多目标导向下的城市水系规划 ——以北川新县城水系规划为例

南部县禹迹岛公园的生态实践发布时间：2021-09-26T03:56:18.412Z 来源：《新型城镇化》2021年17期作者：胡楚林[导读] 借助政策扶持机制，构建旅游产业引导的产城一体化发展模式。

——满福坝种下的一颗生态种子深圳毕路德建筑顾问有限公司 518038摘要：本文讲述了南部县满福坝如何借助城市山水、文化资源的联动，构建起文城一体、产城一体、景城一体的生态城市公园。

关键词：生态；滨水；岸线；水环境；产城一体1 引言满福水城规划建设，旨在打造一座“城在水上，水在城中”的山水宜居新城，形成一个“山水营城，旅游兴城”的中小城市综合改革的典范，建设一个“搭借嘉陵，冲出南充”的山水旅游度假目的地。

满福水城的规划，以全国中小城市综合改革试点城市为契机，借助政策扶持机制，构建旅游产业引导的产城一体化发展模式。

2.项目调查过程项目场地位于南部县新城区满福水城嘉陵江畔。

占地 3000 余亩，东西长约 5300 米。

通过公共开放空间和休闲活动的打造，注入商业、商务、办公、零售、文化、休闲等功能，打造城市公共生活的朝气与活力。

在片区中央打造内河水系，沿嘉陵江滨水区形成休闲湿地公园，通过完善绿网与水网，达到城、水、绿之间的和谐统一。

禹迹岛公园不仅仅是南部县拓展城市规模、开发满福新区的建设需要，更是为保护嘉陵江生态环境提供重要屏障。

2.1问题/ 挑战南部县城沿江分布，地面高程偏低。

现阶段，南部县城现有的防洪工程以堤防工程为主 , 主要分布在嘉陵江南岸的老城区段，嘉陵江北岸的满福坝新区尚未形成完善的防洪保安体系，抗御洪灾能力较弱。

禹迹岛公园建设内容主要包括岸线整治、生态景观绿化等内容，项目建设对于完善防洪减灾体系，增强抵御水旱灾害能力，加强水土保持，改善人居环境，完善城市基础设施和增强城市投资硬环境具有积极作用。

