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单词 水资源开发利用
释义

【水资源开发利用】
 

拼译:water resources development and utilization
 

水资源是人类赖以生存的最重要的自然资源之一。广义来说,水资源是一切可以被人类利用,可作为人类生产与生活资料的天然水。水资源的补给来源是大气降水,降水到达地面后,形成地表水、土壤水与地下水,它们处于联系密切又相互转化的水循环之中。由于大气降水在时间与空间上的变化极大,故世界水资源时空分布极不均匀,是一种可更新的动力资源,中国地域辽阔,水资源时间、空间颇不均匀更为突出,给水资源开发利用带来很大困难。

中国自建国以来,兴建了大量的水利工程,在防洪、除涝、灌溉、城市供水、发电、航运等方面发挥了重要作用,为国民经济各个用水部门提供了大量的水资源。但是,随着经济的发展,水资源开发利用中存在的供需矛盾、污染严重等水荒与环境问题急待研究与解决,未经处理的工业废水对水资源的污染日趋严重,给人们的生存环境造成越来越大的危害。自60年代以来由于世界人口与工农业飞速发展,水荒与环境已成为全球性问题。从水与环境整体上研究水资源开发利用已是客观的迫切需要。

水资源开发利用的历史虽然悠久,但大体上可以分为20世纪50年代以前,以后两个阶段。前一阶段水与环境的整体概念尚未提出,基本上还处在单纯水利工程技术领域范围的研究,没有形成从整体综合地来研究水资源开发利用的科学体系。20世纪50年代以来,由于系统工程、电子计算机等科学的兴起与发展,使水资源开发利用的研究,从单纯工程技术领域,提高拓展到人类规划自身的生存环境,从水与环境整体上来研究流域或区域中的水资源系统总体成为可能。水资源概念的内涵,不仅有水量与水能,而且有水质。水资源开发利用既要注意水利效益、经济效益,又要重视环境、生态效益、社会效益。因此水资源开发利用与管理的研究,必须应用现代先进科学技术,尤其是系统科学与电子计算机等理论与工具,以期达到整体、综合、尽可能地利用紧缺、有限的水资源。这就提出了水资源系统优化规划与管理问题的研究,水资源系统分析逐渐成为水资源开发利用研究的主导方向。

自60年代以来用系统分析方法研究水资源开发利用问题得到比较广泛的开展,下面概述其研究的主要方面。

1.水资源多目标规划与决策分析的研究。1973年美国对水资源的开发规定了两个必须遵循的目标:国家经济发展与环境质量。此后,中国提出从政治、国防、社会、技术、经济、环境生态、自然资源等方面对水资源开发方案进行综合评价。这就从原则上规定了水资源多目标规划与决策分析研究的必要性。多目标决策在水资源规划、管理中的早期研究且用于实际的有:1966年Thomas与Revelle为Aswam高坝运行研究的发电与灌溉之间的交换比;70年代初期由美国麻省理工学院与阿根廷共和国水资源部组织的阿根廷Colorado河流规划;1974年Major用多目标分析方法研究了印度Big Wainut水库的经济效益与环境质量之间的交换范围;1979年Tauxe等提出一维多目标动态规划生成技术:1986年中国冯尚友等提出多维决策多目标动态规划的一般模型和求解方法,发展了Tauxe的工作,并将其应用于丹江口水库的发电与供水的多目标分析的研究。

2.水资源大系统优化分析的研究,1965年和1966年Buras与Parikh等应用Damtyig-Wolf分解原理,研究美国北加利福尼亚州水利系统的优化运行问题。70年代Haimes等多次成功地把数学规划中的分解-协调技术用于地下水与地表水联合管理等水资源大系统优化分析。1987年中国叶秉如提出大系统分解线性规划的最小减优法,概念直观,迭代求解的步骤较少。

3.水资源系统模糊集分析的研究。世界性水资源问题的尖锐提出,使水资源系统复杂性与系统分析最优化技术精确性之间的矛盾更加突出。根据复杂程度越高,有意义的精确化能力就越低的原理,80年代初中国陈守煜率先系统地将模糊数学应用于水文水资源系统,提出水资源多目标模糊优选理论,模糊优选动态规划,水环境评价模糊识别理论等,1990年发表了第1本水文水资源系统模糊集分析研究的专著《模糊水文学与水资源系统模糊优化原理》,1992年发表专著《水文水资源系统模糊识别理论》。国外在水资源系统模糊集分析研究方面,总的来看比国内要晚一些。

水资源开发利用的实质是人类作用于自然水系统的理性活动,既考虑水利效益,也顾及环境生态效益;既注重经济效益,又重视社会效益。人类从自然水系统中开发、获取资源,并把它们转化为商品,人与水两个系统相互作用与制约。因此,在水资源开发利用与管理中研究考虑人的经验知识、意向是发展的总趋势。1993年陈守煜提出建立开放的复杂水资源巨系统分析理论与技术的研究任务,它与当前水资源开发利用研究中的热点:(1)水资源大系统多目标决策;(2)水资源经济与风险分析;(3)水资源系统不确定性(随机性、模糊性)分析;(4)水资源专家系统;(5)水资源智能决策支持系统等(或其中的一部分)综合起来,可望发展为水资源开发利用的新兴交叉边缘科学。

【参考文献】:

1 姚汝祥,廖松等.水资源系统分析及应用.北京:清华大学出版社,1987

2 叶秉如.水文学的回顾与展望论文集.石家庄:河海大学,1988

3 陈守煜.模糊水文学与水资源系统模糊优化原理.大连:大连理工大学出版,1990

4 陈守煜.大连理工大学学报,1993,5

(大连理工大学博士生导师陈守煜教授撰)

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