《51.水资源优化配置129页PPT课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《51.水资源优化配置129页PPT课件（129页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、51.水资源优化配置26、机遇对于有准备的头脑有特别的亲和力。27、自信是人格的核心。28、目标的坚定是性格中最必要的力量泉源之一，也是成功的利器之一。没有它，天才也会在矛盾无定的迷径中，徒劳无功。-查士德斐尔爵士。29、困难就是机遇。-温斯顿丘吉尔。30、我奋斗，所以我快乐。-格林斯潘。二、水资源优化配置的原则公平原则效率原则可承载原则，可持续原则。有偿原则。三、水资源优化配置的手段水资源配置的方式主要有：工程手段、科技手段、行政手段、经济手段等。和水资源管理的方法是类似的水资源管理的方法是类似的。工程手段：通过采取工程对水资源进行调蓄、输送和分配，达到合理配置的目的。科技手段：实时监控系统
2、，掌握水资源与用水单元动态信息；优化技术，提高水资源规划与调度水平。行政手段：法律约束机制和行政管理职能，直接通过行政措施进行水资源配置经济手段：按照市场经济规律，建立合理的水权分配和转让机制和水价形成机制，利用经济手段进行调节水资源。四、水资源优化配置概念四、水资源优化配置概念将流域或区域水资源在不同子区域、不同用水部门、不同时期间进行优化分配，获取整体经济效益和社会、生态效益的最优。根据特定区域或流域的自然和社会经济条件，以公平、高效和可持续发展为原则，采取科学的技术方法和先进的管理体制，通过合理抑制需求、有效增加供水、积极保护生态环境等方面的工程与非工程措施，对有限的、不同形式的水资源在
3、区域间和各用水部门间进行合理的分配，以期实现水资源可持续利用、保障社会经济可持续发展和生态环境良性循环。水资源优化配置有广义和狭义之分。从广义上讲，水资源优化配置是在水资源开发和利用过程中，对洪涝灾害、干旱缺水、水生态环境恶化等问题解决的统筹安排，实现除害兴利结合、防洪抗旱并举、开源节流并重，协调上下游游、左右岸、干支流、城市与乡村、流域和区域、开发与保护、建设与管理、近期与远期等各方向的关系。从狭义上讲，水资源优化配置主要是指水资源供给与需求之间关系的处理。五、水资源优化配置涉及的问题社会经济发展问题，合理的生产布局。水资源需求问题，从需和供两方面调整，达到动态平衡。水资源开发利用方式、水利
4、工程布局等问题。水环境污染问题。生态问题。供水效益问题。水价问题。水资源管理问题。技术方法研究问题。第二节水资源优第二节水资源优化配置模型与方法化配置模型与方法一、水资源优化配置的技术1. 模型的概念系统：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）而组成的集合体。采用数学方法对系统的描述，就是模型。数学模型是描述和表示真实系统行为的数学方程组。模型是对原型的模拟形式，是对实际事物的一种描述，是系统本质属性的抽象表示，代表了系统的重要特征。模型按性质分为：形象模型、数学模型、模拟模型2. 建立模型的一般要求模型应准确、使用。模型应力求简单。尽量借鉴标准形
5、式。利用模型模拟的系统要能操作和控制，否则，建立的模型毫无意义。3. 系统分析的步骤 是运用经济分析和运筹学理论对有特定目标的问题寻求出可行方案，并经过分析和比较确定最优方案。基本程序包括3步： 1）系统的模型化确定决策变量、目标函数、约束条件 2）系统的最优化解析方法求解：LP、DP等。数值方法求解：有限差、有限元法 3）系统的综合评价4. 水资源优化配置分析的步骤 P152分析问题，明确目标。目标的鉴别和表达。建立数学模型目标函数的建立、系统模型的构造最优模型、模拟模型求解数学模型并检验计算结果的可靠性灵敏度分析；精度分析；决策方案检验研究计划实施5.水资源系统常用的模型 P154 1）根
