水资源系统整体模型研究.pdf

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1、60 中国科学 E 辑 技术科学 2004,34(增刊):6073 SCIENCE IN CHINA Ser.E Technological Sciences 水资源系统整体模型研究*赵建世 王忠静 翁文斌(清华大学水利水电工程系,北京 100084)摘要 基于新近发展起来的复杂适应系统理论,建立了流域级的水资源系统整体模型,用于分析研究流域的水资源管理和配置.通过一个整体的模型框架,将水资源系统中水文、生产、生活、生态环境和管理制度等子系统的相互作用通过内生变量进行联接,从而取代以往组合模型仅仅通过计算结果的传递来描述子系统间作用的方式.结合整体模型框架的特点,提出了用于求解这个高纬度的非线

2、性模型的嵌套遗传算法,并应用于黄河流域,分析了南水北调西线工程的合理调水量及其边际效益.关键词 水资源 整体模型 复杂适应系统 遗传算法 由于水资源系统固有的复杂性,对流域进行水资源合理配置和可持续发展决策分析需要高效的综合分析工具.通过建立包含水文、生产、生活、生态环境和制度在内的整体模型,来研究需水部门间的用水竞争关系,为制定宏观决策提供必要的分析和支持,是近几年经济和水文领域研究的重点之一.在已经进行或正在进行的研究中,基本上有两种方法构建这样的综合模型:组合模型方法和整体模型方法.组合模型中的各部分只是松散的连接,即只是通过结果数据的传输实现连接.在典型的组合模型方法中,Noel等人1

3、发表了一个整合经济模型和复杂的水文模型的研究成果,建立了一个一体化的二次经济福利方程和多流域联结模型,包括一些辅助的经济和水文模型.Lefkoff等人2用一个模型,通过一定的数学形式传递经济模型和水文模型之间的信息,他们组合了地面地下水交互的分布式参数、水盐分的变化和经验的农业生产函数到一个长系列的优化模型中,决定年度的地下水抽取量、地表水使用量和灌溉面积.模型在工厂级应用了微观经济理论,以及和田间作物生产函数.Lefkoff等人3扩展了一个水交易市场模拟农场间 2004-01-15 收稿,2004-05-08 收修改稿*国家重点基础研究发展规划项目(G1999043607)资助 增刊 赵建世

4、等:水资源系统整体模型研究 61 的年度水交易.Lee等人4运用非线性区域生产模型和水文模型,分析科罗拉多河流域的农业灌溉的经济表现.在中国,陈志恺、翁文斌和王浩等将宏观经济投入产出模型引入水资源系统,构架出宏观经济水资源系统,并在此基础上建立水资源配置多目标分析模型体系5.王忠静1)在此基础上引入水资源承载能力的概念,用来分析和评价水资源与区域经济的关系,对水资源与社会经济系统的关系进行了更加深入的分析.水资源整体模型方法的研究已经成为一个重要的方向.在整体研究方法中,所有的部分被紧密的整合到一个单一的模型中,提供了一个整体的分析框架.Harding等人6用科罗拉多河网络模型(CRM)研究流

5、域的一个严重干旱的水文影响.Booker等人7扩展了Booker等人8的模型,建立了一个整体的水文-经济-制度优化模型CRIM科罗拉多河流域制度模型.Henderson等人9建立了博弈模型,用于模拟内在的集体行为过程.Cai10提出了一个流域水文-农业-经济整体模型,用于分析流域的长期和短期的用水效率,并且在非线性解法问题上提出了新的方法,模型应用于Syr Darya流域,对该流域的可持续发展情景进行了分析.组合模型更加容易应用,但是从长期的研究来看,需要一个适当的动态连接,通过内在的交互方法求解经济和水文部分.整体模型的关键问题在于建立各部分的本质连接,从而使得水资源配置得多目标分析能够在主

6、要的物理系统的基础上实现.要建立更加科学、有效的整体综合模型,当前存在的主要困难可以归纳为以下几点:(1)研究并确定对高度复杂的水资源系统的演化和运行机理进行科学分析的基础理论体系和建模方法.(2)整体模型是高维度的非线性优化模型,其解法仍然是个难题.(3)局部问题还存在权威的分析方法也是一个影响整体模型实用性的一个重要因素.特别是对于工业、生活和环境等其他方面的用水与效益的研究是远远不够的.本文正是希望从对基础理论和模型解法的研究入手,对建立整体模型的框架进行尝试.1 复杂适应系统原理与建模方法 在建立水资源系统整体模型的基础理论研究方面,本文引入了复杂适应系统基本理论(Complex ad

