第六章可持续水资源管理的量化方法课件.ppt

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1、第六章 可持续水资源管理的量化方法,可持续水资源管理量化准则可持续水资源管理量化指标体系可持续水资源管理的量化方法可持续水资源管理的优化模型面向可持续发展的水资源规划一般步骤,第六章 可持续水资源管理的量化方法可持续水资源管理量化准则,可持续水资源管理量化准则,可承载 可持续发展首先要求不允许破坏地球上生命支撑系统（如空气，水，土壤等），即处在可承载的最大限度之内，以保证人类福利水平至少处在可生存状态。,可持续水资源管理量化准则可承载,可持续水资源管理量化准则,有效益 可持续发展鼓励经济增长。当然，它与传统的经济学观点有质的区别。它不仅重视增长数量，更追求改善质量。它是以保护自然环境为基础，以

2、改善和提高生活质量为目标，与资源、环境的承载能力相协调。,可持续水资源管理量化准则有效益,可持续水资源管理量化准则,可持续 可持续发展不仅考虑到当代人，而且顾及到后代人。不仅要保证现代的发展，而且要保证未来的发展，使发展处在不断增加的趋势。,可持续水资源管理量化准则可持续,可持续水资源管理量化指标体系,建立原则筛选方法结构关系,一般构成一般要求,可持续水资源管理量化指标体系建立原则一般构成,建立原则,建立的必要性：在可持续发展量化研究中由于具体区域（或流域）的实情千差万别，水资源规划方案也多种多样。如果没有一套明确、清晰的评价指标体系作为衡量标准的话，则很难将可持续发展对水资源规划的指导方案变

3、为一种可操作的管理模式，用于指导实际工作。,可持续水资源管理量化指标体系,建立原则建立的必要性：可持续水资源管理量化指标体系,建立原则,功能：能描述和表征任一时刻区域（或流域）社会经济、水资源、生态与环境的发展状况和变化趋势。能体现区域（或流域）社会经济、水资源、生态与环境的发展协调程度。能反映区域（或流域）存在的水问题及其产生的根源。,可持续水资源管理量化指标体系,建立原则功能：可持续水资源管理量化指标体系,建立原则,遵循原则：科学性原则：体系建立在科学基础上，能客观、真实地反映系统内涵。完备性原则：体系覆盖面广，能综合反映水资源管理的各个方面。可操作性原则：选择的指标应简单、易于解释、定量

4、表达、取得数据并且费用合理。,可持续水资源管理量化指标体系,建立原则遵循原则：可持续水资源管理量化指标体系,建立原则,遵循原则：主导性原则：尽量选择有代表性的综合指标。独立性原则：尽量选择具有相对独立性的指标。动态性原则：建立的指标体系应定期更新，能显示随时间变化的趋势。,可持续水资源管理量化指标体系,建立原则遵循原则：可持续水资源管理量化指标体系,筛选方法,频度统计法、理论分析法和专家咨询法：频度统计法：对目前有关可持续发展和水资源管理评价研究的报告、论文进行频度统计，选择使用频率较高的指标。,可持续水资源管理量化指标体系,筛选方法频度统计法、理论分析法和专家咨询法：可持续水资源管理,筛选方

5、法,频度统计法、理论分析法和专家咨询法：理论分析法：对区域（或流域）社会经济水资源生态复合系统可持续发展的内涵、特征进行分析综合，选择重要的发展特征指标。专家咨询法：在初步提出评价指标的基础上，征询有关专家的意见，对指标进行调整。,可持续水资源管理量化指标体系,筛选方法频度统计法、理论分析法和专家咨询法：可持续水资源管理,筛选方法,主成分分析法和独立性分析法：主成分分析法：计算各发展特征内部各指标间的相关系数选出相关置信度有一半以上（包括一半）大于0.95的指标,可持续水资源管理量化指标体系,筛选方法主成分分析法和独立性分析法：可持续水资源管理量化指标,筛选方法,主成分分析法和独立性分析法：主

6、成分分析法：分别计算选出指标的平均相关系数并求其平均值（即总体平均相关系数）选出相关系数有一半以上（包括一半）大于总体平均相关系数的指标,可持续水资源管理量化指标体系,筛选方法主成分分析法和独立性分析法：可持续水资源管理量化指标,筛选方法,主成分分析法和独立性分析法：独立性分析法：对选出的主成分指标，定义相关系数大于0.9的指标为重复指标并合并。,可持续水资源管理量化指标体系,筛选方法主成分分析法和独立性分析法：可持续水资源管理量化指标,合并方法,辨识真假相关：对于同类型指标（同为效益型或成本型），相关系数为正是真相关，相关系数为负是假相关。对于不同类型指标，相关系数为正是假相关，相关系数为负