6、据目标函数和约束条件的不同特性划分最优化模型和模拟模型确定性模型和不确定性模型静态模型和动态模型集中参数模型和分布参数模型线性模型和非线性模型 2）根据模型的用途不同，可将整个系统模型分为：灌溉模型发电模型防洪模型航运模型二、水资源优化配置模型的一般形式1、水资源优化配置模型的数学表达式决策变量目标函数 约束条件 式中：X是决策变量向是；A是系数矩阵；B是约束条件的右端项。2. 水资源优化配置中常用的决策变量、目标函数、约束条件有哪些？P157决策变量：从不同水源抽取的水量、向各用水单元供给的水量、地表水位、水质、节水率、产量与价格等。目标函数：供水系统成本最小、净效益最大、地下水位降深最小、
7、规定地下水位降深情况下出水量最大、实际水位与规定水位之差最小、供水量与需水量之差最小、环境污染最小、环境所能承受的污水排放量最大等。第第7章用描章用描述。述。约束条件：均衡约束。水量均衡、溶质均衡、盐分均衡、水流能量均衡等。水量约束。总用水量小于总供水量，供水量小于设备供水能力、供水量小于水源的可能利用量等。水质约束。供水水质满足水质标准要求，排水水质要达标准。水位约束。河道水位、地下水位等经济约束。总产值要求其它。三、线性规划法，LP法1.线性规划概述线性规划是水资源系统分析中常用的最成熟的最优化方法 。线性规划具有标准的求解方法及计算机程序，且程序调用、运行和操作都比较简单。线性规划要求目
8、标函数和约束条件构成的方程均是线性，这点限制了线性规划的应用。2. 线性规划的性质线性规划的可行域是凸集线性规划的最优解在极点上凸集凸集不是凸集极点max z=x1+3x2s.t. x1+ x26-x1+2x28x1 0, x20可行域目标函数等值线最优解64-860x1x23.线性规划数学模型决策变量：xj目标函数：约束条件：4. 求解方法图解法：见前面实例。只适用于二个约束的简单情况。单纯形法：根据线性规划的基本准则，一个线性规划问题若存在最优解，则它一定位于问题可行域的凸多面体的某个顶点上，而且顶点的个数是有限的。单纯形法就是不断地迭代寻找凸多面体的顶点，要求后一顶点的目标函数值总是优于
9、前一顶点的相应值。经过有限次的迭代，直到目标函数不能进一步再增优为止，则此顶点即为待求的最优解。软件：Lindo、Lingo，简单讲解之。3. 灵敏度分析分析目标函数中决策变量的系数，即价格系数对结果的影响；分析约束条件中右端系数，即约束变化对结果的影响；4. 应用水量分配灌区开发水质管理（1）某河准备开发2个灌区甲和乙，已知灌区甲的宜灌面积是5万亩，灌区乙的宜灌面积是8万亩。灌溉季节区，灌区甲的单位面积毛用水量是600m3/亩，灌区乙的单位面积毛用水量是300m3/亩。建成后，灌区甲可获得净收益200元/亩，灌区乙 可获得净收益是120元/亩。河流在灌溉季节可供引用的水量是3600万m3。现
10、拟确定灌区甲和灌区乙的灌溉面积各为多少，才能得到最大的经济效益。解：1）决策变量： 灌区甲的灌溉面积x1，灌区乙的灌溉面积x2。2）目标函数：maxF=200x1+120x23）约束条件： 600x1+300x2=3600 x1=5 x2=0（2）甲、乙两城市排出的废水流到同一条河流中，该河的水量为每天60000万m3，甲城市的废水排出量为每天220万m3，乙城市的废水排出量为每天150万m3。每个城市都有废水处理厂，其位置如图。已知每个厂的处理效率不超过95%。设甲厂废水处理成本为900元/万m3。乙厂的处理成本为1100元/万m3。从甲厂排出的废水流到乙厂废水排出口之前有20%的可自然净化
11、，根据环境保护要求，排入河流中的废水量不得大于河流净水量的0.2%。现要求确定在满足环保要求的条件下，每厂应处理多少废水，可使总的处理费用最低。甲城市乙城市解：1）决策变量 甲厂每天处理废水x1，乙厂每天处理污水x2。2）目标函数：3）约束条件： （3）甲乙两个水库同时给A、B、C三个城市供水。甲、乙水库的日供水量分别是W1、W2（万m3/d），A、B、C三个城市的日需水量分别为V1、V2、V3（万m3/d）。由于水库与各城市的距离不等，输水方式不同，单位水费也不同，见较中所标出的Cij（i=1,2；j=1,2,3），试做出在满足三个城市供水的情况下，输水费用最小的方案。甲水库乙水库ABCC1
