水资源规划的原理与方法-课件

水资源规划的原理与方法20:21:182第一节 水资源规划的概述o一、水资源规划的概念就是以水资源利用、调配为对象,在一定区域内为开发水资源、防治水患、保护生态环境、提高水资源综合利用效益而制定的总体措施计划与安排。主要内容包括:1.水资源量与质的计算与评估;2.水资源功能的划分与协调;3.水资源的供需平衡与水量科学分配;4.水资源保护与灾害防治规划;5.相应的水利工程规划方案设计及论证。20:21:183o二、水资源规划的类型(一)流域水资源规划对象:整个江河流域内容:防洪、灌溉、排涝、发电、航运、供水、养殖、旅游、水环境保护、水土保持等。第一节 水资源规划的概述(二)跨流域水资源规划对象:一个以上江河流域内容:社会经济影响、生态环境影响、可持续性。20:21:184o二、水资源规划的类型(三)地区水资源规划对象:行政区、经济区、工程影响区内容:防洪、灌溉、排涝、发电、航运、供水、养殖、旅游、水环境保护、水土保持等(侧重点)。第一节 水资源规划的概述(四)专门水资源规划对象:某一专门任务、某一行业内容:防洪、水力发电、灌溉、城市供水、水资源保护、航运及重大水利工程规划。20:21:185o三、水资源规划的指导思想与原则(一)指导思想1.水量平衡;2.水土平衡;3.水盐平衡;4.水沙平衡;5.水污染与治理平衡;6.水投资来源与分配的平衡。第一节 水资源规划的概述水土资源匹配问题;重要矿产资源、文物淹没问题;林草地用水、生态环境持续问题。20:21:196o三、水资源规划的指导思想与原则(二)规划应遵循的基本原则1.社会经济发展与生态环境保护兼顾的原则;2.以水资源合理配置为中心原则;3.按社会主义市场经济规律办事的原则;4.节流与开源并举的原则;5.实事求是、量力而行的原则;6.指导思想全面转变的原则。第一节 水资源规划的概述20:21:197o一、水资源规划的科学基础与方法要点水资源规划、方法论、三个层次:1.哲学层次 (解决基本价值观问题)2.经济学层次3.工程学层次第二节 水资源规划的基本理论及步骤20:21:198o一、水资源规划的科学基础与方法要点(一)水资源规划的科学基础1.水文学基础第二节 水资源规划的基本理论及步骤20:21:199o一、水资源规划的科学基础与方法要点(一)水资源规划的科学基础2.经济学基础第二节 水资源规划的基本理论及步骤20:21:1910o一、水资源规划的科学基础与方法要点(一)水资源规划的科学基础3.工程学基础第二节 水资源规划的基本理论及步骤20:21:1911o一、水资源规划的科学基础与方法要点(一)水资源规划的科学基础4.环境学基础第二节 水资源规划的基本理论及步骤20:21:2012o一、水资源规划的科学基础与方法要点(一)水资源规划的科学基础5.运筹学基础第二节 水资源规划的基本理论及步骤20:21:2013o一、水资源规划的科学基础与方法要点(二)水资源规划方法要点1.以发展过程中的水资源演变为出发点2.以流域为对象的整体研究3.以水循环为基础的现状整体评价4.以水资源合理配置为中心的总体规划模型体系5.水资源合理配置的多层次多目标群决策方法第二节 水资源规划的基本理论及步骤20:21:2014o一、水资源规划的科学基础与方法要点(二)水资源规划方法要点6.基于环境与生态需水的水资源可利用量确定7.基于边际成本代替的工程可供水量分析8.数学模型与水资源管理信息系统9.数字化流域建设第二节 水资源规划的基本理论及步骤20:21:2015o一、水资源规划的科学基础与方法要点(三)规划分区与规划水平年1.规划分区2.规划水平年第二节 水资源规划的基本理论及步骤20:21:2016o二、水资源规划的目标与任务2002年水资源综合规划技术大纲提出的目标:u为我国水资源可持续利用与管理提供规划基础,要在进一步查清我国水资源及其开发利用现状、分析与评价水资源承载能力的基础上,u依照经济社会可持续发展与生态环境保护对水资源的要求,提出水资源合理开发、优化配置、高效利用、有效保护与综合治理的总体布局及实施方案,u促进我国人口、资源、环境与经济的协调发展,以水资源可持续利用支持经济社会可持续发展。