10000年 2500年 1600年 1400年
17年 5年 1年 16日 8日 几小时
地球上的水 陆地上的水 淡水
可更新的
有潜在用途的 可被利用的 可用质量 人类社会用水 生态环境用水
水系统
人类为了自身生存与发展的目的，开发利用水 资源的规模已越来越大，目标亦越来越多。
耗水
用水系统
取 排
水 重复利用 水
黄淮海地区工业总产值约占全国的1/3，而水资源仅占7.7%。南方 地区耕地亩均水资源量为3271 m3，而北方地区只有421 m3，前 者是后者的7.8倍。
南水北调
中线
大西线
东线
目前年缺水总 量为： 300～400亿m3
主要问题2：我国水资源利用率低，节水已成为保障经济 社会可持续发展的一项长期而紧迫的历史任务。
2000年废污水总排放量已达620亿t，经过集中处理达标的只占24 ％，其余排入江河或用于农田灌溉。 在全国约10万km的评价河长中，IV类以上的污染 河长占47％。 全国湖泊约有75％以上水域的水质受到严重污染。
水是如何被污染的？污染 物在陆域和水域迁移、转 化的全过程演变与控制？
基本任务：一是弄清水循环演变规律 二是实现水资源合理开发利用
水资源配置原则
可持续性原则
水资源优化配置
配置手段
❖ 工程手段 ❖ 科技手段 ❖ 行政手段 ❖ 经济手段
水资源
优化配置
提高配置效率
配置目标 配置原则
配置手段
水资源优化配置
•产业结构调整的可能性？ •生态功能定位的合理性？ •水资源供给系统进行发展与建设的可 能性？
通过水资源合理配置，提高水资源系统的承载能力
水资源优化配置
配置模式
基于经济效益最大的水资源配置
目标函数 约束条件 系统概化 模型求解
B库
B电站 西干渠
D库
分水堰
C库
F点 G点
E电站
东干渠
图例 测站 电站 水库 灌区 防洪区
水资源优化配置
配置模式
基于宏观经济的水资源配置
以国民经济发展情况 预测需水量，然后通 过水利工程调控，尽 量满足其要求 ??
5．电力工业 6．建筑业
10．金属冶炼及加工业 11．机械工业 12．电力、蒸汽、热水生产和供应业 13．建筑业
7．交通运输邮电业 14．交通运输邮电业
d．服务业
8．服务业
15．服务业
投入
1
中
2
间
.
投
.
入
.
n
合计
调入 最
折旧 初
劳动者收入 投 利润和税金
入
合计
总投入
中间使用 1 2 ..... n
形成最初海洋，
地球上有多少水？ 13.86×108 km3（根据联合国教 科文组织最新发表数字）；若平铺地面将形成2700 m 的水层。
水在自然界是以循环运动的方式存在的， 在时间和空间上的分布是极不均匀的。
2400年/次
111
极地冰盖、 常年雪、 地下冰 世界大洋 高山冰川 地下水（深部） 385 湖泊 沼泽 土壤水 河水 大气水 生物水
μ1
Ch1
Cs1
Ff1
Fs1 E1
μ2
Ch2
Cs2
Ff2
Fs2 E2
.
.
.
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μn
Chn
Csn
Ffn
Fsn En
τ
Ch
Cs
Ff
Fs
E
m
D
V
Ⅳ
Z
N X
总
产
调 入
合 计
出
M1 Y1 X1
M2 Y2 X2 . ..
. Ⅱ. . ..
Mn Yn Xn
M YX
水资源优化配置
投入产出表
河流
水资源系统 是自然生态环境系统与社会 经济发展系统的综合体。
水资源系统
地表水
水
地下水 源
系 统
再生水
配水系统 排水系统Fra bibliotek生活用
水 工业 系 农业
统
生态
主要问题1：我国人均水资源量少，且水资源与生产力布 局、与耕地资源分布不相协调。如何从时空尺度对水资源 进行调配，达到既满足发展需要，又不造成生态环境问题？
现有灌溉水利用系数偏低，为0.4左右，而发达国家为0.7～0.8。 1997年全国工业用水重复利用率为45%，而发达国家达80%左 右。
水在经济活动中如何才 能高效利用？水与经济 发展互动关系的量化？
主要问题3：我国河流天然水质总体状况较好，但由于生 活与工农业生产中废污水排放，河流受到严重污染。
❖ 第Ⅰ象限由部门间流量xij组成，反映部门之间的生产技术 关系
❖ 行方向反映第i产品部门生产的货物或服务提供给第j产品 部门使用的价值量
水资源优化配置
提纲
➢ 大规模水资源系统 ➢ 水资源优化配置模型 ➢ 现代水资源科学方法 ➢ 结语
冷的尘埃云
水循环与水资源
50亿年前星云压缩 形成太阳
45亿年前地球形成， 地球内部开始固结和分化
物质按比重分离， 形成圈层结构
地幔的含水矿物脱气， 水汽穿过薄热地壳 形成最初的地球大气
地壳表面冷却，水汽开始凝结 形成瓢泼大雨，持续数百万年，
宏观经济系统和水资 源系统之间具有一系 列内在的、相互依存 和相互制约的关系!!
基于宏观经济的水资源配置
宏观经济的发展速度，将影响需水量的增长 速度 经济结构的变化和城市化进程，将影响到城 市工业用水与灌溉用水的比例 经济发展过程中所排放的各类污染物，有可 能污染水体并造成有效水资源量的减少 经济积累中用于扩大供水能力和加大污水处 理回用比例的投资额的大小，既影响其它经济 部门的投资比例，也直接关系到水资源开发利 用和保护管理的格局
宏观经济部门分类一览表
产品特点 a．初级产业
8部门 1．农业 2．采掘业
3．轻加工业
b．制造业
15部门 1．农业 2．采掘业 3．食品制造业 4．纺织缝纫及皮革工业 5．木材加工及家具制造业 6．造纸及文教用品制造业 7．石油煤炭加工业 8．化学工业
4．重加工业
9．建筑材料及其他非金属矿物制品业
c．社会基础设施
水资源优化配置
综合效益最大化
➢ 社会和谐 ➢ 经济发展 ➢ 生态稳定
配置层次
➢ 可持续发展层次 ➢ 社会经济发展层次 ➢ 开发利用层次
人与自然 和谐
社会公平 经济效益
需求侧调控 供给侧调控
水资源配置原则
高效性原则
提高用水 减少水
效率
污染
遵循市 场规律
水资源配置原则
公平性原则
不同地区 近期和远期 用水目标 用水人群
x11 x12 …… x1n
x21 x22 …… x2n
.
.
.
.Ⅰ .
.
.
.
xn1 xn2 …… xnn τ1 τ2 …… τn
m1 m2 …… mn
D1 D2 …… Dn
V1 V2 ……Vn Z1 Z2 …… Zn
N1 N2 …… Nn X1 X2 …… Xn
产
出
最终使用
合 消费
积累
调
计 家庭 社会 固定 流动 出