第四章　水資源系統(tǒng)“易”理論的經(jīng)濟(jì)原理與研究方法

第一節(jié)　基于“易”理論的水資源系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)原理推演

一、系統(tǒng)內(nèi)水資源配置靜態(tài)分析

由第三章理論可知，在人工生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)分為，人工環(huán)境子系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)子系統(tǒng)。當(dāng)進(jìn)入經(jīng)濟(jì)社會(huì)子系統(tǒng)的水資源被用于人工環(huán)境較多時(shí)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)子系統(tǒng)必然因?yàn)樗Y源不足而受到影響;反之，一味地滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展用水需求，忽略人工環(huán)境，則其狀態(tài)必然受損。所以說，在人工生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)配置給人工環(huán)境的水資源與經(jīng)濟(jì)社會(huì)中的水資源必須相協(xié)調(diào)和平衡，這就是基于“易”理論的二維人工生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)水資源配置的靜態(tài)原理。

圖4-1　人工生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的水資源配置靜態(tài)分析

此外，根據(jù)圖4-1可知，水資源在人工生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)不可能做到絕對的、一成不變的平均，需要根據(jù)人工生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的演化運(yùn)動(dòng)，不斷地動(dòng)態(tài)調(diào)整，但是總體上系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水量與人工環(huán)境用水量保持基本平衡，以保證整個(gè)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

二、系統(tǒng)間相互作用熵的周期演化闡釋

從人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)與外界自然環(huán)境和水資源系統(tǒng)之間相互作用熵的周期演變過程(圖4-2)，可揭示出:

圖4-2　水資源系統(tǒng)與生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)熵的生命周期演變

X-Y軸系面內(nèi)，當(dāng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)起初發(fā)展時(shí)，出現(xiàn)了很多人工的生態(tài)環(huán)境在一定程度上，生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量符合人們的需求，此時(shí)兩者相互作用的熵較低;但是過分一味地追求經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展(如傳統(tǒng)工業(yè)化階段)，必然影響生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量狀況，出現(xiàn)熵“膨脹”;反之，當(dāng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展呈現(xiàn)“負(fù)”值，導(dǎo)致相應(yīng)的環(huán)保投資不足或虧缺，環(huán)境狀況勢必受到影響，經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展衰減到一定階段，對生態(tài)環(huán)境的侵?jǐn)_就降低到生態(tài)環(huán)境容載力可承受的范圍內(nèi)，部分生態(tài)環(huán)境功能會(huì)逐步得到自我修復(fù);

同理，X-Z軸系面內(nèi)，當(dāng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展呈現(xiàn)“正”增長時(shí)，對水資源的需求需要人工凈化和改善水質(zhì)，但是當(dāng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展到一定時(shí)期后，超過了當(dāng)?shù)厮Y源的承載，水資源的質(zhì)量出現(xiàn)惡化;當(dāng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)出現(xiàn)倒退“負(fù)增長”時(shí)，水資源質(zhì)量將開始出現(xiàn)變差，之后隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的萎縮到一定程度，對水資源系統(tǒng)的擾動(dòng)程度也降低到了水資源系統(tǒng)可以自我修復(fù)的范圍內(nèi)，水資源質(zhì)量會(huì)有所恢復(fù);

同理，Y-Z軸系面內(nèi)，當(dāng)伴隨著生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的提升，水資源質(zhì)量不斷得到改善，但當(dāng)一定時(shí)期后，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量持續(xù)增長時(shí)，水資源即表現(xiàn)的對其供給能力的不足，反之，當(dāng)水資源供給出現(xiàn)虧缺，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量必然出現(xiàn)“赤字”，當(dāng)生態(tài)環(huán)境逐漸退化萎縮到一定程度后，其生境的演化幾乎不再依賴于水資源(如沙漠等生境)。

由圖4-2可看出，水資源系統(tǒng)的運(yùn)行處于X-Y-Z軸共同的正向決定的子空間內(nèi)，系統(tǒng)的協(xié)同度最大，對經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平、生態(tài)環(huán)境演替狀況、水資源質(zhì)量變化都最為有利，此時(shí)熵值基本維持穩(wěn)定均衡。

基于“易學(xué)”哲學(xué)思想和二元水循環(huán)機(jī)理，作為耗散結(jié)構(gòu)水資源系統(tǒng)與生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和外界自然環(huán)境之間的“取-排”關(guān)系以及水資源系統(tǒng)與生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間“供-需、調(diào)-用”關(guān)系符合辯證統(tǒng)一、動(dòng)態(tài)均衡、循環(huán)再生的特性，要保持系統(tǒng)的熵的穩(wěn)定就要保持上述關(guān)系的對稱均衡;經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)本身需要?jiǎng)討B(tài)的水資源不斷地引入“負(fù)熵”、代謝“正熵”從而保持系統(tǒng)處于低熵的狀態(tài);為保持水資源系統(tǒng)正常完成外界自然環(huán)境和生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間的物質(zhì)、能量、信息的可持續(xù)性地交換，人為地采取“近自然”的水資源利用和保護(hù)方式(如生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式、生態(tài)水利建設(shè)、河流健康維護(hù)、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理等)確保經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)與外界自然環(huán)境“接口”之間的和諧友好;在系統(tǒng)內(nèi)，水資源循環(huán)經(jīng)濟(jì)利用可以有效地降低系統(tǒng)正熵(或者引入負(fù)熵)的增加，最終有利于人類的可持續(xù)發(fā)展。

三、系統(tǒng)間相互作用關(guān)系的向量投影剖析

從圖4-2中解析出人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與自然水資源和外界生態(tài)環(huán)境之間的相互關(guān)系，并構(gòu)造出如下理論模型:

S系統(tǒng)間協(xié)同度，Es為人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)和與之緊密相關(guān)的人工環(huán)境; Ee為系統(tǒng)外的生態(tài)環(huán)境; Wr為水資源系統(tǒng)。同時(shí)，繪制出三者變化程度之間耦合向量關(guān)系圖(圖4-3)。

由圖4-3可直觀看出，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的程度與生態(tài)環(huán)境原始狀態(tài)和自然水資源賦存情況之間相互交錯(cuò)耦合，相互影響和作用并隨著時(shí)間的推移而變化。對主在各平面上的投影向量分解后可知，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展程度越高，人類的活動(dòng)域越大，生態(tài)環(huán)境原始狀態(tài)就越低，人化狀態(tài)越高;而在人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展初期，生態(tài)環(huán)境原始狀態(tài)幾乎是處于未受人類任何影響，因此原始狀態(tài)保存最好，自然生態(tài)環(huán)境質(zhì)量直接影響人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)的環(huán)境質(zhì)量(如氣候變化等)，因此，其受影響越重，必然“反制”人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的力量越強(qiáng);同時(shí)因?yàn)槿祟惖臄_動(dòng)，產(chǎn)生了介于自然生態(tài)環(huán)境和人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)之間的人工生態(tài)環(huán)境，即狹義的生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，由于受到人類的干預(yù)，對水資源的利用逐步加劇，水資源賦存狀況必然受到人類影響的程度越來越大，由于人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷膨脹，水資源開發(fā)利用量不斷增加，地球表面自然界的水資源總量有限，必然“反制”人類的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的作用強(qiáng)度越大。因此，為了實(shí)現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)與生態(tài)環(huán)境和水資源之間需要找到最佳的平衡，即求得理論上的三者協(xié)同度最大值，作為約束人類活動(dòng)強(qiáng)度和平衡三者相互作用力的控制目標(biāo)，即為圖中主向量所示。

