专利名称：区域水资源供需态势预测及动态调控方法
技术领域：
本发明属于水资源规划与管理领域，具体地说是一种区域水资源供需态势预测及调控方法。
背景技术：
水资源供需态势预测是水资源规划与管理的基础工作之一。当今世界经济高速发展，水资源危机日益凸现，如何准确地预测未来的需水量以避免投资的浪费或减少将来用水危机的发生已成为一项重要的研究课题，国内外均开展了广泛的研究。美国是世界上最早开展需水预测研究的国家，距今已有100多年的历史。当时主要针对工业化进程中的工业及生活用水进行预测，为城市供水系统服务。1965年美国开展了全国第一次水资源评价工作，历时三年，于1968年完成评价报告。该报告对未来不同水平年的需水和供水进行了研究，对美国2020年的水资源需求进行展望，对当时经济社会发展起到了重要作用。随后美国于1978年12月完成了第二次全国水资源评价，完成最终报告《1975 2000年国家水资源评价》并重新对各类用水进行了需水预测。在此期间，苏联、 加拿大、日本、法国、英国等国也逐步开展了需水预测工作。1977年3月联合国在阿根廷马德普拉塔召开联合国第一届水资源大会，强调水不久将成为一种严重的社会危机，并号召各国要进行一次专门的国家级水资源评价活动。1987年和1992年联合国世界环境与发展委员会先后出版了《我们共同的未来》和《21世纪议程》，首次将环境问题与发展联系起来， 提出要选择一种既满足发展要求，又能保护生存环境的发展方式，即可持续发展观。从而将可持续发展理念融入到需水预测中，从而推动相关研究深入进行。然而，受到认识水平的限制，可持续发展理念并未融入到人们的用水中，造成水资源浪费严重、用水效率低下，由此造成全球用水总量自1940至1990年间增加了 4倍，日益严重的用水危机再次引起人们对未来水资源供需状况的担忧。在国内，我国于上世纪80年代开展了第一次水资源调查评价和水资源利用评价工作。根据当时经济社会发展状况，以2000年为预测远期水平年，提出了全国、各流域片和各省、自治区、直辖市三个层次的需水预测成果和研究报告。在此之后，我国不同部门相继进行了几次影响较为深远的规划成果。1994年国家计委和水利部共同部署开展全国水中长期供求计划，并由水利部南京水文水资源研究所和中国水利水电科学研究院水资源所按照统一要求，组织各流域机构与有关省市、区相关部门进行研究。2002年4月，我国组织开展水资源综合规划编制工作，规划根据科学发展观和建设资源节约型、环境友好型社会的总体要求，以2006年为现状年，按照全国规划、10个水资源一级区规划及31个省级行政区规划三级进行，对未来30年内我国经济社会用水的主要模式，流域及区域水资源配置总体格局等重大问题进行了分析。然而事实表明，未来水资源供需过程涉及经济、社会等多方面因素，是一个复杂的变化过程，加之预测方法的局限性，致使水资源供需态势把握不准。2000年，中国工程院重大咨询项目《中国可持续发展水资源战略对策》中指出，我国在需水预测上一直过于“超前”，过去许多部门的预测结果都已经或即将被证明是明显偏大的，造成对水利规划和供水工程在不同程度上的误导。同时，在不少地区面临缺水局面的今天，如何针对社会经济-水资源系统复杂系统的特性，提出符合区域水资源变化特点的需水预测方法，有效应对气候变化带来的挑战日益引起了各国政府和学术界的广泛关注。我国在流域水资源综合规划中，也明确提出要充分考虑气候变化带来的影响与挑战，充分考虑各种可能的影响。因此， 根据未来气候情景、人口增长、社会经济发展变化情况，科学预测未来水资源供需变化过程并提出相应的调控措施已成为当前我国水资源管理的重要问题。
发明内容
为了对区域水资源供需态势进行预测，并对水资源供需关系进行调控，本发明的目的是提供一种区域水资源供需态势预测及调控方法，该方法基于未来人口增长、经济发展、气候变化因素，预测未来区域水资源供需态势，同时按照水价调控机制，建立区域水资源供需态势预测及调控系统。—种区域水资源供需态势预测及调控方法，其特征在于该方法通过分析外部环境系统、需水系统、供水系统和调控系统之间的动态过程和作用关系，实现对区域水资源供需态势预测及调控，具体步骤如下
1)分析外部环境系统中经济发展、人口增长和环境变化的动态过程和作用关系；
2)根据分析结果得到需水系统中生产需水、生活需水和生态需水变化过程；
3)分析供水系统中水源供水变化过程，
4)根据调控系统分析价格形成机制，得到工程水价、环境水价、资源水价的变化过程；
5)综合考虑外部环境系统、需水系统和供水系统之间的复杂反馈关系，预测区域水资源供需态势变化过程，并通过调控系统从保障区域水资源可持续发展角度进行总体调控。本发明中，供水系统包括包括地表水供水、地下水供水、蓄水工程供水和引水工程供水。调控系统采取价格调控机制，抑制水资源需求，来缓解供需矛盾。本发明借助水资源管理系统理论，将水资源系统涉及的多种因素划分为外部环境系统、需水系统、供水系统和调控系统。通过分析外部环境系统、需水系统、供水系统和调控系统之间的动态过程和作用关系，实现对区域水资源供需态势预测，并按照水价调控机制， 对区域水资源进行调控，从而合理利用水资源，保障区域经济社会可持续发展。
