考虑效率与公平的流域水资源均衡配置研究

摘要

受气候变化和人类活动双重影响，流域水资源供需矛盾愈加尖锐，科学合理的水资源配置是解决这一矛盾的关键举措，而用水效率和用水公平是水资源合理配置的关键因子，如何均衡二者之间的利益和矛盾是成功进行水资源配置的关键，其对于流域或区域经济社会可持续性发展具有重要意义。因此，本文以渭河流域陕西段为研究对象，采用能值理论方法确立了社会、经济、生态等水资源配置统一的价值量度量指标；基于马斯洛需求层次理论，采用模糊综合评价方法构建了各用户用水满意度函数，并利用基尼系数方法评价各区域、部门间满意度之间的差异；其次，基于社会福利函数理论构建了考虑效率与公平的流域水资源均衡配置框架；最后对比分析了未来2030年不同情景下（优先考虑工业用水、优先考虑河道外生态用水以及综合考虑各用水部门用水）不同区域间或各用水部门间的水资源配置效率和公平性，其成果可为实现缺水流域水资源均衡配置提供理论支撑。论文取得的主要研究成果如下： (1)建立了水资源配置效率函数。为实现各区域或各用水部门间用水效率的比较，利用能值理论对各区域、部门的水资源利用价值量进行了计算，并根据价值量建立了水资源配置效率函数。 (2)建立了水资源配置公平函数。采用马斯洛需求层次理论确立了用水部门的不同层次需求，为实现对各区域或部门间的用水状态的度量，构建了基于模糊综合评价法的各用户用水满意度函数，对各用水户的需水与配水关系进行描述；其次，利用基尼系数法衡量了各区域或部门用水满意度的差异，以此刻画了区域间的公平性和部门间的协调性。 (3)提出了考虑效率与公平的流域水资源均衡配置框架。综合考虑水资源配置的用水效率与公平，采用福利经济学中社会福利理论均衡用水效率与用水公平，建立了基于社会福利函数的水资源均衡配置函数，提出了采用社会福利函数构建考虑效率与公平的流域水资源均衡配置理论框架。 (4)根据上述理论框架，对2030年渭河流域陕西段水资源进行不同情景下的配置结果进行了对比分析，结果表明，方案2.1下的综合效率值最高、方案1.3最小，其效率分别为2354.64亿元和2314.59亿元；由不同方案下和常规配置中区域间的公平性（G公）可以看出，方案1.3下的公平性值最大，为0.082，方案2.2下的公平性值最小，为0.069，公平性值增大了15.9%；由部门间的协调性（G协）值可以看出，常规配置的协调性值最大，为0.099，而方案1.3协调性值仅为0.014，二者相比，协调性值减少了85.9%。 （5）综合考虑不同情景下水资源配置效率和公平性计算水资源社会福利函数值，最终根据模型优选原则，推荐了考虑效率与公平的渭河流域陕西段水资源均衡配置方案，以此实现对未来渭河流域水资源均衡配置进行指导。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 水资源配置的国外研究进展

1.2.2 水资源配置的国内研究进展

1.3 研究内容与技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.3 技术路线

2 渭河流域概况

2.1 自然地理概况

2.1.1 地理位置

2.1.2 地形地貌

2.1.3 气候特征

2.1.4 河流水系

2.2 流域社会经济概况

2.3 水资源及其开发利用特点

2.3.1 渭河流域陕西段水资源分区及水资源量

2.3.2 渭河流域陕西段水资源开发利用现状

2.4 数据资料收集

2.4.2 供水系统

2.4.3 流域需水资料

2.5 本章小结

3 考虑效率与公平的流域水资源均衡配置理论研究

3.1 资源配置中的效率与公平

3.1.1 效率与公平的含义

3.1.2 水资源配置中的效率与公平

3.1.3 效率与公平的关系

3.2 水资源配置的效率

3.2.1 水资源综合价值的内涵

3.2.2 能值理论概述

3.2.4 水资源配置效率函数构建

3.3 水资源配置的公平

3.3.1 马斯洛需求层次理论

3.3.2 水资源需求层次理论

3.3.3 用水部门对水资源配置的满意度函数构建

3.3.4 水资源配置公平函数构建

3.4 考虑效率与公平的流域水资源均衡配置理论

3.4.1 福利经济学

3.4.2 社会福利函数

3.4.3 水资源配置社会福利函数构建

3.5 本章小结

4 考虑效率与公平的渭河流域陕西段水资源均衡配置模型研究

4.1 渭河流域陕西段水资源配置模拟模型

4.1.1配置目标与约束条件

4.1.2 渭河流域陕西段水资源系统概化

4.1.3 模型求解

4.2渭河流域陕西段水资源社会福利函数

4.2.1 渭河流域水资源配置综合价值确定

4.2.2 渭河流域水资源配置满意度函数确定

4.2.3 渭河流域水资源配置社会福利函数确定

4.3 本章小结

5 考虑效率与公平的渭河流域水资源均衡配置结果分析

5.1 渭河流域2030年常规配置结果分析

5.2 情景设置

5.3 情景集配置结果

5.3.1 情景1方案集结果分析

5.3.2 情景2方案集结果分析

5.3.3 情景3方案集结果分析

5.4 不同情境下的方案对比

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间主要研究成果