閉環反饋

［摘 要］ 【目的】建立水資源優化配置模型，在刻畫水資源配置過程復雜性的同時，探討盈余水量回收再配置機制對區域水資源的影響，使有限的水資源得到合理利用。【方法】構建基于系統動力學的閉環反饋水資源優化配置模型，采用系統動力學軟件 Ｖｅｎｓｉｍ，將水資源供需系統及與水資源有關的經濟、社會、人口、環境等影響因素以圖形化的方式表達出來，用變量記號和方程式表述變量之間的因果關系；同時在模型中增加盈余水量的回收再配置環節，通過設置盈余水量回收比例和回收延遲參數，探討其對區域水資源配置結果的影響，最后對此模型進行實例應用，并與基于多目標遺傳算法的水資源配置方案進行比較。【結果】基于系統動力學的閉環反饋水資源優化配置模型，充分展現了區域供水量、需水量、用水量、回收水量 之 間 的 關 系，以及其與區域經濟、社 會、人 口、環境之間復雜的因果關系。通過改變盈余水量回收比例和回收延遲參數對模型進行驗證，表明盈余水量回收機制設置合理，且盈余水量全部回收可明顯增加區域的總供水量；與基于多目標遺傳算法的水資源配置方案的配置結果相比，利用基于系統動力學的閉環反饋水資源優化配置模型的配置結果，使實例研究區域２０１５，２０２０和２０３０年的缺水量分別減少１７１９，１３８８和２３０７萬 ｍ３。【結論】所建立的基于系統動力學的閉環反饋水資源優化配置模型合理、可靠，為地區水資源的優化配置提供了一條有效途徑。

［關鍵詞］ 水資源配置；水資源供需系統；系統動力學；閉環反饋；Ｖｅｎｓｉｍ

１ 基于系統動力學的閉環反饋水資源配置模型

１．１ 研究對象水資源初次分配后，各用水主體 對 配 置 的 水 資源會產生一定的供需差。一部分用水主體因分配水量不足而處于缺水狀態，需要獲得額外的水量才能保障生產和生活的正常運行；另一部分用水主體因水量分配充足，在遵循水資源邊際效益遞減規律的作用下，自身多余的水量無法消耗，或者在市場水權轉換利益等方式的驅動下，將初次分配的水權高價轉換給其他用水主體，使得地區總水量不能發揮其最大價值，且嚴重侵害了其他用水主體的利益。這些無法消耗和待轉換的水量共同組成了盈余水量，為此，本研究增加了對盈余水量的回收再配置過程，以便提高區域水資源的整體效益。本模型的研究對象可分為需水 對 象、供 水 對 象和盈余水量回收再配置對象３部分。其中需水對象劃分 為 生 活 需 水、生產需水和生態環境需水對 象。供水對象包含有地表水供水、地下水供水、節水和再生水利用等對象。盈余水量的回收再配置對象主要負責對盈余水量的回收，同時將回收水量引入到水資源的再配置系統中，作為一種“全新”的供水水源予以考慮。

１．２ 模型假設為保證基于系統動力學帶有閉環反饋機制的區域水資源優化配置模型能夠對盈余水量順利地進行配置，本研究進行如下假設：１）區域中各用水主體使用的水權均為產權清晰的合法水權，不存在用水主體私自非法盜用產權不清晰水權的現象；２）流域管理部門不考慮盈余水量的回收成本，以及水權轉換的管理成本；３）各用水主體的盈余水量由流域管理部門統一回收再配置，且回收能力無限制；４）各用水主體使用的水質相同，且回收 到 的 盈余水量未經使用和處理，其水質和初始分配時無差異；５）各類供水系統將水運輸到區域某一供水點進行集中統一配置。