12、1C12C13C21C22C23解：1）决策变量：设甲水库向三个城市日供水量分别为：x11，x12，x13（万m3/d）, 乙水库向三个城市日供水量分别为：x21，x22，x23（万m3/d）2）目标函数：3）约束条件： （4）某灌区现有耕地面积F（万亩），人口P（万人），劳力G（万人），每年可分配到的水量为W（万m3）。灌区内种植5类作物（不考虑复种），每种作物的灌溉定额mi（m3/亩），产量yi （kg/亩），价格pi（元/kg），用工li（人/亩）。根据灌区人民生活习惯，第1种作物的人均产量为aw（kg）以上，第3种作物面积不小于F3（万亩），灌溉水利用系数取。以灌区经济效益最优为目标，
13、列出水资源优化的数学模型。解：1）以各作物的灌溉面积作为决策变量xi （万亩），则有：2）目标函数：3）约束条件：（5）靠近某河流有两个化工厂，流经第一化工厂的河流流量为每天500万m3，在两个工厂之间有一条流量为每天200万m3支流。第一化工厂每天排放含有某种有害物质的工业污水2万m3，第二化工厂每天排放这种工业污水1.4万m3。从第一化工厂排出的工业污水流到第二化工厂以前，有20%可自然净化。根据环保要求，河流中工业污水的含量应不大于0.2%。这两个工厂都需各自处理一部分工业污水。第一化工厂处理工业污水的成本是1000元/万m3，第二化工厂处理工业污水的成本是800元/万m3。现在要问在满
14、足环保要求的条件下，每厂各应处理多少工业污水，使这两个工厂总的处理工业污水费用最小。工厂1工厂2200万m3500万m3四、动态规划，DP1. 概述动态规划是20世纪50年代由美国数学家贝尔曼（Bellman）等人首先提出，用于解决多阶段连续决策过程的最优策略问题。具有将高维问题化为相对较简单的低维问题、对目标函数和约束条件的函数形式限制较宽，处理比较方便等优点。动态规划的“动态”即可以指时间过程，也可以理解为空间上划分的多个“区”和“点”，当作多阶段决策过程。2. 多阶段问题求解思路贝尔曼提出的动态规划最优化原理：“作为整个过程的最优策略具有这样的性质：即无论初始状态和初始决策如何，对前面的
15、决策所形成的状态而言，余下的一系列决策必须构成最优策略。”简言之，一个最优策略的子策略总是最优的。动态规划通过建立递推关系把整个复杂问题变成一系列比较简单的子问题，然后分阶段进行递推决策，求得各阶段及其所有后续阶段的最优决策构成最优子策略，进而求得全部过程的最优决策构成的最优策略。 动态规划中的状态具有如下性质：动态规划中的状态具有如下性质：动态规划中的状态具有如下性质：动态规划中的状态具有如下性质：当某阶段状态给定以后，在这阶段以后的过程的发展不受这段以前各段状态的影响。即：过程的过去历史只能通过当前状态去影响它未来的发展，这称为无后效性。如果所选定的变量不具备无后效性，就不能作为状态变量来
16、构造动态规划模型3. 基本概念和方程阶段（Stage）。将所给问题的过程，按时间或空间特征分解成若干个相互联系的阶段，以便按次序去求每阶段的解，常用k表示阶段变量。状态（State）。各阶段开始时的客观条件叫做状态。描述各阶段状态的变量称为状态变量，常用sk表示第k阶段的状态变量，状态变量的取值集合称为状态集合，用Sk表示。 决策（Decision）。当各段的状态确定以后，就可以做出不同的决定（或选择），从而确定下一阶段的状态，这种决定称为决策。决策变量用dk(Sk)表示，允许决策集合用Dk(Sk)表示。策略（Policy） 。各个阶段决策确定后，整个问题的决策序列就构成一个策略，用p1,n(
17、d1,d2,dn)表示。对每个实际问题，可供选择的策略有一定的范围，称为允许策略集合，用P表示。使整个问题达到最优效果的策略就是最优策略。状态转移方程。动态规划中本阶段的状态往往是上一阶段的决策结果。如果给定了第k段的状态Sk ，本阶段决策为dk(Sk) ，则第k+1段的状态Sk+1由公式： Sk+1=Tk（ Sk， dk）确定，称为状态转移方程。指标函数。用于衡量所选定策略优劣的数量指标称为指标函数。最优指标函数记为fk(Sk)。 动态规划的数学模型：递推方程目标函数状态转移方程初始条件约束条件4. 模型求解步骤将水资源规划问题，按时空特点分为若干阶段，选择阶段、状态及决策变量。若变量在问题