满福坝湿地公园是落实绿色发展、保护嘉陵江生态的民生项目。

既要求给市民留出休闲娱乐空间，又要保护嘉陵江的生态环境。

2001年3月系统工程理论与实践第3期　文章编号:100026788(2001)0320128208水资源持续利用的多目标分析方法王先甲(武汉大学系统工程研究所,湖北武汉430072)摘要:　随着可持续发展战略的发展,水资源持续利用成为水资源学科的重要研究领域Λ本文在分析水资源持续利用追求的目标和这些目标的基本构造及其在整个持续利用过程中的基本特性和水资源持续利用的支持条件与协调关系的约束表示的基础上,建立了水资源持续利用的多目标决策模型Λ它为理解水资源持续利用提供了形式化模型Λ为了在非劣解集上作进一步的选择,本文还分析了目标之间的替代权衡关系的特性和由这种关系表示出的显示决策者偏好的规律性Λ关键词:　水资源持续利用;多目标模型;替代权衡中图分类号: 文献标识码:　A αM u lti ob jective A nalysis M ethod fo rSu stain ing W ater R esou rces U tilizati onW AN G X ian2jia(In stitu te of System s Engineering,W uhan U n iversity,W uhan430072,Ch ina)Abstract　W ith p rogress of su stainab le developm en t strategy,su stain ing w aterresou rces u tilizati on is becom ing an i m po rtan t research field in w ater resou rces.In th ispaper,based on analysing the pu rsu ing ob jectives fo r su stain ing w ater resou rcesu tilizati on,basic con structi on of the ob jectives and con strain t rep resen tati on of thecoo rdinative relati on s to be satisfied in su stain ing w ater resou rces u tilizati on,m u lti ob jective model of su stain ing w ater resou rces u tilizati on is estab lished.It p rovidesa fo rm alized model fo r understanding su stainab le u tilizati on of w ater resou rces.Inadditi on,to m ake fu rther cho ice in non inferi o r so lu ti on set of the m u lti ob jecive model,th is paper analyses the characteristics of su rrogate trade relati on s betw een theob jectives and decisi on m aker’s p reference.Keywords　su stain ing w ater resou rces u tilizati on;m u lti ob jective model;su rrogatetrade1　引言工业革命以来,随着科学技术的不断进步和社会生产力的提高,人类创造了前所未有的物质财富Λ然而,正在人类享受自己创造的物质文明的同时,人口剧增、资源枯竭、环境污染、生态退化等全球性问题困绕着人类Λ事实上,这些问题是人类过去在发展物质文明中采取的“高投入、高消耗、高污染”的经济增长模式产生的必然结果Λ人类在创造高度物质文明的同时,也不自觉地创造了一个危及自己生存的环境Λ长此以往,我们的未来很可能是一个“悲惨的世界”Λ不是任何救世主,而是“罗马俱乐部”的一批娴雅之士关心起人类的前途来ΛM eadow s等[1]在20世纪70年代初发表了著名的《增长的极限》,它警示我们:人类社会经济的无限增长是不现实的,人类的根本出路在于自我限制增长、协调发展Λ这份报告在世界范围内产生α收稿日期:2000204204资助项目:国家自然科学基金(69874029)了极大反响,使人们真正开始关心全球未来的发展趋势Λ1972年在斯德哥尔摩召开的联合国人类环境会议上,首次提出可持续发展问题,1987年世界环境与发展委员会发表了全求注目的报告——《我们的共同未来》[2]Λ它指出:人们可以期待一个经济发展的新时代的到来,这一新时代必须建立在使资源环境得以持续和发展的基础上,既满足当代人的需要,又不对后代人满足其需要的能力构成危害Λ透过这份报告,使人类对未来看到了一线光明Λ1992年在巴西里约热内卢召开的联合国环境与发展大会上,通过了《二十一世纪议程》[3],进一步把可持续发展作为全球的基本发展战略和行动指南,这表明可持续发展将成为二十一世纪全人类的共同选择Λ发展是人类永恒的主题Λ可持续发展就是要求人类在发展中实现人类社会与自然的协调与合谐Λ自然资源是发展之母,因此,可持续发展的核心问题是自然资源的持续利用Λ水是一种自然资源,它不仅是社会经济发展的物质基础,还是人类和一切生物赖以生存和发展不可替代的生命要素,也是生态环境的基本要素Λ如果水不能可持续利用,人类将无法生存Λ然而,我们今天的地球正日益陷入淡水资源短缺和水资源严重污染的困境,水资源短缺与污染问题正制约着全球经济和社会的发展并影响着人类生存的环境Λ这种制约将会越来越严重Λ因此,水资源持续利用问题成为当今水资源研究的重要课题Λ冯、刘[4]给出了水资源持续利用的一个理论与实践框架;冯、梅[5]提出了水资源持续利用系统规划的指导思想和原则Λ本文提出一种水资源持续利用的多目标分析方法,通过建立满足水资源持续利用基本原理的多目标规划模型,分析这些目标之间的权衡替代关系和水资源持续利用对人类社会与自然和环境协调关系的规定性Λ2　水资源持续利用的目标在传统经济发展模式下,水资源的开发利用单纯追求经济效益,以牺牲环境质量和无节制地消耗水资源为代价,忽略环境价值和水资源作为一种自然资源自身的价值,甚至不惜牺牲部分地区的利益,造成社会效益的破坏Λ水资源可持续利用是水资源开发利用的一种新模式,它要求把人类的所有水事活动看作一个连续的过程,这个过程的目的是在维持水的持续性和生态系统整体性条件下,支持人口、资源、环境与经济协调发展和满足代内与代际人用水的需求[6]Λ它包含这样几个涵义:1)必须把人类利用水资源的行为看作一个连续的过程,一个整体;2)在这个过程的任何时期水资源的开发利用必须在水环境容量和水资源承载能力的限度内;3)在整个开发利用水资源的过程中,实现经济效益、环境效益和社会效益的统一和协调,从而实现人类社会与自然环境的协调发展;4)在代内与代际人之间公平分配水资源Λ于是,同时追求经济效益、环境效益和社会效益是水资源持续利用的根本目标Λ下面分析这些目标的构成与实现Λ某区域或某流域开发利用水资源的过程可用一个从任意开始时刻t 