7、是真相关。,可持续水资源管理量化指标体系,合并方法辨识真假相关：可持续水资源管理量化指标体系,合并方法,合并真相关指标：高层次和综合性指标优先保留。同一层次的指标，平均系数大者优先保留。,可持续水资源管理量化指标体系,合并方法合并真相关指标：可持续水资源管理量化指标体系,结构关系,研究水资源规划的指标体系，应该是一个多层次的复杂结构体系。至少应该包括四大类，即社会经济指标、水资源指标、生态环境指标和综合性指标。每大类又有多个子类、子子类。,可持续水资源管理量化指标体系,结构关系研究水资源规划的指标体系，应该是一个多层次的复杂结构,社会经济指标,主要由描述和表征人口、经济、社会、科技等发展的指标

8、集组成。通过这些指标能够反映出水资源在社会经济系统中的配置状况，水资源对社会经济发展的贡献作用，以及社会福利的增长情况。,可持续水资源管理量化指标体系,社会经济指标主要由描述和表征人口、经济、社会、科技等发展的指,水资源指标,主要由反映水文循环状况和水资源开发利用情况的指标集组成，包括水质和水量两个方面。,可持续水资源管理量化指标体系,水资源指标主要由反映水文循环状况和水资源开发利用情况的指标集,生态环境指标,用于表征区域（或流域）内生态环境质量的主要因子，包括河湖质量指标、植被质量指标、土地质量指标、总体质量指标、生态需用水指标等。,可持续水资源管理量化指标体系,生态环境指标用于表征区域（或

9、流域）内生态环境质量的主要因子，,综合性指标,主要从宏观层次上选择那些反映复合系统发展特性的指标和反映子系统间协调程度的指标。,可持续水资源管理量化指标体系,综合性指标主要从宏观层次上选择那些反映复合系统发展特性的指标,社会经济指标人口发展指标：人口密度或人口总数（现状）、人口增长率（趋势）经济发展指标：人均GDP（现状）、GDP增长率（趋势）、工业产值模数（工业）、人均粮食产量（农业）、工业总产值占GDP比重、水利投资系数（水利）,一般构成,可持续水资源管理量化指标体系,社会经济指标一般构成可持续水资源管理量化指标体系,社会经济指标社会发展指标：社会安全饮用水比例（福利）、人均耕地面积（资源

10、占有）科技发展指标：灌溉用水定额（农业科技）、工业用水重复利用率（工业科技）,一般构成,可持续水资源管理量化指标体系,社会经济指标一般构成可持续水资源管理量化指标体系,社会经济指标水资源需求指标：耕地灌溉率（农业）、城镇需水比例（结构）、需水量模数（土地）、人均需水量（人口）、单位GDP需水量（经济）、需水增长率（综合）、污径比（水环境）,一般构成,可持续水资源管理量化指标体系,社会经济指标一般构成可持续水资源管理量化指标体系,水资源指标水资源总量指标：人均水资源量（人口）、水资源模数（土地）、亩均水资源量（耕地）、径流系数（产水）、干旱指数（蒸发）水资源质量指标：水质等级（水质）,一般构成,

11、可持续水资源管理量化指标体系,水资源指标一般构成可持续水资源管理量化指标体系,水资源指标水资源开发指标：水资源利用率（开发）、人均可供水量（人口）、供水量模数（土地）、供水增长率（变化）、地下水供水比例（地下水）、蓄水工程供水比例（地表水）、跨流域调水比例（外境水）、供水普及率水资源使用指标：总用水量、农业用水比例、工业用水比例、生活用水比例,一般构成,可持续水资源管理量化指标体系,水资源指标一般构成可持续水资源管理量化指标体系,生态与环境指标总体质量指标：生物多样性指数植被质量指标：森林覆盖率（森林分布）、草场面积比（草场分布）、载畜量（草场质量）、植被面积变化率（变化）河湖质量指标：河湖水

