一种基于人口、地理、农业、城市需求的水资源利用方法技术

一种基于人口、地理、农业、城市需求的水资源利用方法，决策模式设计主要有以下两方面改进：1)识别水与经济社会发展的协调关系，提出适应水资源条件的“城地人产”发展控制要素指标，建立用水分配与经济总量关系作为“以水四定”的优化调控准则；2)建立效益最大和区域均衡双重目标的“城地人产”四类要素适水发展模式计算方法，以可利用水资源为控制条件，在满足刚性需求前提下，通过分析水资源驱动产业创造经济价值总量引导水资源的行业分配和规模确定。通过上述分析决策过程建立“以水定需”模式，不以供需平衡和缺水为分析目标，而是提出满足水资源刚性约束的社会经济发展规模和对应的水量分配成果。应的水量分配成果。应的水量分配成果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于人口、地理、农业、城市需求的水资源利用方法


[0001]本专利技术涉及水资源管理领域，特别涉及一种基于人口、地理、农业、城市需求的水资源利用方法。

技术介绍

[0002]现有水资源供需分析主要以需水为导向，通过供给端调节充分满足用水需求进行供需平衡分析，通常以缺水最小或供水效益最大为目标，是一种“以需定供”的模式。该决策方式的不足在于被动的以水资源满足用户用水需求，过于强调需求端效益，实际是在认可需求合理性的条件下进行决策分析，不能充分考虑水资源的刚性约束效应，将水资源条件与产业效率关联，发挥水资源作为有限的战略资源引导产业发展和布局的限制性作用，导致出现需求过大、超过水资源可承载条件的供需形势，与现行的最严格水资源管理制度不相匹配。由于缺乏以水资源为约束调控经济社会发展的规模结构，对水资源需求预判不足，出现先到先得、用水效益效率低的用户挤占更高效的用户，降低发展质量，尤其是对于缺水地区更为突出。

