基于系统动力学的区域水资源二次供需平衡分析
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摘要：根据江苏省的水资源现状，采取系统动力学仿真模拟方法对2020年和2030年50%、75%、95%保证率下全省水资源供需水进行预测，在此基础上分别进行基于现状供水能力的一次供需平衡分析以及提高供水能力和节水措施下的二次供需平衡分析。结果表明，一次供需平衡分析时，供需缺口很大；二次供需平衡分析时，供需矛盾得到很大程度的改善，2020年50%保证率下供需缺口降低49.70%，2030年50%保证率下供需缺口降低47.43%。
中图分类号：TV213 文献标识码：A 文章编号：1672-1683（2014）01-0047-04
1 研究背景
江苏省水资源总量相对丰富，但时空分布不均，部分地区在非汛期出现水资源供不应求的局面。随着江苏省社会经济发展和人口增长，水资源供需矛盾、水质恶化已成为江苏省社会经济发展的巨大障碍[1]。因此，开展水资源供需预测及供需平衡分析，对江苏省的社会经济发展和水资源的可持续利用具有现实意义。
区域水资源供需平衡分析的目的是揭示区域内水资源供需矛盾，探析水资源开发利用的途径和潜力，为水资源配置打好基础。水资源供需平衡分析是环境保护、经济规划和水资源管理的决策依据[2]，旨在为水资源利用提供理论和科学依据，对经济的持续发展、生态环境良性循环具有十分重要的意义。因此，各地区相继开展了对水资源供需平衡的研究。顾世祥等[3]基于三次供需分析对云南省水资源合理配置进行了研究；李彦红[4]根据济宁市水资源现状进行供需平衡分析，在供需分析的基础上对济宁市水资源优化配置方案进行比选。但是传统的模型方法解释能力通常比较弱，不能完整的体现出供需发展的动态过程，而系统动力学是解决这一问题的有效方法。
系统动力学（System Dynamics，简称SD）由美国麻省理工学院福雷斯特（Jay.w.Forrester）于1956年创立，其基本思想是充分认识系统中的动态性和反馈机制，研究复杂问题的反馈过程[5]，并按一定的规则初步建立系统动力学结构模型。利用系统动力学模型对水资源系统的运行过程进行模拟的优势是它可以反映系统中各个环节、各个时刻的水流状态和供需平衡状况，因此采用系统动力学方法对水资源、经济以及环境三者耦合的系统进行分析，能够达到水资源开发利用、社会经济发展、生态环境保护协调一致的目标。
[JP3]本文以江苏省为例，建立系统动力学模型，模拟江苏省2006年-2030年的供需水量，反映未来江苏省水资源的供需能力。并通过二次供需平衡分析方法，探讨江苏省水资源供需现状和供需平衡缺口为水资源合理配置和合理利用提供依据。[JP3]
2 研究数据
分析数据主要参考江苏省“十二五”规划和2000年-2010年的《江苏省水资源公报》、《江苏省统计年鉴》[6-8]。
2.3 社会经济数据
改革开放以来，江苏经济发展取得了显著成就。2005年，地区生产总值实现18 305.66亿元，“十二五”期间年均增长12.5%。其中第一产业增加值1 461.48亿元，第二产业增加值10 355.04亿元，第三产业增加值6 489.14亿元，人均地区生产总值达到244 908.15元。
3 供需分析模型构建
3.1 二次供需分析思路
为揭示江苏省规划水平年水资源供需平衡态势及存在的问题，明晰江苏省节水型社会建设的方向，采用“二次平衡分析”方法对江苏省不同水平年供需平衡情势进行剖析[9]。其中，一次平衡分析是在现状用水水平和供水条件下，依据江苏省当前发展模式，对未来规划水平年的水资源供需特征进行分析，充分展示在没有采取任何措施情势下区域水资源供需矛盾。二次平衡分析是在一次供需平衡分析之后，通过采取节水措施或挖掘现有水利工程设施的供水能力，并考虑规划建设的当地水源工程，再次进行的区域水资源供需平衡分析[10]。
3.2 模型结构
供需水系统是区域内所有供水主体和所有需水主体及其相互作用构成的复合体，层次结构复杂，涉及资源、经济、环境等方面。同时，由于需水主体的有限理性和自适应性，及用水环境的多要素性和不确定性，供需水的有效模拟是一个复杂的过程，必须对系统中各子系统之间的相互作用进行有效描述。构建江苏省供需平衡分析模型时，把整个大系统分为资源、环境、社会等子系统。各个子系统之间相互联系，一个系统的用水又会制约其他系统的用水，通过各种反馈渠道，将各个子系统耦合成一个复杂的有机整体。构建的系统流图见图1。
5 结语
利用系统动力学模型，对江苏省进行了两次供需平衡分析，结果显示：一次供需平衡分析时，水资源供需矛盾十分突出；二次供需分析得出，