0到∞的半区间[t 0,∞)表示,在这个过程的任意时期(刻)水资源的总量设为R (t ),开采量设为x (t ).2.1　经济效益目标经济效益(或经济目标)是人类在利用自然资源时首先要考虑的目标,也是他们最原始的动机Ζ在传统的水资源开发模型下,就是单纯追求这个目标Ζ用F 1代表这个经济目标Ζ在水资源可持续利用模型下,这个目标不再完全决定于单个的水资源开发工程,而是决定于整个水资源开发利用过程[t 0,∞)中的水资源开采量x (t )Ζ设对开采量x (t )产生的经济效益为1(x (t )),那么F 1=∫t 0+∞f 1(x (t ))e -r 1(t )t d t (1)这里r 1(t )是经济效益的贴现率,我们把它看作为时间t 的函数,即反映了在不同时期,经济效益的贴现率可能不同Ζ水资源持续利用模式下对经济效益的实现有别于传统水资源开发模式的思想Ζ传统的水资源开发模式忽视了水资源自身的价值,这就是它的稀缺性和用途多用性Ζ由此形成了按计划经济模式集中分配水资源开发量x (t )实现经济效益f 1(x (t ))的分配模式Ζ这种分配模式无法将水资源稀缺性信息告诉用户,而是921第3期水资源持续利用的多目标分析方法计划分配者根据自己得到的用户的水生产函数与成本函数确定分配方式Ζ事实上,计划分配者无法得到真实的用户生产函数和成本函数或者为了得到它们要付出极大的信息成本Ζ在水资源持续利用模式下,为了让有限的水资源实现最大的效益,似乎唯一的方法是对水资源标以体现其价值的价格,通过它向用户传递水资源的稀缺性,然后在多种用途之间分配水资源达到实现最大效益的目的Ζ人们经常批评传统的水资源开发模式只顾当前利益,不顾长远利益Ζ这一批评从水资源持续利用开发模式的经济效益F1的描述中能找到解释Ζ如果把贴现率设置很大,对未来与当前相同的效益,未来效益经折现后就变得很小了,时间愈遥远,其折现值愈小Ζ因此,在今天开发水资源的人们看来,水资源开发在未来产生的效益对今天来说是极小Ζ由于f1为单调增函数,因此,今天有理由忽视未来Ζ如果我们用(1)式计算水资源开发过程产生的经济效益,并且将贴现率设置较小,或者为0甚至为负值,这表示将来开发利用水资源产生的经济效益与当前同等重要,即留给后代同等发展机会Ζ这正是水资源持续利用追求的目标之一Ζ就是说,水资源持续利用要求将贴现率设置较小,甚至为0或负值,这样才能保证满足代际人用水的需要Ζ2.2　环境效益目标很多学者建议将环境作为一种重要的自然资源看待Ζ这种观点警示人类要象珍惜其它自然资源一样保护和利用环境Ζ环境虽然不以实物形式存在,但它为人们的生存提供了一种自然条件,综合反映了自然界为人类的生存提供的自然因素Ζ它可用一个描述人类生存的自然条件的多维状态向量表示Ζ环境作为一种自然资源不是被直接利用,而是人类在生产实践和社会实践中间接地使用这种资源,或者说自然环境状态向量对人类的生产活动和社会活动作出反映,有时这种反映是十分灵敏的Ζ应该说,当今的科学技术还不能使人们完全了解自然环境状态向量的这种反映方式,这已被人类的大量社会实践所证实Ζ事实证明人类不能“改天换地”,使得这个新“天地”更适于人类的生存Ζ然而,人类要生存和发展,不能停留在保护原始环境的观念下,人类只有在生产实践和社会实践中,不断认识和掌握自然规律,改造和利用环境Ζ实践表明,环境对水资源的开发利用方式有较强的反映,即自然环境状态向量对水资源开发利用方式可能产生较大的变化Ζ不同的自然环境状态向量给人类提供不同的生存条件Ζ主观上,人类在改造自然界的过程中总是希望在发展经济的同时,也为他们提供更好的生存条件Ζ然而,传统的水资源开发利用方式在客观上忽视了自然环境对其开发利用方式的反应效应,结果可能产生一个更差的生活环境Ζ在水资源持续利用中,为了反映自然环境的这种反映效果对人类生存的影响,我们用环境效益描述水资源开发利用方式产生的自然环境状态向量提供给人类生存条件的水平Ζ不同的水资源开发利用方式、不同的水资源开采量产生的自然环境状态向量s(t)不同,由此为人类提供的生存条件水平的增量也不同,即这个人类生存条件水平的增量是水资源开采量x(t)和水资源开发利用方式y(t)的函数f2,于是在整个水资源持续利用过程中的环境效益可表示为F2=∫t0+∞f2(s(t))e-r2(t)t d t(2)s(t)=s(x(t),y(t))(3)这里s(・)是自然环境状态向量,它是水资源开采量和水资源开发利用方式的函数;r2(t)为未来环境效益贴现率,它反映未来环境效益增量在当前表现出的环境效益的增量Ζ在水资源持续利用过程的任意时期(刻)t,环境为人们提供的生存条件水平为∫t0tf2(s(t))e-r2(t)t d t(4)对t0<t1<t2,显然有∫t0t2f2(s(t))e-r2(t)t d t=∫t0t1f2(s(t))e-r2(t)t+∫t1t2f2(s(t))e-r2(t)t d t(5)从(5)式可知,如果当代人处于时期[t1,t2],那么∫t1t2f2(s(t))e-r2(t)t d t就是当代人开发利用水资源对环境效益(即生存条件水平)的贡献,当它大于0时,表明当代人在前人基础上改善了环境,给子孙一个更加舒适的生存条件,当它小于0时,表明当代人破坏了前人创造的生活环境,把一个更为恶烈的生存条件留给了031系统工程理论与实践2001年3月后人Ζ传统的水资源开发方式本质上导致∫t 1t 2f 2(s (t ))e -r 2(t )t d t <0,而水资源持续利用就是对任意时间[t 1,t 2]寻找开发利用水资源的方式,使∫t 1t 2f 2(s (t ))e -r 2(t )t d t >0,这样就保证了环境质量的不断改善,即为人们提供越来越舒适的生活条件Ζ在这里未来环境效益现率r 2(t )不象在经济效益分析中的贴现率一样重要,这是因为环境效益增量函数f 2并不一定为非负函数,也并不一定为水资源开发量的单调增函数Ζ如果将r 2(t )设定较大,较大的未来环境效益增量的绝对值的折现值将较小,即对当前的环境效益影响不大Ζ但这并意味意当前会过量开采水资源,因为环境效益并非为水资源开采量的单调增函数,过量开采水资源也会使当前环境效益下降;如果将r 2(t )设定较小,表明未来环境效益在整个环境效益F 2中与当前的环境效益有同等重要性Ζ同样的道理,这也并不意味着追求环境效益最大化会导致将来对水资源的过量开采Ζ我们的观点是:如果水资源持续利用追求按(2)式计算的环境效益最大化,应该将r 2(t )设定较大,且对任意时期[t 1,t 2],保证该时期的环境效益增量非负,即∫t 1t 2f 2(s (t ))e -r 2(t )t