7、aptive system,简称CAS)和建模方法.Holland111994 年正式提出复杂适应系统理论,对其中的关键环节受限生成过程(Constrained generating procedures,CGP)的和建模方法进行了深入的论述,并初步形成了普适性理论12.CAS 理论在自组织和协同论等理论的基础上,将系统的成员看作是具有自 1)王忠静.干旱内陆河区水资源承载能力与可持续利用研究.清华大学博士学位论文,1999 62 中国科学 E 辑 技术科学 第 34 卷 SCIENCE IN CHINA Ser.E Technological Sciences 身目的与主动性的、积极的“活的

8、”主体,是复杂系统研究在观念上的一大进步,这种进步更多的考虑了元素间的相互作用对系统演化的重要贡献,从方法论上突破了传统的“还原论”的框架.CAS 理论将系统中的成员称为具有适应性的主体(adaptive agent),简称主体.围绕主体这个核心概念,CAS 理论提出了另为几个和系统演化相关的重要概念,包括:聚集、非线性、流、多样性、标识、内部模型、积木等.这些概念都可以在水资源系统中得到准确的诠释,表明水资源系统具有复杂适应系统的基本特征1),可以用这种理论的基本方法进行建模和分析.“受限生成过程”是 CAS 理论建模的基本方法,“过程”是指模型是动态的,描述的对象本身就是一个过程;“生成”

9、是指过程是由于各种主体通过相互作用产生的;“受限”是指系统具有一定的规则进行约束.其基本元素和计算机建模方法如下.1.1 基本元素()主体.构成系统的最小单位,它们可以产生一些行为,即根据一个输入状态产生一个输出状态,形成主体间的相互联系,在系统中传递物质、能量或者信息.()规则.主体的行为要受到一定规则的约束.()状态.主体在规则的约束下产生各种不同的状态,这些状态的组成决定了系统演化的各种不同方向,即系统演化的状态.()对策树(转换函数).主体或系统在不同状态之间的转换机制通过对策树(转换函数)描述.这一特征简化了研究的过程.1.2 基本步骤()首先要定义机制的概念,机制是由系统的规则决定

10、的,是根据行为(或信息)做出的反应,对输入进行处理并产生最终输出的行为.()其次要将定义的多种机制连接起来形成网络,这种连接的方法产生了受限生成过程的基本框架.()建立对策树(转换函数),用来描述系统状态变化的各种可能性.()使用已经完成的基本机制建立更复杂的机制,从而实现对层次产生的描述.受限生成过程建模方法具有严格的数学描述13,本文在建立水资源系统整体模型的过程中,应用CAS基本理论对水资源系统进行了分析,并根据受限生成过程建模的要素和步骤要求,构建了水资源系统整体模型框架.1)赵建世.基于复杂适应系统理论的水资源优化配置整体模型研究.清华大学博士学位论文,2003 增刊 赵建世等:水资

11、源系统整体模型研究 63 2 流域级水资源系统整体模型框架的构建 2.1 水资源系统解析 通常来讲,一个流域系统可以看作由三部分组成:(1)水源部分,如河流、渠道、水库和地下含水层;(2)河道外需水部分,如灌溉的田地、工业企业和城市及河道内需水,如水力发电、航运、娱乐和环境;(3)中介部分,如污水处理厂和水资源重复利用和循环使用的设备.大气形成了流域的上边界,通过这个边界的质量和能量交换决定了流域的水文特征.模型中对水资源利用的循环过程的描述如图 1 所示.但是,流域的状态,如径流、蒸发和渗漏等,同时由人类的行为共同决定,如蓄水、引水、灌溉、排水和城市用水的回归.因此,水资源管理模型不仅应该包

12、括自然物理过程,还应该包括人造的硬件(工程)和软件(管理政策).因此,一个理想的、完整的模型还应该包含用户对政策的反馈这个子系统的模型,包括对系统组成部分,如居民、灌区、企业和政府等的和水相关行为的特征,进行必要的描述.图 1 模型中的水资源循环过程 2.2 模型的框架结构 本文建立的模型是以不同层次的、具有适应性的主体为基本单位,通过描述64 中国科学 E 辑 技术科学 第 34 卷 SCIENCE IN CHINA Ser.E Technological Sciences 同一层次间主体的行为和相互关系,以及不同层次间的信息传递和作用机制,建立用于分析水资源配置问题的复杂适应理论模型.从本