圖4-3　經(jīng)濟(jì)社會(huì)-生態(tài)環(huán)境-水資源系統(tǒng)間相互作用關(guān)系的向量投影

四、系統(tǒng)整體四維時(shí)空動(dòng)態(tài)演化圖景

根據(jù)第四章對水資源系統(tǒng)“易”理論基礎(chǔ)與原型的研究認(rèn)為，八種原型理論之間的關(guān)系在水資源系統(tǒng)中體現(xiàn)為:“易學(xué)”哲學(xué)思想居于統(tǒng)領(lǐng)地位;生命周期管理理論和可持續(xù)發(fā)展理論更突出在時(shí)間上對系統(tǒng)的理論支撐;二元水循環(huán)機(jī)理和系統(tǒng)(熵與耗散結(jié)構(gòu))理論更突出在空間上對系統(tǒng)的描繪;生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論可分別認(rèn)為:前者是人類社會(huì)系統(tǒng)與自然環(huán)境系統(tǒng)之間的可持續(xù)發(fā)展理論與系統(tǒng)理論的耦合;后者則為人類社會(huì)系統(tǒng)內(nèi)符合“易學(xué)”思想的運(yùn)作方式;生態(tài)水利建設(shè)是水資源系統(tǒng)在自然環(huán)境與人類社會(huì)系統(tǒng)之間符合生態(tài)經(jīng)濟(jì)理論的橋梁和樞紐;環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理則是在人類社會(huì)系統(tǒng)對自然生態(tài)環(huán)境的“減震器”和“防護(hù)網(wǎng)”。因此，可以看出水資源系統(tǒng)“易”理論能夠用“易學(xué)”的哲學(xué)思想進(jìn)行戰(zhàn)略指導(dǎo)，將二元水循環(huán)機(jī)理和系統(tǒng)(熵與耗散結(jié)構(gòu))理論相結(jié)合，根據(jù)水資源系統(tǒng)生命周期的特點(diǎn)和規(guī)律，通過一方面水資源生態(tài)經(jīng)濟(jì)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)的利用，構(gòu)建生態(tài)水利工程;一方面實(shí)施對水資源利用中存在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行管理，維護(hù)河流健康，最終有助于實(shí)現(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

通過進(jìn)一步研究認(rèn)為，從系統(tǒng)與環(huán)境之間的關(guān)系分析，水資源系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)持續(xù)地演替特征，其本身經(jīng)歷著類似的“誕生——加速——成熟——衰竭”生命循環(huán)周期過程。從自然界的取水側(cè)重于新生水資源;調(diào)水與配水伴隨水資源進(jìn)入人類生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中不斷深入而利用逐步加深;經(jīng)過人類充分加工后的對成熟水資源(即水資源產(chǎn)品)被在人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)中廣泛地交換和使用;充分利用后的水資源伴隨著其的利用價(jià)值的逐步削減，最終逐步退出人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)，重新進(jìn)入自然環(huán)境，經(jīng)過自然環(huán)境的“磨塑”之后，又重新進(jìn)入下一個(gè)水循環(huán)周期。

由此，基于“易”理論的水資源系統(tǒng)運(yùn)行模式，將水資源系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)生命周期運(yùn)動(dòng)規(guī)律用“易學(xué)”中的太極八卦圖進(jìn)行四維時(shí)空演繹，從而揭示自然生態(tài)環(huán)境與人工生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間，水資源系統(tǒng)“易”理論運(yùn)行的基本原理(圖4-4)。對圖4-4的運(yùn)行原理進(jìn)行推演后，認(rèn)為:

圖4-4　水資源系統(tǒng)“易”理論的四維時(shí)空圖景

該模型是揭示的是水資源系統(tǒng)與自然環(huán)境和人類社會(huì)系統(tǒng)有機(jī)組合而成的四位時(shí)空格局。自然環(huán)境作為人類生存發(fā)展的基底，本身具有一個(gè)大背景下的時(shí)空運(yùn)動(dòng)格局;基于自然環(huán)境的且具有相對的獨(dú)立性的人類社會(huì)按照其自身的發(fā)展運(yùn)動(dòng)規(guī)律具有一個(gè)較為完整的時(shí)空變化體系;

分列于圖中坐標(biāo)軸八個(gè)象限上的“乾”、“坤”、“離”、“坎”、“巽”、“震”、“艮”、“兌”八種卦象表示自然水文循環(huán)中涉及的天、地、日、月、風(fēng)、雷、山、澤諸要素。天，是由氣態(tài)水運(yùn)動(dòng)(雨、雪、冰、雹等)的空間;地，是液態(tài)降落接納的載體;日與月，是宇宙中促使地球表面形成諸洋流和大氣環(huán)流的外在驅(qū)動(dòng)因素;風(fēng)(氣流)，是氣態(tài)水運(yùn)動(dòng)的一種形式;雷，是由氣態(tài)水向液態(tài)水轉(zhuǎn)變的誘發(fā)因素之一;山與澤，是降水形成水流由較高勢能向較低勢能轉(zhuǎn)化和匯集的環(huán)境;

中間的太極陰陽魚代表著人工生態(tài)經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)，對于人工生態(tài)經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)中，結(jié)合水資源的特點(diǎn)，可根據(jù)水資源的利用程度，水質(zhì)的變化，分為已利用系統(tǒng)(陰)和待利用系統(tǒng)(陽);

水資源系統(tǒng)是生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與外界自然環(huán)境之間交換的動(dòng)態(tài)的、開放的有序系統(tǒng)，是協(xié)助生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與外界自然環(huán)境之間完成物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)、信息傳遞價(jià)值轉(zhuǎn)換的流動(dòng)載體系統(tǒng);

“陽→陰”的轉(zhuǎn)化過程:從自然生態(tài)環(huán)境汲取進(jìn)入人工生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的水資源首先成為待利用水資源，當(dāng)通過一定的途徑和方式將待利用水資源進(jìn)行利用后，根據(jù)水量和水質(zhì)的不斷變化，伴隨著外界其他物質(zhì)和能量的作用，水質(zhì)發(fā)生改變，新鮮的水資源逐漸變成了容納了其他物質(zhì)成分的逐漸被充分利用后的污“廢”水，此外，陰魚中有“陽”的成分表明即便是被利用后的污(廢)水也有其可再利用的價(jià)值;