d t ≥0(6)这样就能在水资源持续利用中重视当前环境质量的同时,保证环境质量在整个过程中的不断改善Ζ213　社会效益目标水资源本身的特性决定了水资源具有广泛的社会属性Ζ某个区域或流域水资源的开发利用不同程度影响区域或流域不同社会群体和个体的利益Ζ我们用社会效益综合表示这些群体和个体利益的总和Ζ由于明确表示群体和个体的利益是十分困难的,另外,群体和个体利益具有一定的主观性,不同群体和个体之间的利益在数量上不能加总,也不能转移Ζ因此,我们建议用社会福利函数表示社会效益Ζ社会福利函数描述全社会的幸福满意程度Ζ判断社会福利改进的一个重要法则是:任何人的满足程度没有下降,并且使某些人的满足程度得到改进,这就是福利经济学的第一准则,即帕累托(Pareto )准则[7]Λ水资源开发利用经常使一部分人受益和另一部分人受损Λ传统的水资源开发利用方式经常只顾产生的经济效益和部分人或部分受益,而忽视了受到损失的那一部分人的福利,忽视了对全社会福利变化情况的分析和评价Λ如果受损的那部分人的满足程度严重下降,以致抵消受益人群福利的提高部分,将导致全社会福利的下降Λ我们说这种水资源开发利用方式破坏了全社会的福利,水资源持续利用在追求社会效益上是要促进社会福利的不断提高Λ水资源开发利用的社会福利是水资源开采量x (t )和开发方式的函数f 3,这个函数就是社会福利函数Ζ于是,在整个水资源持续利用过程中,就是要追求在全过程中社会福利的极大化,全过程的社会福利可用下式表示:F 3=∫t 0t f 3(x (t ),y (t ))e -r 3(t )t d t (7)这里特别要说明的是在开发利用方式y (t )中应包括对受到损失的那部分人的补偿规则,合适的补偿规则可能使得所有人满足程度得到提高Ζ因此,补偿规则是改善全社会福利的重要手段Ζ一般讲,对某些适当的开发方式,f 3是水资源开发量的单调增函数,于是社会福利贴现率r 3(t )具有类似于经济效益贴现率的性质Ζ如果贴现率设置较大,那么未来社会福利在社会福利现值中的贡献较小Ζ因此,未来社会福利将被忽视,而只顾当前的社会福利Ζ由于f 3为水资源开发量的单调增加函数,势必导致当前对水资源的过度开发,可能造成水资源的枯竭,这与水资源持续利用追求的目标是不一致的Ζ因此,只有将r 3(t )设置较小,使未来社会福利与当前社会福利在全过程的总社会福利中具有相同地位,从而使水资源的开发利用不断促进社会福利的提高Ζ3　水资源持续利用中的各种协调关系的规定性水资源持续利用本质上是建立起人口、水资源、环境与经济协调发展的关系,以保障世代永续健康地131第3期水资源持续利用的多目标分析方法生存与发展Ζ这些协调关系实际上就是根据自然规律、人对水资源和环境的依赖关系、经济发展对水资源的依赖关系建立起来的和对不同时期水资源的开发方式的限定关系或约束关系Ζ3.1　水资源承载能力约束水资源持续利用下的水资源承载能力是某地区(或流域)水资源支撑地区人口的基本存在和社会经济永续发展的能力Ζ由于一个地区(或流域)的水资源有限,这种支撑能力也是有限制的Ζ一个地区(或流域)的水资源主要供给该空间人口生存用水a 1(t ),维持生态与环境用水a 2(t )和发展经济用水a 3(t ),那么水资源承载能力约束关系为a 1(t )+a 2(t )+a 3(t )≤R (t ),t ∈[t 0,∞),(8)这个约束关系(8)反映了地区水资源对人口、生态环境和经济发展的协调关系,如果这个关系遭到破坏,必将导致人口、生态环境、经济发展三者中至少有一个不能持续发展,最终威胁人类的生存Ζ3.2　环境容量约束水资源持续利用管理要求在开发利用水资源同时也创造一个良好的水环境Ζ水环境的好坏主要由水质标准衡量Ζ天然水资源经开采用于地区人们生活和生产后,随之向自然界排出含有污染物的水体Ζ虽然自然界和水体具有自净污染物的能力,但这种能力是有限的Ζ环境容量概念描述了这种能力,即自然界和水体能自净污染物、使水体达到规定的水质目标的能力Ζ它可用在规定水质标准下,污染物的最大允许排放量来度量Ζ一般讲,地区污染物的排放量Q (・)是水资源开采量x (t )的函数,即Q (x (t )),设自然界和水体的自净能力用映射T (・)表示,它把数量为Q (x (t ))的污染物转化成按水质标准表示的水质T (Q (x (t )))Ζ如果规定的水质标准用B 表示,那么水资源持续利用在全过程中污染物排放的限制约束为T (Q (x (t )))≤B ,t ∈[0,∞)(8)如果这个限制约束被破坏,即水体不能由自净能力达到对水质的规定要求,那么这部分水就不能成为可利用水量,导致水资源有效利用量的减少,影响地区水资源的持续利用Ζ3.3　公平性约束水资源持续利用要求全社会能公平享有自然界赐予的水资源Ζ伦理学认为自然界平等地属于每一个人Ζ因此,水资源开发利用在当代人之间不能剥夺一部分人的生存和发展机会;在代际之间,要保证后代人生存和发展对水资源的需要Ζ我们将其分别称为代内和代际公平Ζ对公平最通常的理解就是平均,但在任何地区社会成员都不可能完全平均地享有水资源Ζ这是由水资源的自然分布特性和水资源利用的效率原则决定的Ζ这里我们建议用如下关系描述代内公平性:人均享用水资源量及其质量在地区之间或同一地区内不同人群之间的差距在一个给定的范围内Ζ设某地区人均水资源占有量为xθ,有n 个不同人群,第i 个人群人均享有水资源量为x i (t ),那么该地区内,反映水资源利用代内关系式应为6N i =1(x i (t )-x θ)2≤Ε(t ),t ∈[0,∞)(9)这里Ε(t )是给定的差距范围Ζ这个Ε(t )具有这样的特点:随着社会的发展要求,这种差距越来越小,这一特点可用如下性质描述:d Ε(t )d t ≤0,t ∈[0,∞)(10)另外,对所有人群,人均享有水量不得小于维持人生存的最低需水量x m in 即x t (t )≥x m in (t ),i =1,…,N ,t ∈[0,∞).一般认为,不同时期,这个最低需水量可能不同Ζ实现代际公平就是要满足后代人生存和发展对水资源的需要Ζ由于水是一种可再生资源,如果能维持其再生能力,实现代际公平是可能的Ζ显然,如果能使水资源的可利用量不断增加,就可以实现代际公平Ζ这一性质可用如下关系描述231系统工程理论与实践2001年3月d x (t )d t ≥0,t ∈[0,∞)(11)增加水资源的可利用量并非不可能,如经过人工开发、调节、再分配、劣质水改造等措施都可以增加水资源的可利用量Ζ3.4　水灾机率约束水资源持续利用要求必须在开发利用水资源于生活和生产的同时,还要治理水灾害,才能实现地区社会经济的持续发展Ζ一个地区或流域的水资源总量多年平均一般为常量,但年际间差别较大,具有随机性Ζ对于兼有防洪要求的水资源开发活动中,如果将前面所指的开采量理解成兴利水量,那么另外还必须处理另一部分可能造成洪灾的水量R (t )-x (t )Ζ假设对这部分水量在水资源开发活动准备控制的水量为z (t ),这个z (t )相当于水库设计洪水位与正常蓄水位之间的库容Ζ企图抵卸所有洪水的水资源工程既不经济,也不现实,但可以根据R (t )的概率分布特性,使得发生洪灾的机率在一个规定的范围内Ζ这一要求可由如下关系式描述:P (R (t )≥x (t )+z (t ))≤e (t ),t ∈[0,∞)(12)这个规定的范围e (t )具有这样的特性:随着社会经济的发展,将要求e (t )越来越小Ζ这是因为随着社会经济的发展,人类抵抗洪灾的能力增强了,同时人们有更高的抵卸洪水的欲望Ζ另外,同一频率的洪水随着时间的推移,对社会经济造成的损失会越来越大,阻障着社会的持续发展Ζe (t )应该越来越小的性质可由如下关系式描述:d e (t )d t ≤0,t ∈[0,∞)(13)4　水资源持续利用的多目标模型与目标间替代权衡分析4.1　水资源持续利用的多目标模型根据第2节和第3节对水资源持续利用的目标和协调关系反映出的约束条件的分析,水资源持续利用的多目标规划模型有如下形式:m ax x (t ),y (t )F 1(x (t ),y (t ),z (t )),F 2(x (t ),y (t ),z (t ),F 3(x (t ),y (t ),z (t ))(13a )a 1(t )+a 2(t )+a (t )≤R (t ),t ∈[t 0,∞)(13b ) T (Q (x (t )))≤B ,t ∈[t 0,∞)(13c ) 6N i =1(x i (t )-x θ)2≤Ε(t ),t ∈[t 0,∞)(13d )d Ε(t )d t ≤0,t ∈[t 0,∞)(13e ) x i (t )≥x m in (t ),t ∈[t 0,∞)(13f ) d x (t )d t ≥0,t ∈[t 0,∞)(13g ) P (R (t )≥x (t )+z (t ))≤e (t ),t ∈[t 0,∞)(13h ) x (t )=6N i =1x i (t ),t ∈[t 0,∞)(13i ) x (t )=a 1(t )+a 2(t )+a 3e ,t ∈[t 0,∞)(13j ) 这里a 3e 为开采的水资源用于维护生态环境的水量,其它符号的意义与前面所述一致Ζ另外,需要说明的是经济效益目标F 1、环境效益目标F 2和社会效益目标F 3被看作为水资源开采量x (t )、开采方式y (t )和防洪水量z (t )的函数,对于没有防洪要求的水资源开发活动,可取z (t )=0.基于这个多目标规划模型,水资源持续利用的目标是在水资源开发的全过程中,寻找水资源的开发过程x (t )、z (t )和开发方式y (t )使经济效益目标、环境效益目标和社会效益目标在某种意义下达到最优Ζ然而,由于这三个目标之间是相互冲突的,一般不可能使这三个都取得最优值,即它们取得到的值不能与它331第3期水资源持续利用的多目标分析方法们作为单个目标优化取得到的值相同Ζ在多目标决策中,采取的最优性概念为Pareto概念,即非劣解或有效解概念[8,9]Ζ文献[8]和文献[9]给出了多种求这种非劣解的方法Ζ然而,由于这种非劣解是基于向量比较大小的序关系定义的,而这种序关系不是完全序,因此,这种非劣解一般不唯一,并且不同的非劣解对应的目标向量值也不相同Ζ对非劣解的进一步选择,需要在目标之间作替代权衡Ζ4.2　目标间替代权衡关系如何在众多的非劣解中选择一个作为最终决策呢?P a reto最优性概念不能给出进一步的回答Ζ这依赖于决策者的偏好态度Ζ对多目标模型(13)的任何非劣解,都存在这样的性质:没有其它任何可能方案使得这个方案对应的三个目标的值较非劣解方案对应的三个目标的值都有所改善Ζ决策者只能在一定范围牺牲某个目标换来另一个目标的改善Ζ决策者在这种目标之间的替代权衡中显示自己的偏好Ζ主观上讲,决策者在目标间的替代权衡中,总是希望牺牲某个目标的单位量换来另一目标更大的改善,但客观上这种改善是有限度的Ζ[10]给出了这种改善的最大可能上界,并且它由一个非线性规划的L agrange乘子Κ给出Ζ因此,决策者在目标间的替代权衡中显示出的偏好就由是否偏好某目标牺牲单位数量换取另一目标Κ个单位的改善Ζ如果决策者的回答是否定的,这表明决策者认为这个目标的单位数量比另一目标的Κ个单位数量更为重要;反之亦然Ζ如在水资源持续利用的多目标规划模型(13)中,如果决策者认为在某个非劣解上,进一步发展经济比保护环境和维护社会效益更重要,其具体表现为他要用单位环境效益(或社会效益)的损失换来Κ个单位经济效益的改善,忽视环境效益和社会效益的水资源开发行为在这里又找到注脚Ζ这说明即使在水资源开发中考虑到环境效益和社会效益,决策者在决策中也可能在权衡它们与经济效益的得失关系中忽视它们,使它们处于很低的水平,这实际上就是传统水资源开发利用方式决策的思想基础Ζ然而,从水资源持续利用的观点看,随着社会的发展与进步,人们对这三个目标之间的替代权衡的偏向将发生具有规律性的变化Ζ社会进步促进了经济的发展,使得人们更注重水资源开发利用中的环境效益和社会效益,经济效益将被置于相对次要地位Ζ因为到那时人们的物质生活得到保障,将追求更好的生活环境和社会福利Ζ这种规律可用如下数学形式描述Ζ设在某个非劣解(x0(t),y0(t),z0(t))上,牺牲一个单位的环境效益F2,换来的经济效益F1的最大改善量为Κ12,由[10],Κ12由一个非线性规划的L argrange乘子给出,并且Κ12=5F15F2(14)事实上,Κ12可看作为当前时刻t0的函数Κ12(t),对不同的时刻t0,决策者对相同的Κ12(t)将表示出不同的偏向态度Ζ这种偏向态度具有如下规律:如果dΚ12d t0≤0,当决策者在开始不接受这种目标之间的替代权衡时,那么他在今后任何时刻都不会有这种偏向;如果决策者在开始接受这样目标之间的权衡,那么他在今后仍偏向这样做的程度将逐渐减弱Ζ直观上,dΚ12d t0>0在实际可能是不会出现,因为dΚ12d t0>0意味着随着时间的推移,牺牲单位环境效益,会带来经济效益的更大改善Ζ这种情况与水资源开发利用规律相悖Ζ对其它两目标之间的替代权衡关系可类似分析Ζ5　结束语水资源持续利用是水资源学科当前的重要研究领域Ζ然而,当前对这一问题的研究主要集中在对水资源持续利用的基本问题、基本原理和基本模式框架的认识上Ζ本文认为水资源持续利用是一个涉及多个目标和复杂关系的动态过程决策问题Ζ本文的贡献是用多目标分析方法给出了水资源持续利用的数学形式化描述,分析了水资源持续利用追求的目标和这些目标的基本构造及其在整个持续利用过程中的基本特性,将水资源持续利用追求的各种协调关系用数学约束形式给出Ζ这种数学形式化的表示克服了一般陈述方式在理解上的随意性,形成了一套水资源持续利用的数学形式化的解释语言和表达形式Ζ另外,本文还分析了这种多目标规划模型中反映决策者偏好的目标间替代权衡关系,指出了决策者偏好表示的基本规律Ζ诚然,水资源持续利用是一个新的研究领域,有很多问题有待研究Ζ本文只是给出了水资源持续利用多431系统工程理论与实践2001年3月。