13、质上讲,这应该是一个基于对社会经济运行系统地描述、以水资源的配置和利用为主线的、基于层次结构描述和主体行为描述的模型框架.()主体的分类.为了与当前多数水用户分类标准保持内涵上的一致,适应水资源可持续利用的分析需要,本文根据新口径用水户分类标准,对模型的主体进行划分.将实际的多级政府和政府的多个部门概化为一个流域级政府主体,将各个与水资源利用相关的用户概化为农业生产主体、农村家庭主体、工业企业主体、服务业企业主体、城市家庭主体、生态主体、水电站主体和污水处理厂主体.每个主体都具有各自的行为及其输入输出,主体的适应性表现为各自具有优化目标.对每一个主体的描述形成了一个局部优化模型.()主体的适应

14、性与相互作用关系.确定了建立水资源优化配置模型包含的主体后,对系统的层次结构和主体之间的相互关系进行描述是建立模型框架结构的关键.模型中对主体间作用关系的描述如图 2 所示.图 2 模型中的主体间作用关系 2.3 主体行为描述 各主体之间的关系是通过主体行为的输入输出关系相互联结的,这种联系在模型中是十分复杂的,由于篇幅的限制,这里只对各主体的关键行为进行概要的描述.增刊 赵建世等:水资源系统整体模型研究 65 ()政府行为描述(1)人口发展调控.由于我国实行了计划生育的基本国策,因此我国的人口增长具有自己的特征,根据本模型精度的要求,对于人口增长的预测采用简化的方法,按照人口的自然增长率进行

15、年度描述,即:XPOP(Y,N)=XPOP(Y1,N)PRAT(Y,N),(1)式中,XPOP(Y,N)为某节点某年的人口总数;PRAT(Y,N)为某节点某年的人口自然增长率,即出生率与死亡率的差.该行为的输入为上一时段的人口数量和自然增长率,输出为下一个时段的人口数量,发生频率为每年一次.(2)宏观经济调控.本文采用动态投入产出模型来描述政府部门对宏观经济的调控,其基本形式表达如下:BX(t+1)=(IA+B)X(t)V(t),(2)式中,B 即为资本系数矩阵,X(t)为部门总产出,A 为直接消耗矩阵,V(t)为劳动报酬,I 为单位矩阵.宏观经济调控行为按照行政区划进行.在模型中需要建立行政

16、区划和流域节点之间的空间对应关系.(3)水量调度和分配.这个行为的主要任务是模拟水量分配和调度的物理过程,和传统的流域模拟模型功能类似,通过对流域进行概化,形成流域节点图,用于流域的水量平衡演算,得到各个节点的水量.在本模型中,政府的水量调度和分配行为被限制在河道内进行,主要包括对水库、地下水库、引退水节点和汇流节点的水量分配,各类节点的水量平衡关系如下:水库:VE(M+1,N)=VE(M,N)+I(M,N)O(M,N)SP(M,N)LK(M,N),(3)式中,VE(M,N)为水库节点 N 第 M 月的蓄水量;I(M,N)为水库入流量,O(M,N)为水库出流量,SP(M,N)为水库的各种供水量

17、,LK(M,N)为水库的渗漏损失量.地下水库:GVE(M+1,N)=GVE(M,N)+GSA(M,N)+GSP(M,N)+GSR(M,N)-EG(M,N)-GSP(M,N),(4)式中,GVE(M,N)为地下水库节点 N 第 M 月的蓄水量,GSA(M,N),GSP(M,N)和GSR M,N)分别为灌溉补给、降雨补给和河渠补给,EG(M,N)为潜水蒸发,GSP(M,N)为地下水开采量.河道引退水节点:O(M,N)=I(M,N)+R(M,N)SP(M,N),(5)式中,O(M,N)为节点出流量,I(M,N)为节点入流量,R(M,N)为节点的退水,SP(M,N)为引水量.汇流节点:66 中国科学

18、E 辑 技术科学 第 34 卷 SCIENCE IN CHINA Ser.E Technological Sciences JO(M,N)I(M,N,J)=,(6)式中,O(M,N)为节点出流量,I(M,N,J)为节点入流量.该行为的输入为各时段的天然径流量、水库调度规则、节点间的水力关系等,输出为各种供水量和各节点的出流量,行为发生的频率为每月一次.(4)水价管理和调整.水价管理行为就是政府根据每年的综合社会福利发展状况,确定各种用水价格,包括农业用水、城市生产用水、城市生活用水、市政用水等.这些水价在模型中通过自由变量的形式出现,政府通过整体优化过程确定各种用水的价格.水价管理行为的输入可