“陰→陽”的轉(zhuǎn)化過程:經(jīng)過人類活動(dòng)充分利用后轉(zhuǎn)變成為所謂的污“廢”水通過一定的人工技術(shù)措施，部分水逐漸被再生為可為人類利用的再生水資源，并通過回用系統(tǒng)進(jìn)入循環(huán)利用過程，陽魚中存在“陰”的成分表明，即便是取自自然環(huán)境中的水或是經(jīng)過再生后的水，其內(nèi)也有其他物質(zhì)(雜質(zhì))，需要根據(jù)不同的用途考慮進(jìn)行凈化;

水資源這種“陽→陰”、“陰→陽”的轉(zhuǎn)變過程即完成了一次生命周期，也即水在人類生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的小循環(huán);

根據(jù)物質(zhì)守恒定律，污廢水中的不可再生利用的部分經(jīng)過一系列的處理與處置過程，最終又進(jìn)入自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，也即包括水在內(nèi)的物質(zhì)不斷地在自然生態(tài)環(huán)境與人共生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間流動(dòng)、轉(zhuǎn)化，但總的質(zhì)量并不發(fā)生變化，也即物質(zhì)生命周期經(jīng)歷的大循環(huán)。

從圖4-4中反映出系統(tǒng)與環(huán)境之間交相呼應(yīng)、相互影響，系統(tǒng)內(nèi)要素(子系統(tǒng))間對立統(tǒng)一、對稱均衡、系統(tǒng)與環(huán)境以及系統(tǒng)內(nèi)部諸要素之間是動(dòng)態(tài)演替、周期循環(huán)的辯證思想。在水資源系統(tǒng)中，由人類活動(dòng)引起的取(水)、調(diào)(水)、用(水)、排(水)的行為是促成水資源在生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的誘因，在人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)與自然生態(tài)環(huán)境“接口”方面，用生態(tài)經(jīng)濟(jì)理論指導(dǎo)“取”與“排”的關(guān)系，重視河流健康的維護(hù)即是確保取水水源和防范排水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的現(xiàn)代水資源保護(hù)理念的重要體現(xiàn);在人類生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)部，用循環(huán)經(jīng)濟(jì)的模式具體設(shè)計(jì)“調(diào)”與“用”的關(guān)系，通過設(shè)計(jì)和建設(shè)生態(tài)水利工程與落實(shí)各項(xiàng)水資源循環(huán)經(jīng)濟(jì)利用技術(shù)，能夠保障水資源在生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)的安全穩(wěn)定、高效有序、集約節(jié)約流動(dòng)、轉(zhuǎn)化和交換。同時(shí)，提升水資源循環(huán)經(jīng)濟(jì)利用水平和推廣生態(tài)水利工程建設(shè)的規(guī)模也能夠提高生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)水資源運(yùn)行的效率、效能和效益，可以有效地抑制系統(tǒng)正熵的產(chǎn)生;通過減少對水資源的浪費(fèi)和水污染物的排放，維護(hù)河流健康可以促進(jìn)系統(tǒng)負(fù)熵的引入。其中的哲學(xué)內(nèi)涵無不體現(xiàn)著“易學(xué)”的精髓。

第二節(jié)　基于“易”理論的水資源價(jià)值的生命周期

水資源的價(jià)值表現(xiàn)為多維度、空間性和時(shí)間性等方面，具體表現(xiàn)為:

多維度:具有使用價(jià)值(如生產(chǎn)和生態(tài)功能)、非使用價(jià)值(選擇價(jià)值、存在價(jià)值、遺贈(zèng)價(jià)值等)(圖4-5);

空間成本的差異:由于水資源具有不完全的流動(dòng)性，導(dǎo)致了不同地區(qū)之間水資源的利用方式和途徑的不同，即區(qū)際差異顯著;

時(shí)間成本的差異:在水資源系統(tǒng)中，深層的地下水資源具有不可再生的屬性，人們利用需要考慮利用其現(xiàn)值的最優(yōu);即使對于可再生部分的水資源因?yàn)榧夹g(shù)水平、資源儲(chǔ)量等因素的影響，相同水量的邊際價(jià)值也不盡相同。

根據(jù)水資源系統(tǒng)“易”理論的生命周期性特點(diǎn)和水資源的宏觀運(yùn)行規(guī)律，對水資源利用價(jià)值伴隨水資源系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)序變化情況進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模(圖4-6):

圖4-5　水資源的價(jià)值構(gòu)成

圖4-6　水資源使用利用價(jià)值的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型

上式中，S為水資源在t1至t2階段的累積使用價(jià)值; s為t1至t2階段內(nèi)某一微分時(shí)刻的“瞬時(shí)”使用價(jià)值，其受到增長因素α和衰減因素β的雙重作用，能夠使水資源的整體使用價(jià)值增長的因素諸如凝聚了人類勞動(dòng)的，抽取、調(diào)配、凈化、輸送等活動(dòng);對水資源的整體使用價(jià)值起到抑制和削減的因素諸如:經(jīng)過利用后水質(zhì)變差造成水資源的使用價(jià)值降低，污水的再生處理、進(jìn)一步利用其他非常規(guī)的水源雖然對水的使用價(jià)值本身有所提升，因?yàn)橄魅趿似湎∪毙缘挠绊?，對整體水資源的使用價(jià)值是起到一定的抑制作用。

因?yàn)槿斯ど鷳B(tài)經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)運(yùn)行的客觀需要，水資源進(jìn)入人工經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)內(nèi)后，伴隨人工作用，水資源附加有人類活動(dòng)(提取、凈化、輸送、分配、二次供給、使用、再生、排放等)的價(jià)值，使得其不僅具有使用價(jià)值，而且具有使用價(jià)值，根據(jù)水資源的生命周期規(guī)律，其可分為:待利用期、預(yù)處理與輸配供給期、利用期、廢棄期四個(gè)階段(圖4-7)。

圖4-7　水資源的使用價(jià)值的周期性變化規(guī)律

待利用期　水資源從自然生態(tài)環(huán)境進(jìn)入人工生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之前和剛進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，這個(gè)階段水資源基本上處于近似天然狀態(tài);

預(yù)處理與輸配供給期　水資源作為一種資源(某種情況下，可能是一種稀缺的資源)，人類根據(jù)自身的需要，對其進(jìn)行了必要的“加工”，因此其狀態(tài)已經(jīng)由初期的近似天然的物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槟哿艘欢ㄈ祟悇趧?dòng)的“商品”，并且在現(xiàn)代市場條件下，被賦予了一定的“交換價(jià)值”，通常這種價(jià)值是高于利用初期的使用價(jià)值的;