试论城市水系规划的必要性及其主要内容李　珉(芜湖市规划设计研究院)【摘要】　本文分析了水系在城市建设中的重要作用,合理选择排水体系,决定尽量利用天然河道作为排水主干渠,利用较大面积湖塘作为雨水调蓄水池,以减少排水泵站的新建费用及设备维护费用。

【关键词】　雨污合流　天然河道　排水明渠　水系规划水是大自然中与城市关系最密切、最活跃的因素之一,水系在很大程度上影响着城址选择、总体布局。

功能分区、交通组织、市政工程等、随着城市的扩展,使城市中河湖水系受到很大冲击。

我国在进行城市现代化建设中,不少城市都有水系的专项规划,并纳入城市总体规划中。

今以芜湖市为例论述有关城市水系保护与利用及水系规划的主要问题和内容。

1水系在城市中的重要作用1.1生活用水　芜湖市濒临长江,生活用水全部取自长江。

1.2蓄排水和防涝　芜湖地处沿江江南,雨水充足,沟渠纵横,湖塘星罗棋布,水系面积约占全市面积的10%,纵横交织的水系能起到调蓄排涝的作用。

1.3交通运输　芜湖市面临长江,南跨青弋江,水上交通加强了城市和城乡之间的交通运输。

1.4调节和改善城市的小气候　调查证明临近较大水面的街区比远离水面的街区温度低1-2℃,夏季温差更大。

长江、青弋江形成水上空间和通风走廊,夏天循此导入凉风,改善了城市小气候。

水面空气湿润,众多水体在城市的分布,有助于吸尘和保持城市空清新。

1.5美化城市和创造良好的生活环境　河湖水系与城市建筑、绿化等各种景观协调结合,创造出优美的城市环境,对居民身心健康起到了很好的陶冶作用。

1.6有利于城市消防　长江、青弋江两岸均为建筑密集地带,江水终年不竭,一旦火灾,可供消防用水。

2当前城市水系被填没、侵占和污染的现象相当严重2.1都市化洪水效应使城市易受内涝都市化使天然流域透水面积变为人工建筑不透水面积,使大部分降雨形成地面径流。

城市地面水流和下水管网汇流速度较快且因新建或经整治的市区河道糙率低,使汇流过程大大加快。

2.2任意填塘改沟,天然调蓄系统萎缩近年来房地产业的蓬勃发展,促进了城市建设,但有的开发部门片面追求经济效益,忽视社会效益和环境效益,对原有的水系任意填占,近郊农民建房无视水系的通畅完整,任意改沟填塘,造成很大危害。

