第四水资源规划的原理与方法课件

第四章第四章 水资源规划的原理与方法水资源规划的原理与方法冰山冰山河流河流森林森林沙漠沙漠海岸海岸岩缝岩缝地下水地下水o水资源规划是对流域或水资源规划是对流域或区域内水资源的区域内水资源的开发、开发、利用、治理、配置、节利用、治理、配置、节约和保护约和保护等方面在等方面在更高更高层次上的定量分析和综层次上的定量分析和综合集成合集成。u提供了国土资源规划和江河流域规划的水资源基础；提供了国土资源规划和江河流域规划的水资源基础；u通过水量时空分配调整和水环境的保护，协调防洪除涝、节水通过水量时空分配调整和水环境的保护，协调防洪除涝、节水灌溉、城镇供水、水力发电、水土保持等专项规划间的关系。灌溉、城镇供水、水力发电、水土保持等专项规划间的关系。2024/7/152第一节第一节 水资源规划的概述水资源规划的概述o一、一、水资源规划的概念水资源规划的概念就是就是以水资源利用、调配为对象以水资源利用、调配为对象，在一定区域内为，在一定区域内为开开发水资源发水资源、防治水患防治水患、保护生态环境保护生态环境、提高水资源综合利提高水资源综合利用效益用效益而制定的总体措施计划与安排。而制定的总体措施计划与安排。主要内容包括：主要内容包括：1.水资源量与质的计算与评估；水资源量与质的计算与评估；2.水资源功能的划分与协调；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；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；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。相应的水利工程规划方案设计及论证。2024/7/153o二、水资源规划的类型二、水资源规划的类型（一）（一）流域水资源规划流域水资源规划对象：对象：整个江河流域整个江河流域内容：内容：防洪、灌溉、排涝、发电、航运、供水、养防洪、灌溉、排涝、发电、航运、供水、养殖、旅游、水环境保护、水土保持等。殖、旅游、水环境保护、水土保持等。第一节第一节 水资源规划的概述水资源规划的概述（二）（二）跨流域水资源规划跨流域水资源规划对象：对象：一个以上江河流域一个以上江河流域内容：内容：社会经济影响、生态环境影响、可持续性。社会经济影响、生态环境影响、可持续性。2024/7/154o二、水资源规划的类型二、水资源规划的类型（三）（三）地区水资源规划地区水资源规划对象：对象：行政区、经济区、工程影响区行政区、经济区、工程影响区内容：内容：防洪、灌溉、排涝、发电、航运、供水、养防洪、灌溉、排涝、发电、航运、供水、养殖、旅游、水环境保护、水土保持等（殖、旅游、水环境保护、水土保持等（侧重侧重点点）。）。第一节第一节 水资源规划的概述水资源规划的概述（四）（四）专门水资源规划专门水资源规划对象：对象：某一专门任务、某一行业某一专门任务、某一行业内容：内容：防洪、水力发电、灌溉、城市供水、水资源防洪、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。保护、航运及重大水利工程规划。2024/7/155o三、水资源规划的指导思想和原则三、水资源规划的指导思想和原则（一）（一）指导思想指导思想1.水量平衡；水量平衡；2.水土平衡；水土平衡；3.水盐平衡；水盐平衡；4.水沙平衡；水沙平衡；5.水污染与治理平衡；水污染与治理平衡；6.水投资来源与分配的平衡。水投资来源与分配的平衡。第一节第一节 水资源规划的概述水资源规划的概述水水土土资资源源匹匹配配问问题题；重重要要矿矿产产资资源源、文文物物淹淹没没问问题题；林林草草地地用用水水、生生态态环环境境持持续续问问题题。2024/7/156o三、水资源规划的指导思想和原则三、水资源规划的指导思想和原则（二）（二）规划应遵循的基本原则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；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；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；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；节流与开源并举的原则；5.实事求是、量力而行的原则；实事求是、量力而行的原则；6.指导思想全面转变的原则。指导思想全面转变的原则。第一节第一节 水资源规划的概述水资源规划的概述2024/7/157o一、水资源规划的科学基础和方法要点一、水资源规划的科学基础和方法要点水资源规划、方法论、三个层次：水资源规划、方法论、三个层次：1.哲学层次哲学层次 （解决基本价值观问题解决基本价值观问题）2.经济学层次经济学层次3.