利用期　水資源經(jīng)歷了一定的“加工”和“轉(zhuǎn)化”后進(jìn)入到人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)的最終消費(fèi)和使用階段，其價(jià)值的體現(xiàn)也達(dá)到了最高，并且這種利用過程相對較為短暫;

廢棄期　水的使用價(jià)值得到充分利用后，伴隨使用價(jià)值的迅速降低，其成為了一種“廢棄物”，不再被人類所需要，因此交換價(jià)值迅速降低，隨著水資源的稀缺和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，一部分污廢水通過一定的“再生”手段，可以恢復(fù)部分使用功能，提供給對其使用價(jià)值要求并不十分嚴(yán)格的用戶作為一種“邊緣資源”，因此，該階段水資源的使用價(jià)值并非迅速降低為0，之后伴隨在自然生態(tài)環(huán)境中經(jīng)歷一定時(shí)期水體自凈至下一個(gè)周期開始又成為新的水資源，其使用價(jià)值在一定程度上又得到逐漸上升。

第三節(jié)　基于“易”理論的水資源的分類與分質(zhì)

一、水資源的分類

根據(jù)水資源系統(tǒng)“易”理論的有關(guān)思想和水資源在利用過程中用途和價(jià)值的不同，對水量和水質(zhì)的要求也不盡相同?；谇懊娴南嚓P(guān)研究，這里結(jié)合水資源的來源和利用的生命周期，將水資源分為新鮮水資源、過程水資源、邊緣水資源和虛擬水資源，前三者又稱為實(shí)體水資源(或稱為流動(dòng)水資源)。

(1)新鮮水資源

新鮮水資源是指，未經(jīng)使用過的，幾乎可作為大部分用戶直接利用或簡單加工處理后即可使用的天然水資源。通常包括從地表水、地下水(滿足地區(qū)水功能區(qū)劃要求中相應(yīng)的水質(zhì)類別)提取而來。

在地球五大圈層中能夠真正有效聯(lián)通其他四大圈層的水資源，盡管從全球水文循環(huán)的角度考慮，其遵守物質(zhì)守恒定律，但是，由于其在地球表面時(shí)空分布的不均，造成該類水資源實(shí)際上在一定時(shí)期內(nèi)是一種有限、甚至是稀缺資源，并且該類水資源的取水量相對有保證、供水水質(zhì)較為良好，可以說是一種清潔的多用途資源。因此，對該類水資源的利用應(yīng)主要遵循“3R”原則中的“Reduce(減量化)”原則和可持續(xù)發(fā)展觀中有關(guān)代內(nèi)公平和代際公平的原則，取用該類水資源時(shí)應(yīng)科學(xué)規(guī)劃、合理調(diào)配、節(jié)約利用;禁止無序、過度、浪費(fèi)該類水資源。

(2)過程水資源

過程水資源是指，進(jìn)入人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)內(nèi)，經(jīng)過若干行為的接觸、以主要以流動(dòng)形態(tài)被傳遞或輸移，并經(jīng)用戶使用的在人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)過程中存在的水資源。該類水資源通常相對于新鮮水資源而言，其數(shù)量和理化性質(zhì)要發(fā)生一定的變化，相應(yīng)的使用價(jià)值也會(huì)隨之改變。如新鮮水資源經(jīng)過提純、凈化后價(jià)值會(huì)有所提升作為對水質(zhì)要求較高的用途使用;如用作洗滌、冷卻、溶化等，水量會(huì)有所散失、水質(zhì)會(huì)有所降低，其使用價(jià)值通常會(huì)下降。

鑒于其利用的種類和途徑繁多，因此應(yīng)根據(jù)各自用水系統(tǒng)的功能要求和水質(zhì)用途的不同，遵循“3R”原則中的“Reuse(再利用)”原則和自然規(guī)律和技術(shù)工程、特點(diǎn)，經(jīng)過水平衡分析后，按照對水質(zhì)要求較高的用戶位于水資源利用流程中的上游，水質(zhì)要求較低的用戶位于水資源利用流程中的下游，科學(xué)分類，周密布局、循序高效利用該類水資源。

(3)邊緣水資源(又稱，非常規(guī)水資源)

邊緣水資源是指，需在一定技術(shù)條件下，通過人工收集、處理與轉(zhuǎn)化或尚待開發(fā)利用的，易被忽略的和潛在的水資源。目前認(rèn)識(shí)到的邊緣水資源通常包括，污(廢)水、雨洪水、固態(tài)的冰雪、苦咸水、嵌入在其他物質(zhì)中的水(虛擬水)?，F(xiàn)有技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)成本條件下，在邊緣水資源中目前可用量較大的是污(廢)水和雨洪水。

對于邊緣水資源應(yīng)遵循“3R”原則中的“Recycle(資源化)”原則和充分考慮技術(shù)條件、經(jīng)濟(jì)成本、公眾可接受的程度等因素，積極探索實(shí)踐，安全有序、穩(wěn)妥適度地推進(jìn)邊緣水資源的開發(fā)利用，尤其是對于缺水地區(qū)，應(yīng)加大對邊緣水資源的開發(fā)和利用。

(4)虛擬水資源(又稱，嵌入水資源)

虛擬水的概念最早由Tony Allan于20世紀(jì)90年代初正式提出，此前稱為嵌入水，是指生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品(后又拓展到非農(nóng)產(chǎn)品)所需的水資源，其主要是嵌入或固著在物質(zhì)產(chǎn)品中或隱藏在生產(chǎn)或服務(wù)的背后，具有隱蔽性、市場可交易性、隱含價(jià)值性、規(guī)模性等特點(diǎn)。其主要是“嵌入”到農(nóng)產(chǎn)品和非農(nóng)產(chǎn)品服務(wù)之中，通過虛擬水貿(mào)易，在一定程度上可以緩解缺水國家和地區(qū)的水資源緊張。

對于虛擬水資源，缺水地區(qū)可以通過適當(dāng)交換或引入富水產(chǎn)品和服務(wù)替代在本地區(qū)生產(chǎn)和加工某些“富水”產(chǎn)品而對水資源的過度依賴。這對于以水資源消耗較大的產(chǎn)業(yè)為主的缺水地區(qū)更有實(shí)際意義。

二、水資源的分質(zhì)利用

為解決水資源貧乏、緩解水資源供需矛盾和高效利用水資源，分質(zhì)供水起初源于美國、丹麥、荷蘭等發(fā)達(dá)國家，其發(fā)展得也比較成熟。分質(zhì)供水是指有兩套或兩套以上的管網(wǎng)系統(tǒng)，分別輸送不同水質(zhì)等級(jí)的水，供給不同用途之用戶的一種供水方式。國內(nèi)外對分質(zhì)供水的理解也不盡相同(表4-1)。

表4-1　國內(nèi)外分質(zhì)供水系統(tǒng)

(1)小分質(zhì)供水—直飲水系統(tǒng)