12、水体矿化度、主河长缩减率、湖泊面积缩减率、水库面积变化率,一般构成,可持续水资源管理量化指标体系,生态与环境指标一般构成可持续水资源管理量化指标体系,生态与环境指标土地质量指标：盐渍化面积比、盐渍化面积变化率、地下水平均矿化度、沙化面积比、沙化面积变化率、沙化区地下水位埋深、水土流失面积比、土壤侵蚀模数、河道输沙量生态需用水量：河道外生态需水量、河道内生态需水量、生态与环境用水率、生态与环境缺水率,一般构成,可持续水资源管理量化指标体系,生态与环境指标一般构成可持续水资源管理量化指标体系,综合评价指标人均社会净福利指标：综合反映社会经济可持续发展的重要参数。生态与环境质量指标：衡量生态系统的发

13、展状况。,一般构成,可持续水资源管理量化指标体系,综合评价指标一般构成可持续水资源管理量化指标体系,综合评价指标水资源承载力：既是度量水资源系统发展的重要参数，又是反映水资源与社会经济、生态与环境协调发展的指标。缺水率与洪灾频数：评估可持续水资源管理的关键性参数。,一般构成,可持续水资源管理量化指标体系,综合评价指标一般构成可持续水资源管理量化指标体系,一般要求,具有代表性：是反映该区的主要指标。简单，易于量化，易于获得数据。覆盖面广。具有一个可对比的目标值或标准值。符合可持续水资源管理指标选择原则。,可持续水资源管理量化指标体系,一般要求具有代表性：是反映该区的主要指标。可持续水资源管理量,

14、可持续水资源管理的量化方法,基于“社会净福利函数”的量化方法,基于“发展综合指标测度（DD）”的量化方法,可持续水资源管理的量化方法基于“社会净福利函数”的量化方法基,基于“社会净福利函数”,社会净福利函数：对国民收入（GDP）的一种“绿化”，是从GDP中扣除恢复生态环境良性循环所需的支出后，得到的一个新指标，也称为净经济福利。计算公式如下：,可持续水资源管理的量化方法,基于“社会净福利函数”社会净福利函数：对国民收入（GDP）的,基于“社会净福利函数”,量化模型：,可持续水资源管理的量化方法,目标函数：,约束条件：,；,；,（效益最大化）,（可生存）,；,；,（可承载）,（可持续）,；,基于

15、“社会净福利函数”量化模型：可持续水资源管理的量化方法,基于“发展综合指标测度（DD）”,“可承载”的度量：考虑“可承载”、“可持续”实际度量上存在的模糊性。对任一指标，先进行无量纲化处理：选定“可承载”限度Yi0，当Yi(T)越大，可承载程度也越大时（如人均粮食产量），定 义,当e越大，可承载程度越小时（如水体矿化 度C），定义,基于“发展综合指标测度（DD）”“可承载”的度量：考虑“可,基于“发展综合指标测度（DD）”,“可承载”的度量：通过隶属函数来描述任一指标对应的隶属 度，设为,对多指标组成的整个系统可承载隶属程度 为：,基于“发展综合指标测度（DD）”“可承载”的度量：对多指标,基

16、于“发展综合指标测度（DD）”,“有效益”的度量：取经济学指标（如国民生产总值等）为SP，设初始年SP值为基准值SP0。为了使数据无量纲化，令,用隶属函数（也可据具体情况另选）来量 化：,基于“发展综合指标测度（DD）”“有效益”的度量：用隶属,基于“发展综合指标测度（DD）”,发展综合指标测度DD(T)：把“可承载”（隶属度LI(T)）与“有效益”（隶属度EG(T)）综合起来，来表征系统的发展状态。,基于“发展综合指标测度（DD）”发展综合指标测度DD(T),基于“发展综合指标测度（DD）”,“可持续”度量：令，如果T=1，约定 x=1）。如下式：,定义全时段发展相对可持续性的隶属度（简称“

17、可持续发展态势隶属度”）为：,基于“发展综合指标测度（DD）”“可持续”度量：定义全时,可持续水资源管理的优化模型,目标函数：以可持续发展为目标，要求“发展”的目标函数BTI值达最大。即在某一特定时段，在满足一定条件下，使其总效益达到最大。,可持续水资源管理的优化模型目标函数：以可持续发展为目标，要求,可持续水资源管理的优化模型,约束条件：,LI(T)LI0,TT1（可承载）SDDTSDDT0（可持续)SubMod(Q,C,E)（水资源生态环境结构关 系约束）SubMod(SESD)（社会经济系统结构关系约 束）其它约束条件,可持续水资源管理的优化模型约束条件：LI(T)LI0,面向可持续发展的水资源规划一般步骤,面向可持续发展的水资源规划一般步骤,