《太原市水资源多目标优化配置研究》篇一一、引言太原市作为山西省的省会，其水资源对于城市发展及居民生活至关重要。

随着城市化进程的加快，水资源供需矛盾日益突出，多目标优化配置已成为太原市水资源管理的关键。

本文旨在通过对太原市水资源多目标优化配置的研究，为城市水资源管理提供科学依据和决策支持。

二、太原市水资源概况太原市位于山西省中部，地势复杂，水资源分布不均。

主要水源包括地表水、地下水和外调水。

近年来，由于气候变化和人类活动的影响，太原市水资源呈现出以下几个特点：一是降水量波动大，丰枯不一；二是用水需求量大，水资匮乏；三是水质污染严重，加剧了水资源的紧张。

三、多目标优化配置的必要性面对水资源短缺和水质污染等问题，太原市需要实施多目标优化配置。

多目标优化配置是指在满足社会、经济、环境等各方面需求的前提下，对水资源进行合理分配和有效利用。

通过多目标优化配置，可以实现以下目标：一是保障城市供水安全；二是促进水资源的高效利用；三是改善生态环境；四是实现水资源的可持续利用。

四、研究方法与模型构建本研究采用系统动力学和模拟优化方法，结合太原市水资源的特点和需求，构建了多目标优化配置模型。

该模型包括水量平衡模型、水质模型、需求预测模型和优化分配模型等。

通过收集历史数据和现状资料，对模型进行参数校准和验证，确保模型的准确性和可靠性。

五、多目标优化配置的实施策略根据多目标优化配置模型的分析结果，提出以下实施策略：一是加强水资源的监测和预警系统建设，提高水资源的实时监测能力；二是加强污水处理和再生水利用设施建设，提高水资源的重复利用率；三是加强水资源的调配和储备能力建设，确保城市供水的稳定性和安全性；四是加强水资源的法律法规建设，提高水资源管理的法制化水平。

六、实施效果与展望实施多目标优化配置后，太原市的水资源管理取得了显著成效。

一是供水安全得到保障，水质得到了有效改善；二是水资源得到了高效利用，减少了浪费现象；三是生态环境得到了改善，城市生态得到了有效恢复；四是实现了水资源的可持续利用，为城市的长期发展奠定了基础。

93河南科技2010.2下水资源优化配置是指在流域或特定的区域范围内，运用系统工程理论和优化方法，以水资源的可持续利用和经济社会的可持续发展为目标，遵循公平、高效、统筹兼顾和可持续利用的原则，采取除害与兴利、水量与水质、开源与节流、工程与非工程措施相结合的方法，通过合理抑制需求、有效增加供水、积极保护生态环境等手段和措施，对多种可利用水资源在区域间和各用水部门间进行最优化调配和分配，力求水资源与其他资源合理配置，实现有限水资源的经济、社会和生态环境综合效益最大[1]。

水资源的优化配置研究可为水量和水质在时间和空间上的合理调配和使用以及保障水资源的可持续利用提供科学依据和对策、措施。

因此，水资源的优化配置研究在解决我国的水资源问题，实现水资源的可持续利用等方面均占有重要地位，对促进经济社会的可持续发展具有重要理论和实际意义。

1. 水资源优化配置中多目标问题分析区域水资源系统往往是一个用水部门众多的大系统，在现代水资源优化配置思路中，己经改变了过去以经济效益为中心的基本观念，不仅仅是要获得尽可能大的经济效益，还必须将生态环境保护放到重要位置，同时要兼顾引水保障和粮食安全的问题。

配置中所考虑的不同问题可以作为不同的目标，各个目标之间相互矛盾而又不可公度，这就使得区域水资源优化配置转变成一个多目标优化的问题，在协调各个配置目标时要以公平与高效为基本分配原则，目标是寻求水量在各个用水部门之间的最优分配，实现水资源利用的可持续发展。

2 模型的建立及求解2. 1水资源多目标优化配置模型的建立2. 1.1 决策变量根据区域的地形地貌、水利条件、行政区划，一般可将区域划分为若干分区。

根据各水源在区内的配水特性，可将水源划分成两类:共用水源和独立水源。

所谓共用水源是指能同时向两个或两个以上的分区供水的水源。

独立水源是指只能给水源所在的分区供水的水源。

本研究假设区域划分为K个分区，i =1，2，…，K，本文将k分区内所有独立水源计为1个水源、分别有J(K)个用水部门j=1,2, …，J(K)（本文各区均定为4个，分别为工业、生活、农业、生态）。

给水排水雄安新区新型城市水系统构建的模式和标准研究“雄安新区城市水系统构建与安全保障技术研究”课题2018年立项，2021年6月顺利通过住房和城乡建设部水专项实施管理办公室组织召开的独立课题综合绩效评价工作会，针对雄安新区城市水系统面临的多重水约束，经过三年多的研究工作，课题构建了“节水优先、灰绿结合”的双循环新型城市水系统模式，提出了“四水统筹、人水和谐”的新型城市水系统建设标准，通过过程耦合、综合评估形成了城市水系统综合方案，基于韧性城市水系统提出了应对气候变化和急性冲击的风险管控策略，并提出“水城共融、多元共治”的城市水系统全周期管理机制，以保障城市水系统规划建设有效实施。

《给水排水》杂志特开设“十三五”水专项“雄安新区城市水系统构建与安全保障技术研究”专栏，分享基于健康循环的新型城市水系统的雄安模式、雄安标准、雄安方案及雄安机制等标志性成果，为新区城市水系统的规划建设管理提供支撑，并引导城市水系统向绿色化、生态化和高韧性弹性转变。

