!,N
的供水任务，同时还有防洪、发电、航运、压咸、纳污等其它多种功能。近年来，随着当 地经济的高速发展，人口膨胀，产业结构调整，流域内外对东江水资源的需求猛增；而东 江流域降雨径流时空分布极不均匀，加之水土流失、水质污染的严重制约，东江流域水资 源供需矛盾逐渐显现出来。用水户需水动态变化过程中如何合理配置水资源是东江流域水 资源开发利用中亟待解决的问题。在水资源优化配置研究方面，国内外已提出了大量成 果。从 "# 世纪 $# 年代建立起费用—效益分析方法，到近 "# 多年来发展的多目标决策理 论 %&’!(、 大系统理论和可靠性分析)风险性分析* 等%+(； 此外，还发展和创新了一些数学规划的算 法程序。但是，系统分析应用于多目标、多属性、多层次、多阶段及多不确定性因素的系 统等当属少见。其方法的灵活性与现实客观事物发展的复杂性尚不适应。基本数据资料的 不齐全和不精确，直接影响成果的可靠性和真实效益。系统优化模型与使用部门技术水平 和计算机设备条件不相适应； 分析者与决策者之间的联系薄弱， 信息交流不充分等， 都影响 ,( 。同时， 东江流域水资源优化配置尚未开展。 了系统分析方法取得的效果%$、 本文以大系统 “ 分解协调”理论作为技术支持，运用逐步宽容约束法及递阶分析法， 以 &--. 年为基准年，以东江流域水资源规划远期水平年 "#"# 年为优化配置水平年，建立 该流域水资源优化调配的实用模型和方法，并对东江流域特枯年水资源进行优化配置和供 需平衡分析。
’
" !!& ( 4& ( 4& ( #
# % ’ ) * $ 3 & " & ’ $" ) $" * $" *
)&*
($" 4($" 4($" 3($" ($" 3! 5 ! $""$
)"* )!*
水质满足要求："$3&，反之 "$3# )+* 分目标包括：总需水目标保证、防洪目标保证 （ 具体在配水传输模型反映） 、生活用
$%#
自
然
资
源
学
报
!" 卷
水目标保证、压咸及环境用水量目标保证、工业总产值及重点产业用水目标保证、农业产 量目标保证、河道流量航运目标保证、废污水处理回用量最大目标保证共 # 个。 以上各式中，!"# %!"# %!"# 分别为 # 时段第 " 子系统的城市生活、工业和农业的净供水量；
$ & ’
( $， ( &， ( ’ 分别为城市生活、工业、农业供水量的综合效益权重，可根据各用户的相对
"
优化配置模型
!"# 总目标模型
根据东江水资源系统的具体情况，采用大系统 “ 分解协调”理论作为技术支持，进行 递阶分析/提出图 " 所示的递阶模型。 首先，将整个水资源系统分解为需水子 系统和供水子系统，并作为递阶模型的第一 级 。 供 水 子 系 统 的 输 出 之 一 —供 —— 水 量 即 为 需水子系统的输入，而需水子系统向供水子 系统提出需水要求，后者据此考虑向需水子 图 " 东江流域水资源系统优化调配递阶模型 系统供水。第二级平衡协调级依关联预估法 原理先预估供水变量 ! "。供、需水子系统分别 6789" :7;<1<=>7=1? 151?@A7A 0BC;? DB< BEF701? 1??B=1F7B5 BD G1F;< <;ABH<=;A 75 IB58J7158 K7L;< M1A75 运行得到的有关信息反馈给协调级，后者再 按要求的目标修改配水系数和用户供水权重 等加以调整，如此反复迭代，直至协调级的目标被优化为止。因此，预估关联变量是本模 型的协调变量。第三级是规划决策级，得到最终优化配水方案。 模型按东江流域地表水水系结合供水系统及行政区划等因素将全系统划分为 &$ 个子 系统。当子系统范围与自然子流域不吻合时，子流域上区间径流按行政区面积比重分配， 建立如下线性规划模型。 —供水净效益最大： 012 总目标——
收稿日期： &%%"-%Q-&1 ；修订日期： &%%"-"&-%R 。 ， 男， 湖北公安人， 教授（ 博士生导师） ， 博士， 主 要 从 事 水 资 源 与 环 境 研 究 。 OS0<3TU 第一作者简介：陈晓宏（ "Q.(- ）
66A8V9W>AB#6?B#8E
!期
陈晓宏等： 东江流域水资源优化配置研究
第 "’ 卷
第(期
自
然
资
源
学
报
!"#$%& ’"$( )*+, -..-
&%%& 年 $ 月
JKLGM,N K2 M,*LG,N GO5KLGPO5
东江流域水资源优化配置研究
陈晓宏 !，陈永勤 "，赖国友 #
!"# 中山大学 地理系，广东 广州 $"%&’$ ； &# 香港中文大学 地理系，香港 沙田； (# 广东省水电勘测设计院，广东 广州 $"%"’%)
"
概
述
东江干流全长 $.&/0，流域面积 ($ (1%/0&，是流域内外约 " $%% 万人口的生产和生 活水源地，东江流域水资源系统概化如图 " 。东江担负着向香港、广州及深圳等重要城市
图"
东江流域水资源系统概化
234#" 5/6789 :; 796 89<=<876=3>6? @<76= =6A:B=86A ACA760 ;:= D:E4F3<E4 G3H6= I<A3E
*)+ *%+ *"+ 式中， ( "’、 ( "$、 ( "& 分别为各用水子系统中农业、生活、工业的用水权重； ( ."’、 ( ."$、 ( ."& 分别为各用水子系统中农业、生活、工业单位供水量的净效益，这里取 ( ."$, 工业总 产值 - 工业用水量，( ."&,农业总产值 - 农业用水量， ( ."’ 取为生活用水水价； + " 为社会效益 系数， -" 为用水户重要程度系数。在计算中，如结果不满足决策者的要求，可调整 + "、 -"，
表!