18、是离散的，则按原离散值进行计算，否则，可在其可靠域范围内离散为有限个数值。即阶段变量i离散为i=1,2,n；第i阶段有m个状态变量 离散为 ；允许决策变量 离散为l个： 。由终端开始逆序逐段计算：由给定的 和 ，求得相应的 。由给定的 和 求转移后的状态 。，并求出由状态 开始至终点的最优值 ，它可由i+1阶段的计算结果中直接查到。计算使用 时的最优值当每个决策变量均使用完毕之后，将所有的进行比较，得出其中最优值，其相应的就是最优决策 。依次进行其它离散状态点的计算，得出所有状态 的最优值。第i阶段计算结束，转入第i-1阶段的计算。重复上述过程，一直计算到初始状态s1，此时所得的最优决策序列即
19、最优策略，所对应的目标函数值即为最优目标函数值。在上述步骤过程中，假设各阶段的目标函数是相加，亦可改为阶段相乘。上述步骤是逆序递推过程，有些问题，亦可采用正序递推。下面以最典型的路径问题，讲解动态规划的求解过程。2511214106104131112396581052C1C3D1AB1B3B2D2EC2最短路径问题求从A到E的最短路径2511214106104131112396581052C1C3D1AB1B3B2D2EC2f5(E)=02511214106104131112396581052C1C3D1AB1B3B2D2EC2f4(D1)=5f5(E)=0251121410610413111
20、2396581052C1C3D1AB1B3B2D2EC2f4(D2)=2f5(E)=0f4(D1)=52511214106104131112396581052C1C3D1AB1B3B2D2EC2f4(D2)=2f5(E)=0f3(C1)=8f4(D1)=52511214106104131112396581052C1C3D1AB1B3B2D2EC2f4(D2)=2f5(E)=0f3(C2)=7f4(D1)=5f3(C1)=82511214106104131112396581052C1C3D1AB1B3B2D2EC2f4(D2)=2f5(E)=0f3(C3)=12f4(D1)=5f3(C1)=8f
21、3(C2)=72511214106104131112396581052C1C3D1AB1B3B2D2EC2f4(D2)=2f5(E)=0f3(C3)=12f4(D1)=5f2(B1)=20f3(C2)=7f3(C1)=82511214106104131112396581052C1C3D1AB1B3B2D2EC2f4(D2)=2f5(E)=0f3(C3)=12f4(D1)=5f2(B2)=14f3(C2)=7f3(C1)=8f2(B1)=212511214106104131112396581052C1C3D1AB1B3B2D2EC2f4(D2)=2f5(E)=0f3(C3)=12f4(D1)=5
22、f2(B3)=19f3(C2)=7f3(C1)=8f2(B1)=21f2(B2)=142511214106104131112396581052C1C3D1AB1B3B2D2EC2f4(D2)=2f5(E)=0f3(C3)=12f4(D1)=5f2(B3)=19f3(C2)=7f3(C1)=8f1(A)=19f2(B2)=14f2(B1)=212511214106104131112396581052C1C3D1AB1B3B2D2EC2f4(D2)=2f5(E)=0f3(C3)=12f4(D1)=5f2(B3)=19f3(C2)=7f3(C1)=8f1(A)=19f2(B2)=14f2(B1)=2
23、1状态 最优决策 状态 最优决策 状态 最优决策 状态 最优决策 状态从A到E的最短路径为19，路线为AB 2C1 D1 E A （ A，B2） B2（B2，C1） C1（C1，D1） D1 （D1，E） E5. 应用举例（1）灌区最优配水方案的拟定。某灌区种植种作物A、B、C、D，由某一水库供水灌溉，水库年可供水量W=400万m3，4种作物灌溉效益与作物灌溉水量有关，见下表。要求拟定水库对灌区的最优配水方案。灌区作物灌水量与灌溉效益对应表，单位：万元（2）资金分配问题。某地区为了满足用水需要，准备投资8000万元，建设3个不同类型的水利工程。每个工程所发挥的年效益与投资有关，见下表。要求合理