技术实现思路

[0003]为解决上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于人口、地理、农业、城市需求的水资源利用方法。
[0004]为达到上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0005]一种基于人口、地理、农业、城市需求的水资源利用方法
[0006]按照确定水资源约束与用水指标分析、用水效益分析、确定目标和约束、开展分析，步骤如下：
[0007]S1、确定水资源刚性约束条件，即区域用于支撑经济社会发展的水资源利用量；根据区域特征，是可利用水量和可耗水量，一般丰水地区选用可利用水量，缺水区域根据管理情况选用可用水量和可耗水量；
[0008]以可用水量为例，水资源刚性约束包括本地水资源可利用量、入境水可利用量以及调入水量，计算式如下：
[0009]WA
总
＝WA
本
+WA
入
+WA
调
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0010]其中WA
总
为区域总的可利用水量，WA
本
为区域本地可利用水量，WA
入
为入境水可利用量，WA
调
为区域可接受的外调水量；WA
本
按照水资源评价结果，选择扣减基本生态流量和洪水期不可控水量的倒算法结果；
[0011]WA
本
＝W
总
‑
Wf
‑
We
ꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0012]上述方法是针对区域尚未确定的水资源可利用指标的计算方式，针对实际工作中的区域最严格水资源管理实施状况，可利用量和可耗用水量可以是正式下发的取用水控制指标或经过批准批复的水量分配方案；
[0013]S2、确定控制指标及产业用水效率指标合理范围确定；
[0014]分析水资源与人口发展、产业发展、土地利用和城镇发展的协调关系，提出指标和用水效率范围；“定人”是以水资源约束控制区域范围内常住人口，指标是人口数量和结构(城镇化率)；“定产”是水资源约束控制区域经济总量和结构，指标是地区生产总值和三产结构；“定地”是以水资源约束控制土地利用，主要是耕地灌溉面积和种植结构；“定城”是控制城镇开发范围，采用建成区面积规模；人口目标和产业发展目标具有相关性，需要保障一定收入水平下的人口规模和合理的人口结构，也即人均GDP需要满足目标要求；
[0015]根据不同行业历史用水效率变化趋势，结合相应的用水定额标准、类似地区先进用水效率指标，设定合理的用水效率范围，作为后续优化模型的约束范围；根据历史用水效率给出不同区域分类用户的用水效率合理变化范围：
[0016][0017]其中，c(i，j)为区域j第i个用户的用水效率可变化范围，对应上述指标对应的用水效率，产业用水效率包括一、二、三次产业。为区域近期用水效率实际值，一般选用区域最近10年的用水效率情况进行分析；C1和C2分别为上下限的修正值，根据先进标准和类似区域对比情况进行校正，对于缺水区域相对选择更为严格的标准作为下限；初始条件采用各类用户用水效率现状值，考虑用水效率提升需要相应的节水投资增加，当用水效率取值向上限值调整时，目标效益采用罚函数控制；
[0018]根据上述方法确定的用水效率变化范围作为优化计算的约束条件；
[0019]S3、行业用水和产业规模效益相关性分析
[0020]生活、生态以保障刚需为基本需求，行业间的协调竞争性主要表现在生产行业；生产行业按照三产划分，考虑不同行业用水效率差距较大，且水资源不是驱动产业发展唯一要素，按照相关系数法建立用水量和行业经济效益的变化关系，以产业的单位用水效益作为行业竞争用水依据；采用相关分析理论，以产业规模为自变量，以行业取水量为因变量，通过相关系数得到各产业总效益与取水量的相关程度，分析其对水资源的依赖程度；具体计算方法是整理分行业历史用水量和行业增加值量系列，计算二者相关系数r值，判断行业用水效率与GDP的关系；r越大，表示两种要素之间的相关程度越密切，水资源对驱动行业发展取得效益的价值量越高，采用该系数对行业的单位用水量创造GDP进行修正，作为行业用水效益的计算依据；
[0021]针对每个区域，采用如下公式计算各类用户用水效率与相关分析式如下：
[0022][0023]式中：为不同年份的用水量(万m3)；为不同年份的行业增加值(万元)；n为资料采集的年份数量；
[0024]当r＝1时，表示产业占比x与用水占比y完全相关；当r＝0时为完全线性无关；r∈(0，0.3)时，为微相关；r∈(0.3，0.5)时，为低度相关；r∈(0.5，0.8)时，为显著相关；r∈(0.8，1)时，为高度相关；
[0025]按照上述相关关系，关联各行业万元增加值用水量计算考虑相关性后的单方水增加值：
[0026]e(i，t)＝r(t)*c(i，t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0027]式中，c(i，j)为第i个分区第t个产业的用水效率，m3/万元；t＝(1,2,3)分别表示一二三产；
[0028]S4、确定目标函数和约束条件；以水资源可利用量为刚性约束条件，按照协调水资源与经济社会发展的关系建立协调发展目标综合确定优化目标函数和约束条件；