破坏等级 生活用水
配水规则矩阵
23456 ’ 7389:; <= >3869 ?:@89:4A8:<B 9A56@
工业用水 农业用水 说明 供水保证 轻破坏 中破坏 重破坏
’ " ! %
’ ’ ,#*$1,#*. !,#*$
’ ,#*1,#*$ ,#.$1,#* !,#.$
ห้องสมุดไป่ตู้
’ ,#. ,#$ !,#%
重要性或各用户单位供水量的净效益而设定，计算结果如不满足所要求的供水保证率，可 加以调整； ) 为运行期的总时段数，采用同步资料，以旬为单位时段，一年共 $% 个时段； 共 * 个子系统）的总净供水量； + "# 为时段 # 第 " 子系统的可利用 !"# 为时段 # 第 " 子系统 （ 水量； ! & 为第 " 子系统的供水有效利用系数。 !"! 配水传输模型 东江流域水资源调配传输系统主要由三大水库及其输水河道 （ 干渠）组成。鉴于东江 流域内水库、河系的具体情况及用水户对水资源的要求，采用河库联合调度配水。水库供 水量按照长系列入库流量过程通过调蓄计算确定，水量在河道传播过程中考虑区间径流的 加入和取出；以节点控制水量平衡；水库调蓄过程为水库时段水量平衡过程；主要约束包 括水库调节周期控制、子系统结点水量平衡。 根据水库的入库径流系列逐时段进行水库调蓄计算，得到库群指标，主要包括库群向 各个配水区间的配水过程、弃水量等，反馈给协调级进行协调。 !"# 平衡协调级 按大系统递阶分析的关联预估原理，协调级根据全系统用户的需水要求，预估它们的 供水过程，供、需水模型据此按前述模型进行优化，然后将求得的指标反馈到协调级，后 者根据这些指标和本级的目标修正关联预估值。修正关联预估值时，要调整权重向量及供 水分配系数矩阵。当某类用户的供水保证率普遍达不到规定值时，可加大其权重。对各子 系统间的供水保证率或缺水率不够均衡等情况，可调整后，得到新的预估值，重复以上步 骤，直至上述目标达到优化为止。 !"$ 规划决策级 规划决策级的功能就是从决策者的高度，对各种方案反馈上来的各项指标进行综合评 判，最终选出满意的方案作为水资源调配的运行方案。 决策模型按照优先层次进行求解，可获得一定意义上的优化解，也就是尽可能满足各 用水户各行业水资源需求的配水方案。再把方案所对应的参考目标值提供给决策者参考， 在决策阶段，决策者在比较满意的目标下给出使其目标值作出让步的宽容量，以使不满意 目标得到改善，再把这些信息提供给分析者继续求解。这就是逐步宽容约束法求解多目标 问题的思想。它是以 “ 决策过程导向”进行多目标优化问题研究，不断向决策者提供应用 信息，引导决策分析不断深入以获得一套正确的策略，即全局意义上的优化方案。 !"% 模型参数率定及配水矩阵 ’()(! 参数的率定 优化模型中权重系数 ( 主要根据经济效益、社会效益以及用水户的重要性进行率定， 在优化计算中需要进行适当调整，以达到优化的目的。
摘要：该文建立了一个以东江流域水资源合理利用为目标，考虑防洪、供水、航运、压咸等约 束，采用大系统 “ 分解协调”原理，运用逐步宽容约束法及递阶分析法，通过三大水 库 与 河 道 、 区间径流联合调度，进行自流域至供水行业的多层次优化的水资源优化配置模型。在特枯水年来 水情况下，对 &%&% 年水平年水资源进行优化调配，得出各个用水户两种不同初 始 条 件 下 的 配 水 结果。说明只有在三大水库初始蓄满的条件下，才能满足特枯年各个用水户 &%&% 水 平 年 的 需 水 要求。 关 键 词：优化配置；逐步宽容约束；水资源系统；东江流域 文献标识码： , 文章编号： "%%%-(%(’ （ &%%& ） %(-%(..-%’ 中图分类号： *+&"&#(