小分質(zhì)供水—直飲水系統(tǒng)，是指以現(xiàn)行自來水為水源，在供水區(qū)內(nèi)分散設(shè)置深度處理凈水站，城市自來水經(jīng)進(jìn)一步處理，在現(xiàn)有給水管網(wǎng)的基礎(chǔ)上，另敷設(shè)一套專用飲水管道，供人們直接生飲。該種供水模式的優(yōu)點(diǎn)是城市水處理系統(tǒng)和市政管網(wǎng)系統(tǒng)無需改造，只需建立分散的處理點(diǎn)，省去了運(yùn)輸，用戶可隨時(shí)開水龍頭取水但是由于分散處理點(diǎn)不便于管理，且處理設(shè)施受人口密度的影響大。

(2)小分質(zhì)供水—中水系統(tǒng)

小分質(zhì)供水—中水系統(tǒng)，即小區(qū)中水系統(tǒng)中水系統(tǒng)包括城市中水系統(tǒng)小區(qū)中水系統(tǒng)和獨(dú)立中水系統(tǒng)廣義上的小區(qū)中水系統(tǒng)可用在居住小區(qū)機(jī)關(guān)大院學(xué)校等建筑群。所謂小區(qū)中水系統(tǒng)是指在建筑小區(qū)內(nèi)設(shè)置污水處理設(shè)施，以建筑小區(qū)內(nèi)各建筑物用后排放的污水為水源，將其集中處理后，達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)回用于小區(qū)的綠化澆灌車輛沖洗道路沖洗家庭坐便器沖洗等，從而達(dá)到節(jié)約用水的目的。

(3)大分質(zhì)供水—直飲水系統(tǒng)

大分質(zhì)供水—直飲水系統(tǒng)同小分質(zhì)供水—直飲水系統(tǒng)的最大不同就是供水范圍不同，前者在城市建立兩套供水系統(tǒng)，一套供少量直飲水，另一套供一般生活用水及工業(yè)用水。所謂大分質(zhì)供水—直飲水系統(tǒng)是指在整個(gè)城市中建立專門的優(yōu)質(zhì)直飲水處理廠或在給水廠中對部分自來水進(jìn)行深度處理，然后另外敷設(shè)一套管道直接將這部分優(yōu)質(zhì)直飲水輸送到用戶相比小分質(zhì)供水直飲水系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是便于管理和水質(zhì)的監(jiān)測，保證水質(zhì)安全性，更為重要是易于升級(jí)處理工藝以滿足未來發(fā)展的需要，具有一定的延續(xù)性但由此帶來的最大問題就是工程量比較大。

(4)大分質(zhì)供水—優(yōu)水優(yōu)用系統(tǒng)

大分質(zhì)供水—優(yōu)水優(yōu)用系統(tǒng)是分質(zhì)供水系統(tǒng)的核心思想，也應(yīng)是未來發(fā)展方向，其同國際意義上的分質(zhì)供水理念也最為相近所謂大分質(zhì)供水優(yōu)水優(yōu)用系統(tǒng)是指，在城市范圍內(nèi)建立三套供水系統(tǒng)(飲用水系統(tǒng)工業(yè)用水系統(tǒng)雜用水系統(tǒng))，并本著優(yōu)水優(yōu)用的原則選擇原水，水質(zhì)較好的地下水優(yōu)先用于居民生活，次用于對水質(zhì)要求較高的食品醫(yī)藥等行業(yè)，中水主要用于工業(yè)農(nóng)業(yè)灌溉和環(huán)境生態(tài)用水此外，一些沿海城市也充分利用海水資源充足這一優(yōu)勢，把海水替代淡水作為工業(yè)冷卻水，主要應(yīng)用于電力、冶金、化工、石油、煤炭、建材等行業(yè)，也被廣泛用于生活雜用水，包括沖廁、洗滌除塵沖灰等，據(jù)統(tǒng)計(jì)，海水沖廁可節(jié)約35%左右的城市生活淡水。

第四節(jié)　基于“易”理論的水資源系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)

一、相互制約，對立統(tǒng)一

水資源系統(tǒng)與周圍的生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系是相互制約的矛盾統(tǒng)一體，系統(tǒng)外自然生態(tài)環(huán)境的良好維護(hù)與不斷改善，有助于水資源質(zhì)量的保持和提升，能夠有效保障區(qū)域供水安全;而當(dāng)生態(tài)環(huán)境惡化時(shí)，水資源的質(zhì)量必然會(huì)受到影響，可利用的水資源量就會(huì)減少，進(jìn)而影響到系統(tǒng)內(nèi)用水安全。同時(shí)，在水資源系統(tǒng)中，供水與需水也是相互作用、相互影響的。由于地區(qū)對水資源需求能力的不斷增長，促使水資源供給保障能力的不斷提升;反之，水資源供給能力的不斷增強(qiáng)也刺激了地區(qū)需用水量的增長。

二、相互對稱，動(dòng)態(tài)均衡

水資源作為一種流動(dòng)的物質(zhì)，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的向前發(fā)展和人們利用程度的不斷變化，供給水量和需求水量之間必然存在動(dòng)態(tài)趨于平衡的關(guān)系。當(dāng)這種關(guān)系失調(diào)時(shí)，比如需水量明顯大于供水量時(shí)，就迫使外調(diào)更多的水資源以滿足新增需水用戶;當(dāng)供水量明顯過盈時(shí)，需水量便會(huì)相應(yīng)的增加，達(dá)到或逐漸超過供水量的需求;因?yàn)橥庹{(diào)水量的限制不可能無限制地調(diào)用，所以人們利用程度和利用效率總體會(huì)不斷提高，單位需水量就會(huì)減少，用水需求的增長可能會(huì)放緩?？傮w上，“供”與“需”在數(shù)量和質(zhì)量上會(huì)趨于動(dòng)態(tài)平衡。

三、相互交織，耦合關(guān)聯(lián)

水資源系統(tǒng)中諸用水單元(用戶)，諸如農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)生產(chǎn)、城鄉(xiāng)生活、生態(tài)改善等都需要水資源作為支撐條件，確保各用戶自身的健康、有序發(fā)展。因在水資源調(diào)用系統(tǒng)中，系統(tǒng)內(nèi)諸要素通過物質(zhì)流、能量流、信息流、價(jià)值流等形式相互交織，耦合關(guān)聯(lián)，系統(tǒng)與外界環(huán)境也關(guān)系密切，并且系統(tǒng)中各用戶對水資源需求的數(shù)量和質(zhì)量不同，確定各用戶合適的用水指標(biāo)和定額，以確保有限的水資源得到最大限度的發(fā)揮效益至關(guān)重要。