24、分配3个水利工程的开发投资，使得每年所获得的总效益最大。各水利工程投资与效益对应表,单位：万元（3）水电站装机容量问题（4）生产调度问题（5）水库调度问题（6）污水处理问题。对于一个污水处理厂，经过几道工序可将输入的污水净化达到一定的标准要求，每道工序的输出即为下道工序的输入，问题是寻求每道工序的最佳净化污水量，以使总净化污水量达到标准，而所需费用最小。这是一个多阶段连续决策问题。五、多目标规划法1. 多目标规划问题水资源开发利用中，往往多种目标要求，如要求供水量最魇同时，还要求河道流量保持一定的数量，而且要求供水费用最小等。这就是多目标问题。多目标问题还表现在目标的本质区别，多目标更能全面地
25、综合地反映总体利益，在相互对立、相互冲突、相互竞争的不同利益中，探讨其总体最优的方案或策略。多目标问题的目标之间度量单位往往不统一，而且大多是不可公度的。如供水量、费用、水位、COD等不是一个单位，而且数量级差别很大。多目标问题，没有一个方案能使所有目标均达到最优，因此它一般不存在一个通常意义下的最优解。但是，任何多目标问题都存在它的非劣解，即在所有可行解的集合中是满意的解。2. 多目标规划模型目标函数：约束条件：X是一组决策变量组成的向量。3. 多目标规划的求解方法P167（1）化多目标为单目标法权重法约束法乘除法目标规划法（2）逐步法第三节基于经济效第三节基于经济效益的水资源优化配置益的水
26、资源优化配置一、水资源优化配置的经济效益表达1. 基于经济效益的水资源优化配置主要解决问题确定各用户的发展规模，如农业灌溉面积等；确定主要水利工程的规模，如水库、渠道等的物理尺寸；以及确定最优分水策略。2. 水资源优化配置的模型以B表示研究对象的整体经济效益，则B是一个三组变量的函数：式中：X1反映了各用户发展规模的变量；X2反映了水利工程安排的变量；X3反映供水运行策略的变量。其中，Xi本身是一多维向量，f代表效益函数的具体形式。将上式具体化，设有n个水源，经济寿命为T年，每年第j个工程的毛效益Bjt，运行维护费用Cjt，第j个工程建设总投资为Kj，试写出水资源系统整体净效益。注意，由于经济
27、寿命可能不同，投资与收效时间不同，要考虑资金的时效性，折算到工程开始发挥效益的年份，i为折算率。二、优化配置实例分析1. 水资源系统概化某河流上建有水库、电站，两岸有灌区，河流水资源主要用于发电和灌区，同时维护河道基本生态。试进行水资源优化配置。（1）水资源系统概化根据水资源系统主要特性，进行系统的概化。就是把实际的情况概化为图上模型。（2）水资源系统简化将实际系统进行简化，保留2个水库、1个灌区、1个径流式电站。简单化水资源系统简单化水资源系统用多年平均径流量代表水资源条件。把一年分为两季：雨季和旱季。简化了水资源和时段简化了水资源和时段本系统的经济效益为灌溉效益和发电效益。简化了目标简化了
28、目标主要变量：确定B库和C库的库容、灌溉引水量、电站的发电量。简化了变量简化了变量根据水量平衡原理，写出简化后的河道各节点的水量平衡根据水量平衡原理，写出简化后的河道各节点的水量平衡方程，见图中所示。方程，见图中所示。n中括号内上排数据是雨季河流平均径流量，亿m3。nY：B库有效库容。nZ：C库有效库容。nI：灌区灌溉总引水量。根据雨季和旱季用水量，雨季引水量为0.425I，旱季为0.575I。n同时考虑灌溉水回归系数：雨季35.3%，旱季78.2%。2. 约束条件约束条件可分3组。第1组约束（非负约束）：4个设计变量均为非负。第2组约束：各河段的径流量必须为非负。图中有10组含变量的约束，都
29、要非负，可通过以上约束加以保证。第3组约束是系统要求年发电量为两季各半。为在雨季和旱季发出的既定电量，要求通过水电站的两季径流量必须适当。这类约束是特殊的，不象前二类，是普遍的。这类约束是特殊的，不象前二类，是普遍的。根据自然条件，水电站的平均水头为47.76m，出力系数8.8，则水电站每季（雨季、旱季）生产电能为E0.117F，其中E的单位：亿kW.h，F表示通过水轮机的水量。出力系数，表征水轮机发电的能力与水轮机效率，发电机效率及机组传动效率有关。水电站发电量可按E=（7.09.0）QH 计算。上式简化，写成：发电方面的两个约束条件是：3. 目标函数（1）目标函数分析目标函数是使系统发电与