工程学层次工程学层次第二节第二节 水资源规划的基本理论及步骤水资源规划的基本理论及步骤2024/7/158o一、水资源规划的科学基础和方法要点一、水资源规划的科学基础和方法要点（一）（一）水资源规划的科学基础水资源规划的科学基础1.水文学基础水文学基础第二节第二节 水资源规划的基本理论及步骤水资源规划的基本理论及步骤2024/7/159o一、水资源规划的科学基础和方法要点一、水资源规划的科学基础和方法要点（一）（一）水资源规划的科学基础水资源规划的科学基础2.经济学基础经济学基础第二节第二节 水资源规划的基本理论及步骤水资源规划的基本理论及步骤2024/7/1510o一、水资源规划的科学基础和方法要点一、水资源规划的科学基础和方法要点（一）（一）水资源规划的科学基础水资源规划的科学基础3.工程学基础工程学基础第二节第二节 水资源规划的基本理论及步骤水资源规划的基本理论及步骤2024/7/1511o一、水资源规划的科学基础和方法要点一、水资源规划的科学基础和方法要点（一）（一）水资源规划的科学基础水资源规划的科学基础4.环境学基础环境学基础第二节第二节 水资源规划的基本理论及步骤水资源规划的基本理论及步骤2024/7/1512o一、水资源规划的科学基础和方法要点一、水资源规划的科学基础和方法要点（一）（一）水资源规划的科学基础水资源规划的科学基础5.运筹学基础运筹学基础第二节第二节 水资源规划的基本理论及步骤水资源规划的基本理论及步骤2024/7/1513o一、水资源规划的科学基础和方法要点一、水资源规划的科学基础和方法要点（二）（二）水资源规划方法要点水资源规划方法要点1.以发展过程中的水资源演变为以发展过程中的水资源演变为出发点出发点2.以流域为对象的以流域为对象的整体研究整体研究3.以水循环为基础的现状以水循环为基础的现状整体评价整体评价4.以水资源合理配置为中心的以水资源合理配置为中心的总体规划模型体系总体规划模型体系5.水资源合理配置的水资源合理配置的多层次多目标群决策方法多层次多目标群决策方法第二节第二节 水资源规划的基本理论及步骤水资源规划的基本理论及步骤2024/7/1514o一、水资源规划的科学基础和方法要点一、水资源规划的科学基础和方法要点（二）（二）水资源规划方法要点水资源规划方法要点6.基于环境和生态需水的基于环境和生态需水的水资源可利用量确定水资源可利用量确定7.基于边际成本代替的基于边际成本代替的工程可供水量分析工程可供水量分析8.数学模型与水资源管理数学模型与水资源管理信息系统信息系统9.数字化流域建设数字化流域建设第二节第二节 水资源规划的基本理论及步骤水资源规划的基本理论及步骤2024/7/1515o一、水资源规划的科学基础和方法要点一、水资源规划的科学基础和方法要点（三）（三）规划分区与规划水平年规划分区与规划水平年1.规划分区规划分区2.规划水平年规划水平年第二节第二节 水资源规划的基本理论及步骤水资源规划的基本理论及步骤2024/7/1516o二、水资源规划的目标和任务二、水资源规划的目标和任务2002年水资源综合规划技术大纲提出的目标：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和管理提供规划基础，要为我国水资源可持续利用和管理提供规划基础，要在进一在进一步查清我国水资源及其开发利用现状、分析和评价水资源步查清我国水资源及其开发利用现状、分析和评价水资源承载能力的基础上承载能力的基础上，u根据根据经济社会可持续发展和生态环境保护对水资源的要求，经济社会可持续发展和生态环境保护对水资源的要求，提出提出水资源合理开发、优化配置、高效利用、有效保护和水资源合理开发、优化配置、高效利用、有效保护和综合治理的总体布局及实施方案，综合治理的总体布局及实施方案，u促进促进我国人口、资源、环境和经济的协调发展，以水资源我国人口、资源、环境和经济的协调发展，以水资源可持续利用支持经济社会可持续发展。可持续利用支持经济社会可持续发展。第二节第二节 水资源规划的基本理论及步骤水资源规划的基本理论及步骤2024/7/1517o二、水资源规划的目标和任务二、水资源规划的目标和任务水资源规划中，目标可分为：水资源规划中，目标可分为：u兴利目标兴利目标u治理目标治理目标第二节第二节 水资源规划的基本理论及步骤水资源规划的基本理论及步骤水资源规划的目标具有水资源规划的目标具有多重性多重性等特点。等特点。水资源规划的一般任务和内容：水资源规划的一般任务和内容：进行进行“水资源调查评价、水资源开发利用情况调查评水资源调查评价、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、规划实施效果评价源配置、总体布局与实施方案、规划实施效果评价”。