19、以看作整个系统的状态,输出为各种用水的价格,发生频率为每年一次.(5)生态管理.在本模型中,对于生态问题的研究主要解决两个问题,一个是生态的耗水问题,另外一个是生态对综合社会福利的贡献问题.为了在模型中描述这两个问题,可以将整个流域的生态进行两个方面的简化假定:一是采用Wackernagel14提出的“生态足迹”(Ecological footprint)方法对生态进行定量核算,其中森林、草地和水面的当量因子分别为 1.1,0.5 和 0.2;二是在模型中,天然部分不消耗河道内径流量,而人工部分只有通过消耗河道内径流量才能存在,从而形成了与其他部门耗水的竞争关系.在这两个假定的前提下,这些各时

20、段、各节点的标准生态面积在模型中通过自由变量的形式出现,系统通过整体优化确定这些变量的值.政府的生态管理行为的输入为整个系统状态、输出为各种总的标准生态面积,发生频率为每年一次.(6)水环境管理.本模型将政府的水环境管理行为可以概化为提供污水处理费用,包括新增污水处理能力建设费和污水处理运行费,各节点的污水处理费用以自由变量的形式在模型中出现,政府从宏观经济中的总固定资产投资中提供污水的处理费用.行为的输入为整个系统状态、输出为节点的污水处理费,发生频率为每年一次.(7)社会统计.政府对整个系统状态的信息获取需要通过社会统计行为进行.社会统计的指标包括人口、总产出、GDP、粮食产量、生态面积和

21、水环境指标.以总产出统计为例:NX(Y,D,S)XNODE(Y,N,E)ND,=(7)式中,XNODE(Y,N,S)为某年某节点某部门的总产出,X(Y,D,S)为某年某地区某部门的总产出,行为的输入为人口、总产出、GDP、粮食产量、生态面积和水环境在各节点的微观量,输出是政府汇总的宏观指标,行为发生的频率为每月一次.(8)适应性表现描述.描述适应性表现的关键是确定主体的优化目标.政增刊 赵建世等:水资源系统整体模型研究 67 府主体的适应性表现是一个多目标问题的描述,主要包括经济目标、社会目标和生态环境目标.多目标问题不存在惟一的最优解,最终方案的选择,可以应用“情景分析法”1)和“交互式契比

22、雪夫方法”15等多目标分析方法进行.本模型分别用人均GDP代表经济发展目标,用人均粮食代表社会目标,用人均标准生态面积代表生态目标,用人均BOD量代表水环境目标.这 4 个目标之间是相互联系、相互制约,最重要的是这些目标之间存在着对水和资金的竞争关系,实际上是对水资源系统中的基本物质流和能量流的竞争关系.GDPS(Y,D)=(GDPA(Y,D)GDPMIN)/(GDPMAXGDPMIN),(8)FOODS(Y,D)=(FOODA(Y,D)FOODMIN)/(FOODMAXFOODMIN),(9)BODS(Y,D)=(BODA(Y,D)BODMIN)/(BODMAXBODMIN),(10)ECO

23、S(Y,D)=(ECOA(Y,D)ECOAMIN)/(ECOAMAXECOAMIN),(11)XWEL=f(GDPS(Y,D),FOODS(Y,D),BODS(Y,D),ECOS(Y,S),(12)式中,GDPA,GDPS 分别为人均 GDP 和无量纲化后的人均 GDP,FOOD 为人均粮食,BOD为人均 BOD,ECO为人均生态面积,后缀 A,S意义同上,下标 Y表示年,D 表示区域,XWEL 为综合社会福利,f 为效用函数,政府的适应性优化目标:综合社会福利最大.()灌区主体行为描述 本模型对灌区主体的种植业生产行为按照 3 种模式进行核算,即充分灌溉、非充分灌溉和非灌溉模式,作物按照经济

24、作物、水稻、小麦和杂粮、玉米四类划分;对灌区主体的非种植业生产进行了概化的水分生产描述.主体的适应性表现为使得灌区的总产出最大.考虑到参数的可获取性,对于充分灌溉条件下的作物水分生产函数,采用考虑有效降雨的二次函数形式:Ya=a(W+PA)2+b(W+PA)+c,(13)式中,Ya为作物实际产量,W 为田间灌溉水量,PA 为有效降雨,a,b 和 c 为系数.对于非充分灌溉条件下的作物水分生产函数,采用 JESEN 模型形式.1,ipaaimmiiYETYET=(14)式中,p 为阶段划分的数目,i为第 i 阶段缺水敏感指数,Ya为作物实际产量,Ym为作物潜在产量;ETai为第 i 阶段的实际腾