四、相互轉(zhuǎn)化，循環(huán)再生

水資源系統(tǒng)是動(dòng)態(tài)和開放的系統(tǒng)。水不僅在地域空間上動(dòng)態(tài)流動(dòng)，而且在存在的三種狀態(tài)和臨界態(tài)之間上不斷變化。此外，水之所以通常以液態(tài)形式更多地被人類廣泛利用是因?yàn)橐簯B(tài)的水資源在常溫常壓下更容易被作為運(yùn)載物質(zhì)和傳導(dǎo)能量的載體，與此同時(shí)，信息和價(jià)值也通過水的利用被交換和轉(zhuǎn)達(dá)。一個(gè)周期內(nèi)，在人工生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)，水從上游(可以使地理空間上的，也可以是利用環(huán)節(jié)上的)至下游的流動(dòng)不斷地有物質(zhì)能量進(jìn)出交換，殘留在水中的“廢棄物”不斷地累積，最終成為污廢水，通過必要的技術(shù)手段，經(jīng)過脫除“廢棄物”后的再生水可以作為下一個(gè)周期水循環(huán)的上游資源加以利用。

五、相互協(xié)調(diào)，和諧共生

水資源系統(tǒng)與自然環(huán)境和生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間是相互協(xié)調(diào)的，水資源系統(tǒng)是動(dòng)態(tài)的，并貫穿于自然環(huán)境與生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間的“紐帶”系統(tǒng)，他們之間是相互協(xié)調(diào)，和諧共生的關(guān)系。自然環(huán)境受到影響和破壞，必然影響水資源系統(tǒng)的正常運(yùn)行，同時(shí)也影響到人類活動(dòng)所處的生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng);當(dāng)人類的利用方式違背自然規(guī)律并對水資源構(gòu)成脅迫和干擾，同時(shí)也必然影響到自然生態(tài)環(huán)境，因?yàn)闊o論是人類生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)還是自然生態(tài)環(huán)境，其能否健康維系和運(yùn)行，都需要水資源作為支撐和保障，因此這三者是相互依賴、協(xié)調(diào)共生的關(guān)系。

第五節(jié)　現(xiàn)代水資源利用與管理的評(píng)價(jià)方法

一、模糊綜合評(píng)價(jià)法

模糊評(píng)價(jià)法是運(yùn)用模糊集理論對系統(tǒng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)和決策的一種方法，可以獲得各候選方案優(yōu)先順序的有關(guān)信息。

(1)模糊評(píng)價(jià)法所涉及的基本概念

1)評(píng)價(jià)指標(biāo)集F，描述對各種侯選方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的指標(biāo)或準(zhǔn)則，記為:

F=(f1，f2，…，fn)

其中f1，f2，…，fn為各評(píng)價(jià)指標(biāo)或準(zhǔn)則，n為評(píng)價(jià)指標(biāo)的個(gè)數(shù)。

評(píng)價(jià)指標(biāo)集也可以是一個(gè)多級(jí)遞階結(jié)構(gòu)的集合。

對不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)，應(yīng)給以不同的權(quán)重W，記為

W=(w1，w2，…，wn)

2)評(píng)價(jià)尺度集E，描述對每一評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)的尺度，記為

E=(e1，e2，…，en)

其中，m為評(píng)價(jià)尺度集中評(píng)價(jià)尺度的個(gè)數(shù)。

評(píng)價(jià)尺度的分級(jí)可采用等級(jí)方式或分?jǐn)?shù)方式，如

E=(優(yōu)，良，合格，不合格) E=(0.9，0.7，0.5，0.3)

或

3)隸屬度 ，描述對候選方案Ak而言，用第fi評(píng)價(jià)指標(biāo)作出第ej評(píng)價(jià)尺度的可能程度。對方案Ak的所有評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度組成隸屬度矩陣 ，該矩陣是一個(gè)模糊關(guān)系矩陣，記為:

在矩陣中，元素 可根據(jù)參加評(píng)價(jià)的專家作出的評(píng)價(jià)結(jié)果計(jì)算，即

式中d表示參加評(píng)價(jià)的專家人數(shù)，表示對方案Ak的第i項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)fi作出ej評(píng)價(jià)尺度的專家人數(shù)。顯然，=1。

(2)模糊評(píng)價(jià)法的一般步驟

1)邀請有關(guān)方面的專家組成評(píng)價(jià)小組;

2)通過討論，確定系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)集F，F(xiàn)=( f1，f2，…，f n)，

確定每一評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)尺度集E，E=( e1，e2，…，e m);

3)通過層次分析法之類的方法，或根據(jù)專家們的經(jīng)驗(yàn)，確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重W，

W=(w1，w2，…，wn)

4)對每一候選方案構(gòu)造隸屬度矩陣

5)根據(jù)模糊理論的綜合評(píng)價(jià)概念，計(jì)算每一候選方案的綜合評(píng)定向量 對候選方案Ak而言，

即 S～k為將向量W進(jìn)行 R～k 的模糊變換。

在實(shí)際問題中，可把模糊變換“O”轉(zhuǎn)化為模糊線性加權(quán)變換，即:

6)最后根據(jù) 對各候選方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)評(píng)價(jià)尺度的不同表達(dá)方式通常采取以下兩種評(píng)價(jià)方法:

①對于采用等級(jí)方式評(píng)價(jià)尺度的情況，按照最大接近度的原則來綜合判定各候選方案的等級(jí);設(shè)sl=max si，1≤i≤m，計(jì)算出，

若則按si所屬的評(píng)價(jià)等級(jí)評(píng)價(jià)，即等級(jí)為E的第l級(jí)。

若則按Sl-1所屬的評(píng)價(jià)等級(jí)評(píng)價(jià)，即等級(jí)為E的第(l-1)級(jí)。

若則按Sl+1所屬的評(píng)價(jià)等級(jí)評(píng)價(jià)，即等級(jí)為E的第(l+1)級(jí)。

如:對E=(優(yōu)，良，中，差)，若 =(0.26，0.16，0.21，0.37)

則綜合判斷: l=4=0.5

結(jié)論方案Ak的等級(jí)屬于(l-1)=3級(jí)，即“中”級(jí)。

②對于采用分?jǐn)?shù)方式評(píng)價(jià)尺度的情況，則需計(jì)算各候選方案的優(yōu)先度，即

根據(jù)各候選方案優(yōu)先度Nk的大小，即可按照優(yōu)先度，的大小順序?qū)Ω鞣桨高M(jìn)行優(yōu)先順序的排列。

二、層次分析法

(1)建立遞階層次結(jié)構(gòu)

應(yīng)用AHP解決實(shí)際問題，首先明確要分析決策的問題，并把它條理化、層次化，理出遞階層次結(jié)構(gòu)。

AHP要求的遞階層次結(jié)構(gòu)一般由以下三個(gè)層次組成:

目標(biāo)層(最高層):指問題的預(yù)定目標(biāo);

準(zhǔn)則層(中間層):指影響目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)則;

措施層(最低層):指促使目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的措施;