第二节 水资源规划的基本理论及步骤20:21:2017o二、水资源规划的目标与任务水资源规划中,目标可分为:u兴利目标u治理目标第二节 水资源规划的基本理论及步骤水资源规划的目标具有多重性等特点。水资源规划的一般任务与内容:进行“水资源调查评价、水资源开发利用情况调查评价、需水预测、节约用水、水资源保护、供水预测、水资源配置、总体布局与实施方案、规划实施效果评价”。20:21:2018o三、水资源规划的步骤与程序第二节 水资源规划的基本理论及步骤区域划分搜集资料并进行合理性检查水资源评价水资源开发利用现状分析现状工程条件下规划水平年水资源供需分析水资源工程规划规划工程条件下规划水平年水资源供需分析结束社会经济发展预测否20:21:2019o三、水资源规划的步骤与程序第二节 水资源规划的基本理论及步骤u分区时要考虑的因素:地形地貌;不同的行政区应该划在不同的分区(完整性);不同的河流水系应该分开,同时要参照供水系统,尽估计不要把完整的供水系统一分为二。1.区域划分u分区时要注意的问题:要求精度越高,分得越细;依照原有工作基础,确定分区详略;多方论证比较,多次反复,确定最优。20:21:2120o三、水资源规划的步骤与程序第二节 水资源规划的基本理论及步骤u基本资料包括:社会经济资料;水文资料;地质资料;水资源开发利用资料;地形地貌资料。2.搜集资料20:21:2121o三、水资源规划的步骤与程序第二节 水资源规划的基本理论及步骤地质资料包括:土壤岩性;给水度;渗透系数;地下径流模数。2.搜集资料20:21:2122o三、水资源规划的步骤与程序第二节 水资源规划的基本理论及步骤水资源开发利用现状资料包括:水源工程状况;工程规模;各年实际供水量。2.搜集资料地形地貌资料:是用于规划的基础资料,常以地形图形式给出,是规划水源工程、确定引水线路所必需的。20:21:2123o三、水资源规划的步骤与程序第二节 水资源规划的基本理论及步骤水文资料包括:流域内各雨量站或主要雨量站的历年逐月降雨量、蒸发量。各条河流主要控制站的实测径流量。各条河流主要控制站的天然径流量。历年地下水资源量。2.搜集资料20:21:2124o三、水资源规划的步骤与程序第二节 水资源规划的基本理论及步骤水文资料可靠性检查的常用方法:绝对值法;三年滑动平均法;双累积曲线法。3.水文资料的可靠性检查o绝对值法20:21:2125图4-2 A、B两水文站年径流量柱状图(时间)o三年滑动平均法20:21:2226图4-3 某站降雨量过程线与三年滑动平均过程线对比Ji=(Mi+Mi-1+Mi-2)/3J=Y(T)o双累积曲线法20:21:2227图4-4 水文数据双累积曲线20:21:2228o一、水资源规划的系统分析方法与优化技术(一)水资源系统分析方法u凡是在一定环境下,为实现某一目标,由若干相互联系、相互制约、相互作用的因素(或部分)而组成的集合体就称为系统。第三节 水资源规划方法系统方法普里高津-耗散结构理论(混沌 有序)哈 肯-协同论查 德-模糊数学邓 聚 龙-灰色系统理论20:21:2229o一、水资源规划的系统分析方法与优化技术(一)水资源系统分析方法u系统分析方法内容:第三节 水资源规划方法确定系统目的与目标;建立系统数学模型;实施模拟与优化技术;进行分析、综合与评价;作出选择方案的满意决策。20:21:2230o一、水资源规划的系统分析方法与优化技术(一)水资源系统分析方法u水资源系统的几个主要特点:第三节 水资源规划方法(1)水资源开发利用的目标或目的估计有一个或多个;目标的层次有高低主次之分。(2)水资源系统各分系统有相互关联、相互依赖、相互制约的关系。(3)对采纳的数学工具要求较高。(4)需要多学科的综合。20:21:2231o一、水资源规划的系统分析方法与优化技术(一)水资源系统分析方法u水资源系统分析的步骤:第三节 水资源规划方法1.分析问题,明确目的,确定目标;2.建立数学模型;3.