（特别说明：课题成果不等同于规划建设方案）导读 .针对新区面临的多重水约束，结合新区未来发展的定位目标，在充分认识系统性及维持自然水循环重要意义的基础上，提出了“节水优先、灰绿结合”双循环结构的新型城市水系统模式，其次，建立了资源-环境-安全-经济-社会/管理-技术六维度的综合评估指标体系，通过模型对子系统模式及过程进行模拟和综合评估，提出了空间布局模式的优化方案。

基于新型城市水系统的双循环模式，从维持健康自然水循环、发挥城市水系统各项社会功能两个层面，水资源、水环境、水生态和水安全4个维度，研究提出了“四水统筹、人水和谐”的新型城市水系统建设标准（控制指标），包括城市水系统构建标准、城市水设施建设标准和韧性城市水系统构建标准3项；以落实新发展理念引领雄安新区城市水系统高标准的规划建设。

基于认识的深入和理念的变革，不同的城市水系统构建模式被提出，也将带来解决问题的整体思路、总体目标以及规划建设方案策略的变革。

中文摘要摘要河流是人类文明的发源地，与人类繁衍息息相关，并且能够提供多种服务功能，但如今较多河流因城市发展都受到了一定的破坏，较多城市都面临着水环境污染、水质恶化的问题。

以往的河流治理往往只涉及到单独的一个方面，河流未系统的规划建设，河流治理是在的河流治理工程并不是只涉及到单独的一个学科，水系建设具有多专业复合型特点，涵盖水利、市政、给排水、景观、运维等各个方面，需要多方协调，各方协作。

由于山溪性河流流域小，地域文化特征明显，水质水量波动大，流域周围水源有限或者调水路径长，流域内部的用地布局等通过降雨径流对河流水质都有较大的影响，应根据自身特性及功能有针对性的找出一套适宜性强的水系建设方案。

本文在对国内外河流治理和山溪性河流相关文献的分析研究基础之上进行研究，研究对象为西南城市山溪性河流。

首先，梳理了我国现状河流治理存在的短板；接着，对城市山溪性河流的特征及功能进行了总结；进而提出了城市山溪性河流的建设模式，并在此基础之上提出了一套适宜于城市山溪性河流规划设计方案流程，并对每一个步骤进行研究；最终，以巴中经开区西溪沟的治理为例展开了研究应用。

本论文取得的主要研究结果如下：①从国内外河流治理发展进程、现状、相关案例三个角度出发，进行了河流治理发展总结及评述，提出了我国在河流治理在功能利用、水生态系统建设、可持续建设、山溪性河流治理相关研究、小流域河流模型运用等方面都较为薄弱的看法，且城市滨河空间及水文化建设已发展成为现状河流治理中的建设亮点。

②.在查阅大量相关文献的基础之上，对城市山溪性河流的相关概念、特征、以及功能进行了研究。

研究得出，城市山溪性河流在水文、河流形态、自然景观、地域文化四个特征方面都有其特殊性，其中水文特征中的季节性特征较为显著；在城市河流功能上的挖掘有自然功能、社会功能两方面。

③根据提出的适宜于山溪性河流的建设理念，研究了一套基于水安全、水生态、水环境、水景观、水文化和水持续六位一体的综合治理的建设规划设计模式的城市山溪性河流水系治理规划设计方案制定的一套流程，并对河流治理建设规划技术措施进行了研究分析。

对城市水系规划的一点思考前言水是城市活的灵魂。

近二十年来，由于经济的持续快速增长、城市的发展，景观、生态建设受到人们的关注。

而当前我们城市水系环境问题令人堪忧，生态系统亟待改善。

针对当前市区水系环境存在的问题，淄博市开展了中心城区水系规划，以指导后续水系工程的改造与建设，提升城市品位，塑造城市形象。

一、中心城区水系现状淄博市中心城区河流均属小清河水系，为雨源型河流。

除现状河流外，周边还有众多人工开挖的灌溉渠道和排洪沟。

概括起来，中心城区及周边流域的现状水系主要有“五河、五沟、六库、三渠”。

五河为孝妇河、新区排洪河、玉龙河、猪龙河、涝淄河，均为南北流向；五沟：为大寨沟、大龙须沟、小龙须沟、南部排洪沟、东部排洪沟；六库为太河水库、萌山水库、贾村水库、黄土崖水库、大高水库、徐旺水库；三渠为萌山水库北干渠、萌山水库东干渠、太河水库二干渠。

二、现状综合评价1、河道行洪标准低、行洪能力受阻现状仅玉龙河满足百年一遇防洪要求，其它河道仅满足20-50年一遇的防洪要求。

并且河道缺乏正常维护和管理，河堤遭到不同程度的破坏，行洪能力逐年降低。

2、河流水源短缺中心城区内河流均为雨源型河流，受季节风气候集中降雨的影响，非汛期时河道水量很小。

另外，由于地下水过量开采，地下水位下降，原补给河道的山泉逐渐枯竭。

3、水体污染、河道环境仍需改善河道污泥淤积、垃圾堆积，城区河流滨水区已渐由晨夕漫步、休闲娱乐、凝聚人气的亲水带向脏乱差的憎水带发展，严重影响百姓生活和城市风貌。

4、河道治理缺乏统一管理及整体规划河流流域较长，往往流经几个区县，分属不同的管辖范围。

由于缺乏全流域统一的管理和整体规划，各条河的水源分配、环境整治、河道治理工作只是点到点的局部展开，无法起到河流整体面貌改善、防洪能力提高的作用。

三、规划构思对于淄博来说，水源和水污染是众多现状问题中最主要的问题。

淄博作为新兴的工业城市，工业建设、城市建设需要水源，而淄博又是典型的北方缺水城市。