通過對復(fù)雜問題的分析，首先明確決策的目標(biāo)，將該目標(biāo)作為目標(biāo)層(最高層)的元素，這個(gè)目標(biāo)要求是唯一的，即目標(biāo)層只有一個(gè)元素。然后，找出影響目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)則，作為目標(biāo)層下的準(zhǔn)則層因素，在復(fù)雜問題中，影響目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)則可能有很多，這時(shí)要詳細(xì)分析各準(zhǔn)則因素間的相互關(guān)系，即有些是主要的準(zhǔn)則，有些是隸屬于主要準(zhǔn)則的次準(zhǔn)則，然后根據(jù)這些關(guān)系將準(zhǔn)則元素分成不同的層次和組，不同層次元素間一般存在隸屬關(guān)系，即上一層元素由下一層元素構(gòu)成并對下一層元素起支配作用，同一層元素形成若干組，同組元素性質(zhì)相近，一般隸屬于同一個(gè)上一層元素(受上一層元素支配)，不同組元素性質(zhì)不同，一般隸屬于不同的上一層元素。在關(guān)系復(fù)雜的遞階層次結(jié)構(gòu)中，有時(shí)組的關(guān)系不明顯，即上一層的若干元素同時(shí)對下一層的若干元素起支配作用，形成相互交叉的層次關(guān)系，但無論怎樣，上下層的隸屬關(guān)系應(yīng)該是明顯的。最后分析為了解決決策問題(實(shí)現(xiàn)決策目標(biāo))、在上述準(zhǔn)則下，有哪些最終解決方案(措施)，并將它們作為措施層因素，放在遞階層次結(jié)構(gòu)的最下面(最低層)。

明確各個(gè)層次的因素及其位置，并將它們之間的關(guān)系用連線連接起來，就構(gòu)成了遞階層次結(jié)構(gòu)(圖4-8)。

圖4-8　水資源的使用價(jià)值的周期性變化規(guī)律

(2)構(gòu)造判斷矩陣并賦值

根據(jù)遞階層次結(jié)構(gòu)就能很容易地構(gòu)造判斷矩陣。

構(gòu)造判斷矩陣的方法是:每一個(gè)具有向下隸屬關(guān)系的元素(被稱作準(zhǔn)則)作為判斷矩陣的第一個(gè)元素(位于左上角)，隸屬于它的各個(gè)元素依次排列在其后的第一行和第一列。

重要的是填寫判斷矩陣。填寫判斷矩陣的方法有:

大多采取的方法是:向填寫人(專家)反復(fù)詢問:針對判斷矩陣的準(zhǔn)則，其中兩個(gè)元素兩兩比較哪個(gè)重要，重要多少，對重要性程度按1-9賦值(重要性標(biāo)度值見表4-2)。

表4-2　重要性標(biāo)度含義表

設(shè)填寫后的判斷矩陣為A=(aij)n×n，判斷矩陣具有如下性質(zhì):

1) aij＞0

2) aji=1/aji

3) aii=1

根據(jù)上面性質(zhì)，判斷矩陣具有對稱性，因此在填寫時(shí)，通常先填寫aii=1部分，然后再僅需判斷及填寫上三角形或下三角形的n(n-1)/2個(gè)元素就可以了。

在特殊情況下，判斷矩陣可以具有傳遞性，即滿足等式: aij×ajk=aik

當(dāng)上式對判斷矩陣所有元素都成立時(shí)，則稱該判斷矩陣為一致性矩陣。

(3)層次單排序(計(jì)算權(quán)向量)與檢驗(yàn)

對于專家填寫后的判斷矩陣，利用一定數(shù)學(xué)方法進(jìn)行層次排序。

層次單排序是指每一個(gè)判斷矩陣各因素針對其準(zhǔn)則的相對權(quán)重，所以本質(zhì)上是計(jì)算權(quán)向量。計(jì)算權(quán)向量有特征根法、和法、根法、冪法等，這里簡要介紹和法。

和法的原理是，對于一致性判斷矩陣，每一列歸一化后就是相應(yīng)的權(quán)重。對于非一致性判斷矩陣，每一列歸一化后近似其相應(yīng)的權(quán)重，在對這n個(gè)列向量求取算術(shù)平均值作為最后的權(quán)重。具體的公式是:

需要注意的是，在層層排序中，要對判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

在特殊情況下，判斷矩陣可以具有傳遞性和一致性。一般情況下，并不要求判斷矩陣嚴(yán)格滿足這一性質(zhì)。但從人類認(rèn)識(shí)規(guī)律看，一個(gè)正確的判斷矩陣重要性排序是有一定邏輯規(guī)律的，例如若A比B重要，B又比C重要，則從邏輯上講，A應(yīng)該比C明顯重要，若兩兩比較時(shí)出現(xiàn)A比C重要的結(jié)果，則該判斷矩陣違反了一致性準(zhǔn)則，在邏輯上是不合理的。

因此，在實(shí)際中要求判斷矩陣滿足大體上的一致性，需進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。只有通過檢驗(yàn)，才能說明判斷矩陣在邏輯上是合理的，才能繼續(xù)對結(jié)果進(jìn)行分析。

一致性檢驗(yàn)的步驟如下。

第一步，計(jì)算一致性指標(biāo)C.I.(consistency index)

第二步，查表確定相應(yīng)的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)R.I.(random index)

據(jù)判斷矩陣不同階數(shù)查下表，得到平均隨機(jī)一致性指標(biāo)R.I.。例如，對于5階的判斷矩陣，查表得到R.I.=1.12

表4-3　平均隨機(jī)一致性指標(biāo)R.I.表(1000次正互反矩陣計(jì)算結(jié)果)

第三步，計(jì)算一致性比例C.R.(consistency ratio)并進(jìn)行判斷

當(dāng)C.R.＜0.1時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣的一致性是可以接受的，C.R.＞0.1時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣不符合一致性要求，需要對該判斷矩陣進(jìn)行重新修正。

(4)層次總排序與檢驗(yàn)

總排序是指每一個(gè)判斷矩陣各因素針對目標(biāo)層(最上層)的相對權(quán)重。這一權(quán)重的計(jì)算采用從上而下的方法，逐層合成。

很明顯，第二層的單排序結(jié)果就是總排序結(jié)果。假定已經(jīng)算出第k-1層m個(gè)元素相對于總目標(biāo)的權(quán)重w(k-1)=(w1(k-1)，w2(k-1)，…，wm(k-1))T，第k層n個(gè)元素對于上一層(第k層)第j個(gè)元素的單排序權(quán)重是pj(k)=(p1j(k)，p2j(k)，…，pnj(k))T，其中不受j支配的元素的權(quán)重為零。令P(k)=(p1(k)，p2(k)，…，pn(k))，表示第k層元素對第k-1層個(gè)元素的排序，則第k層元素對于總目標(biāo)的總排序?yàn)?

