源的可持續(xù)利用也才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)的身的生產(chǎn)效益,農(nóng)村用水量和農(nóng)業(yè)用水量均呈現(xiàn)下持續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展。降趨勢(shì),同時(shí)也緩解了城市及工業(yè)發(fā)展中的水資源[參考文獻(xiàn)]危機(jī);另一方面,供水配置效率的優(yōu)化,促使水資源的利用日趨科學(xué)、合理,水資源浪費(fèi)和不合理利用現(xiàn)1馮起程國(guó)棟中國(guó)水資源的問(wèn)題和對(duì)策[J] Ambio:中文象得到遇制。這兩方面同時(shí)作用,改善了水資源供需系統(tǒng)的狀況,為解決水資源供需矛盾促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可[2]施祖瞬許麗芬水資源:社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要支撐持續(xù)發(fā)展提供了有力保障。從運(yùn)行結(jié)果可以看出,[打中國(guó)人口資源與環(huán)境19,7(2):8587在這種條件下,到2015年水資源供應(yīng)已能基本滿3]萊斯特布朗,布瑞恩哈看維中國(guó)的糧食短缺將影響足需求,水資源供需缺口在預(yù)定范圍內(nèi)變動(dòng),表明供世界糧食安全[]中國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì),1998(7):2229[4]于書霞尚金城城市水資源供需系統(tǒng)優(yōu)化分析[].自需已基本能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。故此認(rèn)為,可以然資源學(xué)報(bào),202(3):29233用方案2來(lái)指導(dǎo)區(qū)域水資源供需系統(tǒng)的運(yùn)行與管5耿小水戰(zhàn)略探析及其系統(tǒng)仿真模型研究[D]南京理。需要說(shuō)明的是,方案2只是一種現(xiàn)狀維持方案,并不代表最優(yōu)解。從以上兩種方案的模擬可以看出,方案2具有較高的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效TH中國(guó)煤化工01-12的:你廣生)CNMHG網(wǎng)上教鸛信桶:F幽,a胃址:陽(yáng);∥如,wm,電話:025-83786150