30、灌溉的净效益尽可能的最大。式中：B1、B2分别是发电和灌溉毛效益；K1、K2、K3、K4分别是B库、C库、电站、灌区投资。（2）投资费用函数分析B库、C库、电站投资分析从函数看，反映了工程规划增大，单位造价是降低的。这里只考虑了工程投资，没有反映运行费用。库容为Y的B库投资库容为Z的C库投资年发电量为E的电站投资灌溉投资分析灌区只能条件37亿m3为自流灌溉，如果水量再多，则要另建抽水站。自流灌溉，工程投资4500万元，运行费用每亿m3水量需要3567万元。抽水灌溉，工程投资500万地，运行费用每亿m3水量需要5189万元。（3）效益函数分析：效益计算内容：计算毛效益；计算运用维护费用；计算净效
31、益；应用现值因子折算到基准年，应用工程经济学的知识了，现值折算因子。（3）效益函数分析：电站效益计算：电站设计寿命t=50年，贴现率i=25%，则现值因子：28.3623。若每kW.h 电价0.09元，则年发电E（亿kW.h ）的效益为900E（万元），扣除20E的运行费用。电站折算到基准年的净效益：灌溉效益的计算：随着灌溉水量增加，单位水量的收入呈下降趋势，即边际效益为递减，因此是非线性的。边际效益可用下式表示：对上式积分，得到灌溉毛效益：灌溉的运行费用：则灌溉的净效益，考虑现值因子：（4）目标函数分析：将以上效益相加，减去费用，得出最终目标函数：4. 优化方法此问题是一个在诸线性约束条件下
32、的求极值问题。一般用线性规划方法求解。最优解为：Y0；Z15.72亿m3；E=13.834亿kW.h；I37亿m3，总净效益F49.46亿元。第四节基于宏观经第四节基于宏观经济的水资源配置模型济的水资源配置模型基于经济效益的水资源优化配置，只是静态地研究各部门的净效益了，没有考虑各个用户之间的生产关系。实际上，各个部门的净效益fi(wi)存在联系。如上例中，优化结果可能是只有发电效益，没有灌溉效益了（灌溉效益低），结果没有粮食养人，发那么多电，没有意义。另外，总水量约束与各个部门的分配存在联系。部门经济投入、产出、污水排放与治理，反过影响总水量。总水量是一个动态过程，与部门之间的水量分配有联系
33、。一、国民经济部门划分分析国民经济各部门的投入产出关系，是解决宏观经济的基础。应简化部门划分，突出主要与重要部门。可分为工业、农业、其它等部门。具体部门划分参见前面相关章节。二、投入产出模型1.投入产出分析研究经济部门之间相互联系的主要定量方法。投入产出分析就是同时将“投入”与“产生”放在一起进行分析的经济数量分析方法。“投入”，社会生产过程中对各种生产要素的消耗和使用。“产出”，社会生产的成果初使用的去向。各部门之间投入与产出之间存在直接联系和间接联系。如煤炭部门为电力部门提供燃料，而电力部门为煤炭部门提供动力。经济系统中各部门的联系，可用棋盘式表格反映出来，称为投入产出表。表现了fi(wi
34、)之间的相互联系。该表主栏为投入栏，表现对各种投入要求的消耗和使用；宾栏为产出栏，表现产品的去向和分配。I象限反映了产品在各部门之间的流向，是生产过程的投入。III象限反映了其它形式的投入，如劳力、固定资产等。II象限反映了产品的其它去向，如消费、积累等。这是简单再生产的投这是简单再生产的投入产出表！总投入等入产出表！总投入等于总产出于总产出从行方向看，反映第i个主品部门所生产的产品在社会上的分配与流向。第i行行向量是：，表示第i部门生产的总产品量为Xi，依次分配给第1、第2、第j、及第n部门的产品量，Yi表示是社会使用，不再参加生产周转的产品量。从列方向看，反映第j个部门在生产过程中需要消耗
35、的其他部门生产的产品以及社会资源的投入。第j列列向量是：，表示第j部门需要消耗的总投入量为Xj，依次需要消耗第1、第2、第j、及第n部门的产品量，Dj、 Vj、 j表示是社会资金和功力等投入。这是一个简单再生产的投入产出表，即总投入总产出。存在下面的平衡关系，即投入产出模型：直接消耗系数，或技术系数：其经济意义是，生产一个单位的第j种产品所消耗的第i种产品的数量。投入产出模型变化为：2.实物型投入产出模型对上面投入产出模型的实例化，可以更直接形象。经济部门简化成：钢生产部门、煤生产部门、电生产部门。其生产与消耗关系如下表。计算各产品的技术系数。如果知道了产品的技术系数。同时预测出一年的社会最终