江苏省供需矛盾得到了很大程度的改善，但仍有缺口。可见，未来江苏省的水资源已不能满足本地的国民经济发展和社会需求。
由于本地节水措施实施不到位导致水资源大量浪费，因此要实现区域水资源平衡，江苏省最应做的是在全省加强节水工作。节水工作要从各方面同时入手，增强人们保护水资源和节水意识。节水是实现区域水资源平衡的一条重要途径，但不是唯一途径。比如，还可利用河、湖、塘蓄水，增加调蓄设施，配以提引水工程，以丰水年拦蓄的汛期降雨径流弥补枯水年的短缺；进行产业结构调整、农业种植结构调整和时空调度。另外，外调水同样也是实现区域水平衡的主要途径。[JP]
参考文献（References）：
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[2] 周益，李援农.石羊河流域水资源供需平衡分析[J].水资源与水工程学报，2008，19（6）： 86-89.（ZHOU Yi，LI Yuan-nong.Water Resources Supply and Demand Analysis in Shiyang River Basin[J].Journal of Water Resources and Water Engineering，2008，19（6）：86-89.（in Chinese））
[3] 顾世祥，李俊德，谢波.云南省水资源合理配置研究[J].水利水电技术，2007，38（12）：54-58.（GU Shi-xiang，LI Jun-de，Xie Bo.Study on Reasonable Allocation of Water Resources in Yunnan Province[J].Water Resources and Hydropower Engineering，2007，38（12）：54-58.（in Chinese））
[4] 李彦红.基于供需平衡的济宁市水资源优化配置研究[R].2011.（LI Yan-hong.The Optimal Allocation Research of Water Resources Based on Supply and Demand Balance in Jining[HJ2mm] City[R].2011.（in Chinese））
[5] 王振江.系统动力学引论[M].上海：上海科学技术文献出版社，1988.（WANG Zhen-jiang.Introduction to System Dynamics[M].Shanghai：Shanghai Science and Technology Press，1988.（in Chinese））
[6] 江苏省人民政府办公厅.江苏省水资源“十二五”综合规划[R].2007.（The General Office of the People′s Government of Jiangsu Province.The Water Resources “twelve fifth” Planning in Jiangsu Province[R].2007.（in Chinese））
[7] 江苏省水利厅.江苏省水资源公报[Z].2005-2010.（Water Resources Department of Jiangsu Province.Water Resources Bulletin of Jiangsu Province[Z].2005-2010.（in Chinese））
[8] 江苏省统计局.2010年江苏省统计年鉴[M].江苏：江苏统计出版社，2010.（Statistics Bureau of Jiangsu Province.Statistical yearbook of Jiangsu Province[M].Jiangsu：Jiangsu Statistical Press，2010.（in Chinese））
[9] 水利部水利水电规划设计总院.全国水资源综合规划技术大纲[R].2002：35-36.（Water Conservancy and Hydropower Planning and Design Institute of Ministry[R].The National Integrated Water Resources Planning Technology.2002：35-36.（in Chinese））
[ZK）]
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