求解数学模型并检验;4.决策方案检验;5.研究计划实施。20:21:2232o一、水资源规划的系统分析方法与优化技术(二)水资源规划优化技术数学模型第三节 水资源规划方法模拟技术优化技术求解系统目标函数最优20:21:2333o一、水资源规划的系统分析方法与优化技术(二)水资源规划优化技术u数学模型是真实系统的抽象,是描述与表示真实系统行为的数学方程组。其作用:第三节 水资源规划方法揭示问题的不同方面识别系统结构、组成元素间与环境间的函数关系确定其有效性与约束条件指明为定量分析需要收集的资料与数据20:21:2334o一、水资源规划的系统分析方法与优化技术(二)水资源规划优化技术1.最优化模型与模拟模型第三节 水资源规划方法模拟模型不是一种优化技术。20:21:2335o一、水资源规划的系统分析方法与优化技术(二)水资源规划优化技术2.确定性模型与非确定性模型第三节 水资源规划方法确定性模型,是指模型中的所有参数与变量以及模型结构都视为是确定的,从而建立的数学模型。如常系数线性规划模型。四类不确定性表现形式:偶然性;模糊性;灰色性;未确知性。20:21:2336o一、水资源规划的系统分析方法与优化技术(二)水资源规划优化技术3.静态模型与动态模型第三节 水资源规划方法静态模型,是不考虑时间因子所建立的模型。动态模型,把时间因子作为变量所建立的模型。20:21:2337o一、水资源规划的系统分析方法与优化技术(二)水资源规划优化技术4.集中参数模型与分布参数模型第三节 水资源规划方法集中参数模型是把一个系统单元看成一个整体,忽略其内部活动,而只注意其输入与输出信息;分布参数模型,表示的过程是发生在空间的每一个点上,不能像集中参数模型那样把系统看成是集中单元的一种相互连接。20:21:2338o一、水资源规划的系统分析方法与优化技术(二)水资源规划优化技术5.线性模型与非线性模型第三节 水资源规划方法20:21:2439o二、水资源规划模型的一般形式(一)水资源规划管理模型的数学表达式第三节 水资源规划方法20:21:2440o二、水资源规划模型的一般形式(二)水资源规划管理模型的组成1.决策变量;2.目标函数;3.约束条件。第三节 水资源规划方法均衡约束;水量约束;水质约束;水位约束;经济约束。(三)水资源规划管理模型的分类20:21:2441o三、水资源规划模型的建立(一)管理问题的确定1.确定规划管理目标;2.确定规划管理区范围;3.选定规划管理期限。第三节 水资源规划方法(二)建立水资源系统的状态模拟模型水资源系统的模型化20:21:2442o三、水资源规划模型的建立(三)建立水资源规划管理模型水资源系统的最优化1.嵌入法(embeding method);2.响应矩阵法(method of response matrix)。第三节 水资源规划方法参见P159-16120:21:2443o四、水资源管理模型的求解方法(一)线性规划法(linear programming)求解方法:单纯形法第三节 水资源规划方法参见P161-16320:21:2444o四、水资源管理模型的求解方法(二)动态规划法(dynamic programming)第三节 水资源规划方法参见P163-16620:21:2545o四、水资源管理模型的求解方法(三)多目标规划法(multiobjective programming)第三节 水资源规划方法参见P166-16920:21:2546o四、水资源管理模型的求解方法(三)多目标规划法(multiobjective programming)第三节 水资源规划方法参见P166-169求解方法:1.化多目标为单目标法(1)权重法(2)约束法(3)乘除法(4)目标规划法2.逐步法20:21:2547o五、水资源规划方案决策分析方法-层次分析法第三节 水资源规划方法层次分析法(analytical hierarchy process):该方法是把一个复杂问题表示为有序的递阶层次结构,通过人们的判断,对备选方案的优劣进行排序。基本原理与运算步骤:感谢您的聆听！