25、发量;ETmi为第 i 阶段的潜在腾发量.另外,灌区的主要行为还包括灌溉设施的改造、土地平衡的核算以及种植收益核算等.1)王忠静,赵建世,翁文斌.水资源承载能力多目标情景分析方法研究.北京:21 世纪初期大城市可持续发展的水资源保障国际研讨会专家论文集,2000.135146 68 中国科学 E 辑 技术科学 第 34 卷 SCIENCE IN CHINA Ser.E Technological Sciences 0.5灌区的适应性优化目标:灌区的经济收益最大.()家庭行为描述 这里的家庭包括城市家庭主体和农村家庭主体两类,用相同的方式进行描述.家庭主体的主要行为表现为消费,其家庭收入可以根据

26、宏观经济状况计算.对于家庭的消费行为,可以概化为两部分,即水消费和其他消费.对于家庭生活舒适度的算法,调查北京、天津两市和河北、河南、山东、山西、甘肃等省部分地区 19911998 年的人均收入、生活水价和人均用水量的数据,通过拟合和积分运算可以得到以下关系:20.50.14(/100),FWI P=W(15)W 为每月每人的家庭用水定额(m3/人月),I 为家庭收入(元/月),P 为水价(元/m3),F 为家庭生活舒适度.家庭主体的适应性表现为家庭生活总舒适度最大.()企业行为描述 这里的企业包括工业企业和服务业企业.工业企业和服务业企业的主要行为在模型中被概化为用水、节水改造、生产和经济核

27、算.企业的适应性表现可以描述为企业的经济收益最大.()水电站行为描述 水电站根据径流和调度的情况,完成自己的发电行为.水电站的发电行为和供水调度存在一定程度的矛盾,在本模型中,水电站的发电行为被认为是在保证其它所有供水能够完成的情况下进行的.水电站主体的适应性表现为发电效益最大化.()生态主体行为描述 本模型对生态主体的行为描述简化为根据政府确定标准生态面积,完成标准生态面积的生产.生态主体的适应性应该表现为生态生产与政府制定的生产目标差别最小.()污水处理厂行为描述 污水处理厂主体的行为可以描述为搜集城市中的工业、服务业和生活污水,并根据自己的污水处理能力进行处理,对于超出自己处理能力的污水

28、量,排入河道中,产生污染.本模型中的水污染用 BOD 量进行描述.污水处理厂主体的适应性应该表现为污水处理与政府制定的目标差别最小.3 模型的解法研究 非线性和大维度,是本文建立的水资源系统整体模型的基本特点.根据本文模型构成的基本特点,即由相对独立的子模型通过相互之间的数据传递关系联接形成一个整体,可以采用分解的基本思想进行求解,用以提高模型求解的效率.对一个高维度的数学优化模型采用分解式的解法在水资源系统模型领域已经有增刊 赵建世等:水资源系统整体模型研究 69 了成功的应用实例,如Cai等人16的研究成果.本模型的结构特点对于构建分解式的解法是非常适合的,基于主体和层次的框架,可以方便地

29、和遗传算法进行结合,将部门级的每个主体模型用一个独立的遗传算法进行求解,而将这些模型的优化结果,即主体的输出,作为政府级的遗传算法中的一个个体的适应度评价参数,为模型最高层次的遗传算法的个体适应度评价提供支持,这不论是在数学上还是在时间的物理过程中,都是非常合理的.经过这样的分解,模型中的每个主体模型需要优化的变量个数会比较少,一般在 50 个以下,求解这样一个模型对于参数合适的遗传算法来讲,在精度和时间上都是非常令人满意的,这样就形成了本文提出的模型解法嵌套遗传算法.算法的基本流程如图 3.图 3 模型求解流程图 70 中国科学 E 辑 技术科学 第 34 卷 SCIENCE IN CHIN

30、A Ser.E Technological Sciences 4 模型应用:南水北调西线调水量合理性分析 4.1 模型的节点概化 将基于复杂适应系统理论的水资源系统整体模型框架应用于实际流域并进行问题分析,需要将这个框架与流域的物理实际相结合,同时获取流域的相应参数和数据.本文将模型应用于黄河流域,根据研究的精度要求对流域进行概化,建立流域的概化节点图,描述流域中各种元素之间的物理联系.模型节点概化的结果如图 4 所示.4.2 模型的主要数据来源 模型计算需要大量的基础数据,主要包括水文数据、工农业生产用水参数、生活用水参数和社会经济数据等,本模型采用的数据来源主要有:水文数据来源于历史的水文