2024/7/1518o三、水资源规划的步骤与程序三、水资源规划的步骤与程序第二节第二节 水资源规划的基本理论及步骤水资源规划的基本理论及步骤区域划分区域划分搜集资料并进行合理性检查搜集资料并进行合理性检查水资源评价水资源评价水资源开发利用现状分析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现状工程条件下规划水平年水资源供需分析需分析水资源工程规划水资源工程规划规划工程条件下规划水平年水资源供规划工程条件下规划水平年水资源供需分析需分析结束结束社社会会经经济济发发展展预预测测否否2024/7/1519o三、水资源规划的步骤与程序三、水资源规划的步骤与程序第二节第二节 水资源规划的基本理论及步骤水资源规划的基本理论及步骤u分区时要考虑的因素：分区时要考虑的因素：地形地貌；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，不同的河流水系应该分开，同时要参照供水系统，尽可能不要把完整的供水系统一分为二。尽可能不要把完整的供水系统一分为二。1.区域划分区域划分u分区时要注意的问题：分区时要注意的问题：要求精度越高，分得越细；要求精度越高，分得越细；根据原有工作基础，确定分区详略；根据原有工作基础，确定分区详略；多方论证比较，多次反复，确定最优。多方论证比较，多次反复，确定最优。2024/7/1520o三、水资源规划的步骤与程序三、水资源规划的步骤与程序第二节第二节 水资源规划的基本理论及步骤水资源规划的基本理论及步骤u基本资料包括：基本资料包括：社会经济资料；社会经济资料；水文资料；水文资料；地质资料；地质资料；水资源开发利用资料；水资源开发利用资料；地形地貌资料。地形地貌资料。2.搜集资料搜集资料2024/7/1521o三、水资源规划的步骤与程序三、水资源规划的步骤与程序第二节第二节 水资源规划的基本理论及步骤水资源规划的基本理论及步骤地质资料包括：地质资料包括：土壤岩性；土壤岩性；给水度；给水度；渗透系数；渗透系数；地下径流模数。地下径流模数。2.搜集资料搜集资料2024/7/1522o三、水资源规划的步骤与程序三、水资源规划的步骤与程序第二节第二节 水资源规划的基本理论及步骤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资源开发利用现状资料包括：水源工程状况；水源工程状况；工程规模；工程规模；各年实际供水量。各年实际供水量。2.搜集资料搜集资料地形地貌资料：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给出，是规划水源工程、确定引水线路所必需的。的。2024/7/1523o三、水资源规划的步骤与程序三、水资源规划的步骤与程序第二节第二节 水资源规划的基本理论及步骤水资源规划的基本理论及步骤水文资料包括水文资料包括：流域内各雨量站或主要雨量站的历年逐月降雨量、流域内各雨量站或主要雨量站的历年逐月降雨量、蒸发量。蒸发量。各条河流主要控制站的各条河流主要控制站的实测径流量实测径流量。各条河流主要控制站的各条河流主要控制站的天然径流量天然径流量。历年地下水资源量。历年地下水资源量。2.搜集资料搜集资料2024/7/1524o三、水资源规划的步骤与程序三、水资源规划的步骤与程序第二节第二节 水资源规划的基本理论及步骤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水文资料可靠性检查的常用方法：绝对值法；绝对值法；三年滑动平均法；三年滑动平均法；双累积曲线法。双累积曲线法。3.水文资料的可靠性检查水文资料的可靠性检查2024/7/1525o绝对值法绝对值法图图4-2 A、B两水文站年径流量柱状图两水文站年径流量柱状图（时间）（时间）2024/7/1526o三年滑动平均法三年滑动平均法图图4-3 某站降雨量过程线与三年滑动平均过程线对照某站降雨量过程线与三年滑动平均过程线对照Ji=(Mi+Mi-1+Mi-2)/3J=Y(T)2024/7/1527o双累积曲线法双累积曲线法图图4-4 水文数据双累积曲线水文数据双累积曲线2024/7/1528o一、水资源规划的系统分析方法与优化技术一、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（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。集合体就称为系统。第三节第三节 水资源规划方法水资源规划方法系统方法系统方法普里高津普里高津-耗散结构理论（混沌耗散结构理论（混沌 有序）有序）哈哈 肯肯-协同论协同论查查 德德-模糊数学模糊数学邓邓 聚聚 龙龙-灰色系统理论灰色系统理论2024/7/1529o一、水资源规划的系统分析方法与优化技术一、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（一）水资源系统分析方法u系统分析方法内容：系统分析方法内容：第三节第三节 水资源规划方法水资源规划方法确定系统目的和目标；确定系统目的和目标；建立系统数学模型；建立系统数学模型；实施模拟和优化技术；实施模拟和优化技术；进行分析、综合和评价；进行分析、综合和评价；作出选择方案的满意决策。