[0029]水量分配是确定四定指标的基础，水量分配原则是保障刚需、效率驱动、区域均衡；保障刚需是优先满足民生、国家战略区域定位要求的行业发展用水；效率优先是保障刚需后，剩余可利用水量按照创造产出效益最大的原则分配；区域均衡是协调区域用水关系，在前述要求满足的条件下实现用水公平，包括区域人均GDP尽量小，产业和人口分布尽可能匹配。在处理水量分配的过程上，从一般的需求保障优先性出发，可以确定以下用水优先序：1)居民生活用水；2)基本环境用水；3)重点产业用水；4)其他产业用水；可以在前三项优先保障的基础上对第四类进行水量调配，前三项用水保障通过约束条件反映；
[0030]通过水量分配计算水资源与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于人口、地理、农业、城市需求的水资源利用方法，其特征在于：按照确定水资源约束与用水指标分析、用水效益分析、确定目标和约束、开展分析，步骤如下：S1、确定水资源刚性约束条件，即区域用于支撑经济社会发展的水资源利用量；根据区域特征，是可利用水量和可耗水量，一般丰水地区选用可利用水量，缺水区域根据管理情况选用可用水量和可耗水量；以可用水量为例，水资源刚性约束包括本地水资源可利用量、入境水可利用量以及调入水量，计算式如下：WA
总
＝WA
本
+WA
入
+WA
调
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(I)其中WA
总
为区域总的可利用水量，WA
本
为区域本地可利用水量，WA
入
为入境水可利用量，WA
调
为区域可接受的外调水量；WA
本
按照水资源评价结果，选择扣减基本生态流量和洪水期不可控水量的倒算法结果；WA
本
＝W
总
‑
Wf
‑
We
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(2)上述方法是针对区域尚未确定的水资源可利用指标的计算方式，针对实际工作中的区域最严格水资源管理实施状况，可利用量和可耗用水量可以是正式下发的取用水控制指标或经过批准批复的水量分配方案；S2、确定控制指标及产业用水效率指标合理范围确定；分析水资源与人口发展、产业发展、土地利用和城镇发展的协调关系，提出指标和用水效率范围；“定人”是以水资源约束控制区域范围内常住人口，指标是人口数量和结构(城镇化率)；“定产”是水资源约束控制区域经济总量和结构，指标是地区生产总值和三产结构；“定地”是以水资源约束控制土地利用，主要是耕地灌溉面积和种植结构；“定城”是控制城镇开发范围，采用建成区面积规模；人口目标和产业发展目标具有相关性，需要保障一定收入水平下的人口规模和合理的人口结构，也即人均GDP需要满足目标要求；根据不同行业历史用水效率变化趋势，结合相应的用水定额标准、类似地区先进用水效率指标，设定合理的用水效率范围，作为后续优化模型的约束范围；根据历史用水效率给出不同区域分类用户的用水效率合理变化范围：其中，c(i，j)为区域j第i个用户的用水效率可变化范围，对应上述指标对应的用水效率，产业用水效率包括一、二、三次产业为区域近期用水效率实际值，一般选用区域最近10年的用水效率情况进行分析；C1和C2分别为上下限的修正值，根据先进标准和类似区域对比情况进行校正，对于缺水区域相对选择更为严格的标准作为下限；初始条件采用各类用户用水效率现状值，考虑用水效率提升需要相应的节水投资增加，当用水效率取值向上限值调整时，目标效益采用罚函数控制；根据上述方法确定的用水效率变化范围作为优化计算的约束条件；S3、行业用水和产业规模效益相关性分析生活、生态以保障刚需为基本需求，行业间的协调竞争性主要表现在生产行业；生产行业按照三产划分，考虑不同行业用水效率差距较大，且水资源不是驱动产业发展唯一要素，按照相关系数法建立用水量和行业经济效益的变化关系，以产业的单位用水效益作为行业
竞争用水依据；采用相关分析理论，以产业规模为自变量，以行业取水量为因变量，通过相关系数得到各产业总效益与取水量的相关程度，分析其对水资源的依赖程度；具体计算方法是整理分行业历史用水量和行业增加值量系列，计算二者相关系数r值，判断行业用水效率与GDP的关系；r越大，表示两种要素之间的相关程度越密切，水资源对驱动行业发展取得效益的价值量越高，采用该系数对行业的单位用水量创造GDP进行修正，作为行业用水效益的计算依据；针对每个区域，采用如下公式计算各类用户用水效率与相关分析式如下：式中：为不同年份的用水量(万m3)；为不同年份的行业增加值(万元)；n为资料采集的年份数量；当r＝1时，表示产业占比x与用水占比y完全相关；当r＝0时为完全线性无关；r∈(0，0.3)时，为微相关；r∈(0.3，0.5)时，为低度相关；r∈(0.5，0.8)时，为显著相关；r∈(0.8，1)时，为高度相关；按照上述相关关系，关联各行业万元增加值用水量计算考虑相关性后的单方水增加值：e(i，t)＝r(t)*c(i,t)
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(5)式中，c(i，j)为第i个分区第t个产业的用水效率，m3/万元；t＝(1,2,3)分别表示一二三产；S4、确定目标函数和约束条件；以水资源可利用量为刚性约束条件，按照协调水资源与经济社会发展的关系建立协调发展目标综合确定优化目标函数和约束条件；水量分配是确定四定指标的基础，水量分配原则是保障刚需、效率驱动、区域均衡；保障刚需是优先满足民生、国家战略区域定位要求的行业发展用水；效率优先是保障刚需后，剩余可...

【专利技术属性】
技术研发人员：游进军，贾玲，杨朝晖，蒋云钟，薛志春，汪林，王婷，谢纪强，蔡露瑶，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：