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灌区水资源优化配置分析 【摘要】本文在认识到灌区水资源优化配置的理论和原则的基础之上，根据灌区水资源开发和利用所面对的主要问题，对灌区水资源优化配置和对现状的研究进行了深入的探讨，指出目前灌区对有限水资源优化配置过程中还存在的诸多问题，并对今后水资源合理配置的发展趋势加以展望。 【关键词】灌区优化配置问题 水资源配置是依据实际情况的不断变化所进行的实时优化控制过程，同时也是动态水资源配置过程。动态过程主要表现在我国经济和社会的发展对水资源需求量和供水量在时间上的两个动态变化过程。 水资源优化配置以水资源的承载能力为基础，对存在形式不同的有限水资源加以科学配置，保证有限的水资源发挥出最大的经济和环境效益，使得可持续发展战略稳步进行下去。 目前，我国水资源需求和供给之间形成了矛盾，同时也使得我国的社会系统和生态环境系统受到了威胁，尤其是农业用水，水资源是有限的，对灌区水资源进行科学的优化配置，获得更大的灌区效益已经成为人们关注的焦点。所以，水资源优化配置成为解决水资源问题的手段和方法，因此，水资源优化配置的研究具有重要的意义和实用价值。 一、灌区水资源优化调度的基本理论 1.灌区水资源调度内涵 灌区水资源优化配置指的是在一有限灌区范围内，根据灌区的需水要求，遵循有效性和可持续性的原则，采用多种工程和非工程措施，依据市场经济发展的规律以及资源配置的要求，在保证供给需求、维护生态系统平衡和改善生态环境质量的前提下，将各种水资源在区域灌区用户进行人为配置。获得最大的效益是灌区水资源优化配置的主要目的，而水资源优化配置的最终目标就是水资源的可持续利用和实现社会的可持续发展，最终实现有限水资源社会、经济、生态环境相统一发展。 灌区水资源进行优化配置指的是在全面考虑水资源开发、利用、保护和防洪的基础上，通过水资源合理、科学的配制管理工作，提高水资源利用率，对各种形式的水资源利用工程论理的方法，建立符合实际的水资源优化配置模型，从而确定水资源配置的方案，对水资源加以科学分配，保证水资源和经济、生态环境能够协调发展，发挥水资源在各个系统中的资源价值。 2.灌区水资源优化调度的模型 早期的灌区水资源优化配置模型主要包含动态规划、模糊优化和大系统优化理论，这三个是水资源优化配置运用较多的模型，而非线性规划、随机规划、多目标规划这三者则应用较少。以下是对常用的水资源优化配置模型进行分析。 2.1动态规划模型 动态规划模型常常应用在系统分析的多阶段决策中，动态规划的基础是最优性的原理，把复杂的问题加以分解，形成一个多阶段的决策过程，以时间和空间为研究特性，逐步推算出每段最优化的决定，最终实现整个水资源的最优化方案。动态规划模型的计算方程是将过程状态进行不间断的转移的递推方程。但是，动态规划模型有优点同时也存在一些缺点，出现“维数灾”现象，所以，在建模之前首先要降维处理，这样会使灌区水资源的优化配置方案发挥出更好的效果。 2.2模糊优化模型 水资源系统不仅复杂而且比较模糊，影响因素多，而且这些影响因素相互间又形成了错综复杂的协同关系，所以，利用模糊优化模型来制定优化水资源的方案，具有较大的可靠性和保证性。模糊优化在模糊集理论的基础之上才发展起来的，是科学有效解决水资源中一些不确定因素影响的主要方法。采用这种模糊优化水资源的的方法不仅将系统的不确定因素处理掉，同时也能将多目标变为隶属度的方法来求解，在目前灌区规划上具有巨大的利用价值。 2.3大系统优化理论模型 根据灌区系统的复杂程度、规模大小以及随机性等特点，将整个大系统分解为几个小系统，按照系统的整个最优化目标和小系统之间的关系，给各个小系统分配最优指标，从而实现整个系统呈现最优化的状态。