作出选择方案的满意决策。2024/7/1530o一、水资源规划的系统分析方法与优化技术一、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（一）水资源系统分析方法u水资源系统的几个主要特点：水资源系统的几个主要特点：第三节第三节 水资源规划方法水资源规划方法（1）水资源开发利用的目标或目的可能有一个或水资源开发利用的目标或目的可能有一个或多个；目标的层次有高低主次之分。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、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。相互制约的关系。（3）对采用的数学工具要求较高。对采用的数学工具要求较高。（4）需要多学科的综合。需要多学科的综合。2024/7/1531o一、水资源规划的系统分析方法与优化技术一、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（一）水资源系统分析方法u水资源系统分析的步骤：水资源系统分析的步骤：第三节第三节 水资源规划方法水资源规划方法1.分析问题，明确目的，确定目标；分析问题，明确目的，确定目标；2.建立数学模型；建立数学模型；3.求解数学模型并检验；求解数学模型并检验；4.决策方案检验；决策方案检验；5.研究计划实施。研究计划实施。2024/7/1532o一、水资源规划的系统分析方法与优化技术一、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（二）水资源规划优化技术数学模型数学模型第三节第三节 水资源规划方法水资源规划方法模拟技术模拟技术优化技术优化技术求解系统目标函数最优求解系统目标函数最优2024/7/1533o一、水资源规划的系统分析方法与优化技术一、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（二）水资源规划优化技术u数学模型是数学模型是真实系统的抽象真实系统的抽象，是描述和表示真实系是描述和表示真实系统行为的数学方程组统行为的数学方程组。其作用：。其作用：第三节第三节 水资源规划方法水资源规划方法揭示问题的不同方面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识别系统结构、组成元素间与环境间的函数关系系确定其有效性和约束条件确定其有效性和约束条件指明为定量分析需要收集的资料和数据指明为定量分析需要收集的资料和数据2024/7/1534o一、水资源规划的系统分析方法与优化技术一、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（二）水资源规划优化技术1.最优化模型和模拟模型最优化模型和模拟模型第三节第三节 水资源规划方法水资源规划方法模拟模型不是一种优化技术。模拟模型不是一种优化技术。2024/7/1535o一、水资源规划的系统分析方法与优化技术一、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（二）水资源规划优化技术2.确定性模型和非确定性模型确定性模型和非确定性模型第三节第三节 水资源规划方法水资源规划方法确定性模型确定性模型，是指模型中的所有，是指模型中的所有参数和变量参数和变量以及以及模型结构模型结构都视为是都视为是确定确定的，从而建立的数学的，从而建立的数学模型。如常系数线性规划模型。模型。如常系数线性规划模型。四类不确定性表现形式：四类不确定性表现形式：偶然性；偶然性；模糊性；模糊性；灰色性；灰色性；未确知性。未确知性。2024/7/1536o一、水资源规划的系统分析方法与优化技术一、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（二）水资源规划优化技术3.静态模型和动态模型静态模型和动态模型第三节第三节 水资源规划方法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。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。动态模型，把时间因子作为变量所建立的模型。2024/7/1537o一、水资源规划的系统分析方法与优化技术一、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（二）水资源规划优化技术4.集中参数模型和分布参数模型集中参数模型和分布参数模型第三节第三节 水资源规划方法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，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；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。