31、统计资料;另外一些水文数据和工农业生产数据采用的是“黄河流域水资源规划决策支持系统”和“黄河流域水资源经济模型”两个项目的基本资料,并根据 1999和 2000两年流域各省的统计年鉴中的相关宏观数据进行了局部修正.生活用水数据和社会经济数据来源于 1999 和 2000 两年流域各省的统计年鉴.4.3 南水北调西线调水量分析1)由于黄河流域的水资源短缺,导致水资源已经成为制约经济发展的因素之一,因此南水北调工程调水量的多少,直接影响到黄河流域将来社会经济发展的模式和速度.为了对比不同调水量对黄河流域社会经济发展和水资源利用的影响,本文计算了几种不同调水量的对比方案,如表 1.在作为对比方案的标

32、准方案0-40中,采用的调水总量为40亿方,通过不同调水量的计算和对比,一方面可以研究不同调水量对黄河流域社会经济发展的影响,同时也可以对多种的调水方案的效益进行全面的评估.以方案0-40为基础,在其他边界条件不变的情况下,设定对比方案的编号及其对应的调水量分别如下表.表 1 不同的调水量方案的编号(单位:亿方)方案编号 0-40 0-0 0-10 0-20 0-30 0-50 0-60 调水量 40 0 10 20 30 50 60 经过模型对表中方案的计算,流域在计算时段内各年的 GDP 总和随着调水量不同变化的曲线如图 5 所示.1)水利部黄河水利委员会勘测规划设计研究院.南水北调西线工

33、程规划纲要及第一期工程规划.2001 增刊 赵建世等:水资源系统整体模型研究 71 图 4 黄河流域节点概化图 72 中国科学 E 辑 技术科学 第 34 卷 SCIENCE IN CHINA Ser.E Technological Sciences 图 5 流域在计算时段内各年的 GDP 总和随调水量不同的变化 从计算的结果分析,可以得到以下初步的基本结论:(1)调水量越大,整个流域的经济总体发展会越好,这表明在计算的时段内,整体上流域的水资源处于紧缺状态,对流域的社会经济发展起制约作用;(2)图 5 中的曲线的变化显示,在不考虑调水工程成本的条件下,当调水量在 2050 亿方之间,单位水量

34、的边际效益较大(即曲线的斜率较大),而在这个区间之外,边际效益相对要低.从边际效益的角度来看,黄河水利委员会确定的一期工程调水量 40 亿方是一种接近最优的选择,在科学管理、合理利用和优化调度的前提下,基本上可以满足流域在 2020 年以前的水资源需求.从本模型计算的结果可以看出,在调水量为 40 亿方时,流域在计算时段内的总 GDP 累计为 351079.9 亿元,调水量为 0时,既不调水的情况下,流域在计算时段内的总GDP累计为345744.5亿元,这一价值体现了南水北调西线一期工程在 2020 年之前对流域经济发展的支撑作用,这种支撑作用并不等同于工程的直接经济效益,其中还包括了其他生产

35、部门在水资源条件的支撑下做出的贡献,工程的效益计算需要通过更加细致的工程经济分析来得到.随着社会经济系统的不断发展,更加长期的合理调水量确定还需要更详细的分析计算,但是从发展的趋势来看,实施二期工程,调入更多的水量,是流域长期可持续发展的必然要求.5 小结()模型的整体性.通过内生变量的方式实现系统中元素之间的信息传递,并将系统中的各部分有机地整合在一个模型框架中,能够更加科学地反映系统增刊 赵建世等:水资源系统整体模型研究 73 的结构和内在的作用机制.()双层结构与嵌套解法.根据复杂适应系统对层次关系的描述,模型中采用了双层结构模拟系统中不同层次间的联系,并采用嵌套遗传算法求解这种高维度的

36、非线性模型.()主体的适应性与优化算法.系统中的主体具有适应性,这种适应性可以用多种方法加以描述,本文采用优化算法模拟这种主体的适应性,从而将主体用一个相对独立的具有约束和优化目标的数学模型来描述.参 考 文 献 1 Noel J E,Howitt R E.Conjunctive multibasin management:an optimal control approach.Water Resources Re-search,1982,18(4):753763 2 Lefkoff L J,Gorelick S M.Simulating physical processes and econ

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