36、需要，就以通过投入产出模型，按行平衡公式列方程组，计算各部门所需产出。解得：X1=269.0万t，X2=626.4万t，X3=478.8亿kW.h3.价值型投入产出模型对投入产出模型的进一步分析，以产品的价值量为计算单位，模型单位统一了，增强了模型的实用性。价值型模型易受市场价格变动影响，价格异常时未必反映真实规律，应用中要特别注意。部门抽象成：农业A、工业B、其他C。部门之间的投入与产出关系如下表。假设该区域第二年各部门总产出增长10%，直接消耗系数与上年相同，试计算各部门的投入分配量。这是简单再生产的投入产出表！总投入等于总产出这是简单再生产的投入产出表！总投入等于总产出首先求现状年直接耗
37、系数：第二年总产出：若Q为流量矩阵，有：该矩阵表示了第二年各部门的中间投入情况。4. 宏观经济模型投入产出模型写成矩阵形成：总产出量为：社会需求的最终产出，Y：式中：Ch家庭消费；Cs社会集团消费；Ff固定资产积累；Fs流动资产积累。衡量经济的的总体发展水平和相应的结构，一般采用国民生产总值。社会需求的最终产品（Y）按市场价格计算的所得即国民生产总值。总投入中包括两部分，一部分为外购货物及服务，即中间投入；另一部分为初始投入，也是生产活动中新产生的价值，称为增加值。增加值包括折旧、工资和利税三项。在数量上，增加值等于社会需求的最终产品，即国民生产总值GDP。以U代表各产业部门增加值；为增加值占
38、部门总产值的百分比值，则有：下面式子是从产出角度定义的GDP。比较二式，发现什么？在简单再生产过程，二式是完全一样的。5. 考虑调入与调出情况考虑调出情况，在最终使用中增加一列E。调入分为二类，一类为非竞争型的，即区域内没有相应产品，但在生产中又需要，作为投入项，在中间投入下面增加一行。另一类是竞争型的，即区域内有相应产品，作为对最终需要的贡献，单列一列，从最终需要中扣除。三、基于宏观经济的水资源配置模型1. 结构调整型节水结构调整型型节水：指在缺水地区尽可能地鼓励单位增加值耗水小的产业部门的发展，抑制单位增加值相对耗水大的产业部门的发展。注意，要调整产业结构系数，以达到节水目标。什么是产业结
39、构系数？产业结构不调整，实际需水量为：D。产业结构调整，实际需水量为：D。第t年的节水量：从而由0到t年产业结构调整后的累积节水量：2. 基于宏观经济的静态水资源优化配置模型在可供水量和相应的各类水资源投产已知的情况下，可以利用宏观经济模型对节水型结构进行优化。式中：Wt是第t年可供水量。3. 基于宏观经济的动态水资源优化配置模型上述模型只是描述了简单再生产过程，没有考虑扩大再生产情况。与实际不符。宏观经济研究中，经常用到道格拉斯生产函数，也叫C-D函数，是由美国经济学家保罗道格拉斯（P.H.Douglas）和数学家查理柯布(C.W.Cobb)提出的一种生产函数。式中代表生产结果，可以理解为G
40、DP，代表技术水平，代表资本投入，代表劳动力投入，为一个常数。在一定时间和一定的技术进步条件下，K和L的投入通常成一固定比率，即K/L，则有： 式中称为资本产出率。在考虑扩大再生产过程情况，第t年的生产函数为：对于Kt，固定资产的形成方程为：也就是期末的Kt等于期初的Kt-1，减去折旧 Kt ，加上本年新增固定资产 Kt 。新增固定资产是由投资形成的。不同经济部门从投资到形成固定资产的时间和比例均不相同，本年新增固定资产是当年、上一年、上二年，的投资的累计结果。投资It来源于两个方面，区域内经济的资金积累和外来投产。区域内经济的积累为最终产出Yt的一部分，最终产出又为总产出Xt的一部分，因此可
41、用比例系数与总产出相联系。以上各式构成了扩大再生产过程循环圈，宏观经济动态模型如下：宏观经济目标：GDP最大化各部门产品的分配方案社会最终产出的分配方案新增固定资金来源总投资总产出与固定资金投入关系固定资金来源有二部分。投资分配方案，后一项是与水有关的各类投资。本区域总投资与总产出有关系可供水量约束上述模型只是宏观经济模型的概化和简化，告诉我们宏观经济的运行规律。真正的宏观经济模型要复杂的多。宏观经济对水资源开发的互动过程：经济发展需水量增加供水量增加水利工程新建与扩建技术投入其它经济投资减少水利投资增加经济结构调整适应水资源开发情况第五节面向可持续发第五节面向可持续发展的水资源配置模型展的水