大系统理论按照可持续发展的思想，将水资源与社会、生态环境等联系起来，形成了具有某种特定功能的有机体。水资源系统不仅结构复杂、规模较大外，还具有随机性的特点，所以，运用大系统理论对水资源进行优化配置，将会比一般的优化方法更适合水资源系统的配置。 近几十年来，对水资源优化配置应用中优化方法的模型也得到了快速的发展，例如：多目标决策关联投影法主要用于节水灌溉。更多智能优化方法也将投入到水资源优化配置过程中，例如：人工神经网络、灰色系统理论和遗传算法技术等。 二、灌区水资源优化调度过程中问题及展望 现如今，对水资源优化配置管理的研究有了很大的进步，尤其是运用最新的优化算法逐渐用于结构较复杂的多种水资源、用水较多的单位水资源优化配置的问题。整个灌区的水资源配置系统不仅规模大、结构复杂，而且功能较多、影响因素多，而且系统的目标、属性、阶段多以及不确定因素的影响等等。所以，对水资源的配置的要求也会变高。但是，对水资源优化配置的研究看，还存在较多问题。 灌区渠道的建筑物破坏较严重，渠道渗透较为常见，使防渗功能逐渐下降，渠道输水的能力越来越差，水利用率较低，没有发挥出灌区的最大效益，直接给灌区水资源配置工程造成了影响。所以，我们要加大对灌区水资源配置工程的投入，充分发挥水利设备的作用，提高灌区水资源利用效率，从而节约水资源。 现如今，水体受污染严重，可利用水资源越来越少。所以，对灌区水资源配置工程实施过程中，不能只重视水量而不重视水体的质量，而是对水体质量和水量进行统一筹划配置研究工作，认识到水体质量在灌区水资源配置工作对生态环境保护的地位。 目前，大多数灌区在灌溉时只对水资源优化配置，并没有一个完善的优化配置体系，完全没有体现出动态水资源配置的过程，导致水资源没有被充分利用，更甚至浪费大量的水资源。 实施灌区水资源优化配置的时，不能只局限在对经济效益的研究工作上，同时还要考虑到社会的生态效益。合理、科学利用生态水和经济水之间的关系，把水资源利用和生态环境保护、可持续发展紧密结合在一起。 通常情况下，对灌区水资源配置模型的选择一般使用线性规划、非线性规划、动态规划等，这几种方法应用在结构复杂的系统时具有一定的局限性。使用最新的职能优化方法，例如：遗传算法、禁忌搜索等，对于离散性、非线性等优化问题具有明显的优越性，可以广泛应用在灌区水资源配置中。目前，3S技术在灌区水资源配置中的应用表现出强大的功能，尤其和水资源优化配置的理论知识、模型选择和使用方法具有广阔的应用前景。 三、结束语 总体说来，我国水资源需求和供给之间形成了矛盾，同时也使得我国的社会系统和生态环境系统受到了威胁，尤其是农业用水，水资源是有限的，对灌区水资源进行科学的优化配置，获得更大的灌区效益已经成为人们关注的焦点。水资源优化配置以水资源的承载能力为基础，对存在形式不同的有限水资源加以科学配置，保证有限的水资源发挥出最大的经济和环境效益，由此看来，水资源优化配置已经成为解决水资源问题的方法，对水资源的配置的要求也越来越高。但是，从水资源优化配置的研究看，还存在较多问题，需要我们采取措施加以解决。 参考文献： 1张展羽，高玉芳，李龙昌，徐征和.沿海缺水灌区水资源优化调配耦合模型J.水利学报,2006(10). 2刘涵,黄强.干旱年关中西部灌区水资源优化调配研究J.西北农林科技大学学报（自然科学版）,2005(1). 3张礼兵,金菊良,刘丽.灌区水资源优化调配研究J.水电能源科学,2003(2). 4马德海,马乐平.基于灌区需水与水库兴利调度的水资源优化配置研究与应用J.水利水电技术,2010(9). 6