集中单元的一种相互连接。2024/7/1538o一、水资源规划的系统分析方法与优化技术一、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（二）水资源规划优化技术5.线性模型和非线性模型线性模型和非线性模型第三节第三节 水资源规划方法水资源规划方法2024/7/1539o二、水资源规划模型的一般形式二、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（一）水资源规划管理模型的数学表达式第三节第三节 水资源规划方法水资源规划方法2024/7/1540o二、水资源规划模型的一般形式二、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（二）水资源规划管理模型的组成1.决策变量；决策变量；2.目标函数；目标函数；3.约束条件。约束条件。第三节第三节 水资源规划方法水资源规划方法均衡约束；均衡约束；水量约束；水量约束；水质约束；水质约束；水位约束；水位约束；经济约束。经济约束。（三）水资源规划管理模型的分类（三）水资源规划管理模型的分类2024/7/1541o三、水资源规划模型的建立三、水资源规划模型的建立（一）管理问题的确定（一）管理问题的确定1.确定规划管理目标；确定规划管理目标；2.确定规划管理区范围；确定规划管理区范围；3.选定规划管理期限。选定规划管理期限。第三节第三节 水资源规划方法水资源规划方法（二）建立水资源系统的状态模拟模型（二）建立水资源系统的状态模拟模型水资源系统的模水资源系统的模型化型化2024/7/1542o三、水资源规划模型的建立三、水资源规划模型的建立（三）建立水资源规划管理模型（三）建立水资源规划管理模型水资源系统的最优化水资源系统的最优化1.嵌入法（嵌入法（embeding method）；）；2.响应矩阵法响应矩阵法(method of response matrix)。第三节第三节 水资源规划方法水资源规划方法参见参见P159-1612024/7/1543o四、水资源管理模型的求解方法四、水资源管理模型的求解方法（一）线性规划法（一）线性规划法(linear programming)求解方法：求解方法：单纯形法单纯形法第三节第三节 水资源规划方法水资源规划方法参见参见P161-1632024/7/1544o四、水资源管理模型的求解方法四、水资源管理模型的求解方法（二）动态规划法（二）动态规划法(dynamic programming)第三节第三节 水资源规划方法水资源规划方法参见参见P163-1662024/7/1545o四、水资源管理模型的求解方法四、水资源管理模型的求解方法（三）多目标规划法（三）多目标规划法(multiobjective programming)第三节第三节 水资源规划方法水资源规划方法参见参见P166-1692024/7/1546o四、水资源管理模型的求解方法四、水资源管理模型的求解方法（三）多目标规划法（三）多目标规划法(multiobjective programming)第三节第三节 水资源规划方法水资源规划方法参见参见P166-169求解方法：求解方法：1.化多目标为单目标法化多目标为单目标法（1）权重法权重法（2）约束法约束法（3）乘除法乘除法（4）目标规划法目标规划法2.逐步法逐步法2024/7/1547o五、水资源规划方案决策分析方法五、水资源规划方案决策分析方法-层次分析法层次分析法第三节第三节 水资源规划方法水资源规划方法层次分析法层次分析法(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次结构，通过人们的判断，对备选方案的优劣进行排序。排序。基本原理和运算步骤：基本原理和运算步骤：2024/7/1548o五、水资源规划方案决策分析方法五、水资源规划方案决策分析方法-层次分析法层次分析法（一）建立系统的层次结构模型（一）建立系统的层次结构模型（二）构造判断矩阵（二）构造判断矩阵层次单排列层次单排列（三）计算权重（三）计算权重（四）判断矩阵的一致性及其检验（四）判断矩阵的一致性及其检验（五）层次总排序（五）层次总排序第三节第三节 水资源规划方法水资源规划方法参见参见P170-1722024/7/1549p经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量pStudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe写在最后感谢聆听不足之处请大家批评指导Please Criticize And Guide The Shortcomings结束语讲师：XXXXXX XX年XX月XX日