42、资源配置模型1. 面向可持续发展的水资源配置思想区域内的用水包括社会经济用水和生态用水，这两种用水之间为竞争竞争关系。面向可持续水资源优化配置，就是要对社会经济用水和生态用水进行权衡。面向可持续发展的水资源优化配置遵循人口、资源、环境和经济协调发展的战略原则，在保护生态环境（包括水环境）的同时，促进经济增长和社会繁荣。2. 水资源优化配置的多目标决策模型面向可持续发展的水资源优化配置设3个目标：社会、经济、生态环境。这属于多目标决策理论，没有通用模型。一般情况可化为单目标求解。方法见前面。区域划分成J个分区，用水部分分为K个用水类型，供水水源点为I个。供水时段为T决策变量是：在第t时段内区域第
43、i个供水水原给第j个分区的第k个用水部门的供水量，Qijkt水源I用水部门J分区K（1）决策变量反映需水结构调控方案的变量。如各区域各部门的发展规模、节水方案、生态需水方案等。隐含在模型的需水变量中起作用。反映供水结构调控方案的变量。如水利工程的布局、规模及建设次序等。由不同模型中的水利工程运行约束域中起作用。反映运行管理策略方案的变量。如水量宏观调配、工程运行策略的变量。由不同水源向不同用户的供水量反映。（2） 目标函数考虑3个目标：考虑公平性，各分区各部门缺水量最小；考虑高效性，区域供水净效益最大；考虑可持续发展，区域COD排放量之和最小。社会目标：区域各部门缺水量最小经济目标：区域经济效
44、益最大环境目标：区域各分区COD排放量最小。目标集成（2）约束条件约束条件很多，水源水量、用水户需水量、水利工程过水能力等。可供水量约束需水量约束供水能力约束力工程运行可行域约束对特定水源，其供水应在调节计算的约束域内进行，如水库运行的水位限制条件等。变量非负约束第六节水资源配优化第六节水资源配优化置模式置模式1. “以需定供”的水资源配置以经济效益最大为唯一目标，以过去或目前的国民经济结构和发展速度资料预测未来的经济规模，通过该经济规模预测相应的需水量，并以此得到的需求水量进行供水工程规划。没有节水意识，不利于节水高效技术的应用推广。适用于经济发展初期、水资源供给充足的情况。2. “以供定需
45、”的水资源配置以水资源的供给可能性进行生产布局，强调水资源的合理开发利用，有利于保护水资源。水资源可供水量与经济发展和技术变革有密切关系，应考虑经济发展和技术变革对水资源可供水量的影响。本配置认为水资源可供水量是孤立不变的，不够合理。影响区域经济的充分发展。3. “供需结合”的水资源配置以上两种水资源配置模式，片面强调需求，或供给，都是将水资源需求和供给分离开来考虑，不全面。供需结合考虑全面，经过多种方案的比较。一般能选出区域水资源配置的最优方案。4. 基于经济效益最大的水资源配置从经济效益最大角度出发，解决竞争性的用水分配问题，没有考虑区域各经济部门的相互联系和相互制约没有考虑区域各经济部门
46、的相互联系和相互制约。5. 基于宏观经济的水资源配置将水资源配置纳入宏观经济系统，以实现区域经济和资源利用的协调发展。未考虑环境未考虑环境。6. 面向可持续发展的水资源配置协调资源、经济、社会和生态环境的动态关系，追求区域的可持续发展。本章重点1、基本概念水资源优化配置直接水源系数2、基本理论水资源优化配置原则与方法？水资源优化配置模式？线性规划和动态规划？n36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。西班牙n37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。拉罗什福科n38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。亚伯拉罕林肯n39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。美华纳n40、学而不思则罔，思而不学则殆。孔子xiexie!xiexie!谢谢！谢谢！