图1是本发明的结构框图。图2是本发明的仿真平台示意图。
具体实施例方式一种区域水资源供需态势预测及调控方法，见图1，该方法通过分析外部环境系统、需水系统、供水系统和调控系统之间的动态过程和作用关系，实现对区域水资源供需态势预测及调控，具体步骤如下
1)分析外部环境系统中经济发展、人口增长和环境变化的动态过程和作用关系；
2)根据分析结果得到需水系统中生产需水、生活需水和生态需水变化过程；3)分析供水系统中水源供水变化过程；
4)根据调控系统分析价格形成机制，得到工程水价、环境水价、资源水价的变化过程；
5)综合考虑外部环境系统、需水系统和供水系统之间的关系，预测区域水资源供需态势变化过程，并通过调控系统从保障区域水资源可持续发展角度进行总体调控。本发明利用水资源系统复杂特性，结合当前水资源管理现状，将水资源供需及其调控过程分为外部环境、供水、需水、调控四个子系统，即
F{sy={si,s2,s^s4}(O
式中，S代表水资源管理系统，S” S2, S3, S4分别代表外部环境系统、供水系统、需水系统、调控系统，各系统的工作原理如下 、外部环境系统
区域水资源的动态过程受到多方面因素影响，主要包括两类一方面，气温、降水等自然水循环要素使供需态势受到影响；另一方面，人口增长、经济发展增加用水需求，加大供水系统压力。因此，外部环境系统主要包括经济发展、人口增长和环境变化3个子系统，各子系统之间相互作用，进而影响供水、需水等系统。(1)经济发展子系统
经济发展子系统主要考虑国民生产总值⑶P、工业产值、第三产业发展等因素。(2)人口增长子系统
人口增长子系统一方面考虑人口自然增长率的影响；同时还考虑城镇化进程发展的驱动。城镇人口和农村人口比例发生变化，进而改变城镇生活和农村生活用水结构。(3)环境变化子系统
主要考虑降水、气温二者的变化对水资源供需系统的影响。通常情况下，随着降水、温度的变化，水资源需求也随之变化，进而导致供需态势发生变化。、需水系统
区域需水包括生产需水、生活需水和生态需水。1)生产需水
生产需水是指有经济产出的各类生产活动所需的水量，包括第一产业(种植业、林牧渔业)、第二产业(工业、建筑业)及第三产业(商饮业、服务业)发展需水。(a)第一产业需水
林牧渔业需水量包括林果地灌溉、草场灌溉、鱼塘补水和牲畜用水等4项，且计算方法各有差异。对于农业灌溉需水，主要农作物的净灌溉定额由田间水量平衡原理推求，除稻田外，其它农林地的水量平衡方程为
^ = Λ + AJT+G(2)
式中A为农林地净灌溉用水定额(mm) ； EE为农作物生育期的需水量(mm) ； P·为农作物生育期内的有效降水量(mm) G力农作物生育期内的地下水补给量(mm)；由于全省大部分地区地下水位较深，故地下水补给量可以忽略。Δ,为农作物生育期始末的土壤储水量变化量(mm)。农作物及林地、牧草的需水量主要由参考作物需水量推求，其计算方法为
权利要求
1.一种区域水资源供需态势预测及动态调控方法，其特征在于该方法通过分析外部环境系统、需水系统、供水系统和调控系统之间的动态过程和反馈作用关系，实现对区域水资源供需态势预测及其动态调控，具体步骤如下1)分析外部环境系统中经济发展、人口增长和环境变化的动态过程和作用关系；2)根据分析结果得到需水系统中生产需水、生活需水和生态需水变化过程；3)分析供水系统中水源供水变化过程；4)根据调控系统分析价格形成机制，得到工程水价、环境水价、资源水价的变化过程；5)综合考虑外部环境系统、需水系统和供水系统之间的复杂反馈关系，预测区域水资源供需态势变化过程，并通过调控系统从保障区域水资源可持续发展角度进行总体调控。
2.根据权利要求1所述的区域水资源供需态势预测及其调控方法，其特征在于供水系统包括包括地表水供水、地下水供水、蓄水工程供水和引水工程供水。
3.根据权利要求1所述的区域水资源供需态势预测及其调控方法，其特征在于调控系统采取减少需水，抑制需求，来缓解供需矛盾。
全文摘要
本发明公开了一种区域水资源供需态势预测及动态调控方法，该方法通过分析外部环境系统、需水系统、供水系统和调控系统之间的动态过程和反馈作用关系，实现对区域水资源供需态势预测及动态调控，具体步骤为分析外部环境系统中经济发展、人口增长和环境变化的动态过程和作用关系；根据分析结果得到需水系统中生产需水、生活需水和生态需水变化过程；分析供水系统中水源供水变化过程，根据调控系统分析价格形成机制，得到工程水价、环境水价、资源水价的变化过程；综合考虑外部环境系统、需水系统和供水系统之间的复杂反馈关系，预测区域水资源供需态势变化过程，并通过调控系统从保障区域水资源可持续发展角度进行总体调控。
文档编号G06Q50/00GK102254237SQ201110114100
公开日2011年11月23日 申请日期2011年5月4日 优先权日2011年5月4日
发明者刘九夫, 张建云, 王小军, 贺瑞敏 申请人:水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院