w(k)=(w1(k)，w2(k)，…，wn(k))T=p(k) w(k-1)

或　I=1，2，…，n

同樣，也需要對總排序結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

假定已經(jīng)算出針對第k-1層第j個(gè)元素為準(zhǔn)則的C.I.j(k)、R.I.j(k)和C.R.j(k)，j=1，2，…，m，則第k層的綜合檢驗(yàn)指標(biāo)

C.I.j(k)=(C.I.1(k)，C.I.2(k)，…，C.I.m(k))w(k-1)

R.I.j(k)=(R.I.1(k)，R.I.2(k)，…，R.I.m(k))w(k-1)

當(dāng)C.R.(k)＜0.1時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣的整體一致性是可以接受的。

(5)結(jié)果分析

通過對排序結(jié)果的分析，得出最后的決策方案。

三、投影尋蹤評(píng)價(jià)模型

投影尋蹤方法最早出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代末，Krusca首先使用投影尋蹤方法，把高維數(shù)據(jù)投影到低維空間，通過計(jì)算，極大化一個(gè)反映數(shù)據(jù)聚集程度的指標(biāo)，從而找到反映數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征的最優(yōu)投影方向。它是用來分析和處理高維觀測數(shù)據(jù)，尤其是對于非線性、非正態(tài)高維數(shù)據(jù)的一種新型統(tǒng)計(jì)方法。目前已廣泛地應(yīng)用于分類、模式識(shí)別、遙感分類、圖像處理等領(lǐng)域。具體應(yīng)用過程如下:

設(shè)投影尋蹤問題的多指標(biāo)樣本集為{x(i，j )│ i=1，…，m; j=1，…，n}，其中，m是樣本的個(gè)數(shù)，n為指標(biāo)個(gè)數(shù)。建立投影尋蹤模型的步驟如下:

(1)數(shù)據(jù)預(yù)處理

樣本評(píng)價(jià)指標(biāo)集的歸一化處理，消除各指標(biāo)值的量綱和統(tǒng)一各指標(biāo)值的變化范圍。對于越大越優(yōu)的指標(biāo): x*(i，j)=(x(i，j)-x min(j))/(x max(j)-x min(j)) (1);對于越小越優(yōu)的指標(biāo): x*(i，j)=(x max(j)-x(i，j))/(x max(j)-x min(j)) (2);其中，x max(j)x min(j)為第j個(gè)指標(biāo)的最大值、最小值。

(2)構(gòu)造投影指標(biāo)函數(shù)

設(shè)A( j)為投影方向向量，樣本i在該方向上的投影值為: Z(i)=A(j)* X(i，j)(3)

即構(gòu)造一個(gè)投影指標(biāo)函數(shù)Q(A)作為確定投影方向優(yōu)化的依據(jù)，當(dāng)指標(biāo)達(dá)到極大值時(shí)，就認(rèn)為是找到了最優(yōu)投影方向。在優(yōu)化投影值時(shí)，要求Z(i)的分布特征應(yīng)滿足:投影點(diǎn)局部盡可能密集，在整體上盡可能散開。因此，投影指標(biāo)函數(shù)為: Q(A)=Sz* Dz，式中: Sz—類間散開度，可用Z(i)的標(biāo)準(zhǔn)差代替; Dz—類內(nèi)密集度，可表示為Z(i)的局部密度。其中:

—序列{Z(i ) │i=1～m}的均值; R是由數(shù)據(jù)特征確定的局部寬度參數(shù)，其值一般可取0.1* S z，當(dāng)點(diǎn)間距值rij小于或等于R時(shí)，按類內(nèi)計(jì)算，否則按不 同的類記; rij =│Z(i)-Z(j )│;符號(hào)函數(shù)I(R-rij)為單位階躍函數(shù)，當(dāng)R(rij時(shí)函數(shù)值取1，否則取0。

(3)估計(jì)最佳投影方向

通過求解下面的優(yōu)化模型來計(jì)算最佳投影方向:

目標(biāo)函數(shù): max Q(A);約束條件:

(4)等級(jí)評(píng)價(jià)

得到近似最佳投影方向后，計(jì)算各等級(jí)樣本點(diǎn)的投影值，建立等級(jí)評(píng)價(jià)方法，并對待評(píng)價(jià)樣本進(jìn)行歸一化處理后計(jì)算其投影值，按等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，確定待評(píng)樣本所屬類別。

四、Shepard插值模型

設(shè)根據(jù)水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表產(chǎn)生的某次水樣的標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)等級(jí)及其水質(zhì)指標(biāo)分別為y(i)及{x*(i，j )│ j=1～m}，i=1～n。其中，n、m分別為樣本容量和水質(zhì)指 標(biāo)數(shù)目。污染越嚴(yán)重，水質(zhì)等級(jí)就越高，最低水質(zhì)等級(jí)設(shè)為1、最高水質(zhì)等級(jí)設(shè)為N。為消除各水質(zhì)指標(biāo)的量綱效應(yīng)，使建模具有一般性，對水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理

x(i，j)=［x*(i，j)-Ex(j)］/Sx(j)

式中: Ex(j)、Sx(j)分別為原第j個(gè)水質(zhì)指標(biāo){x*(i，j )│ i=1～n}的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。Shepard插值的基本思想是，當(dāng)?shù)玫窖芯克w的水質(zhì)指標(biāo)值{x(n+1，j) │j=1～m}后，利用上述n個(gè)樣本內(nèi)插研究水體的水質(zhì)等級(jí)yc(n+1)，使下式:

達(dá)到最小。上式中:

式中: di為第i個(gè)樣本的水質(zhì)指標(biāo)與研究水體水質(zhì)指標(biāo)之間的距離: wi為權(quán)重，表示第i個(gè)樣本對內(nèi)插研究水體的水質(zhì)等級(jí)yc(n+1)的貢獻(xiàn)大小; b為待定參數(shù)，一般為大于1的常數(shù)，b取得越大，則在點(diǎn){x(n+1，j )│j=1～m}附近的擬合曲面將變得越平坦，而使遠(yuǎn)離點(diǎn){x(n+1，j )│j=1～m}處的擬合曲面將變得越陡峻。對式(2)求導(dǎo)數(shù)并令其為0，可解得最小值為:

這就是所求的對應(yīng)點(diǎn){x(n+1，j )│j=1～m}的水質(zhì)等級(jí)值。建立SP模型的步驟可歸納為如下3步:

根據(jù)水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表隨機(jī)生成水質(zhì)等級(jí)樣本系列x(i，j)及y(i)，i=1～n，j=1～m;

根據(jù)樣本系列對參數(shù)b進(jìn)行優(yōu)化估計(jì)。在樣本系列中任取某樣本i，由其它n-1個(gè)樣本進(jìn)行Shepard插值，得到相應(yīng)于水質(zhì)等級(jí)y(i)的插值記為yc(i)。可通過求解如下優(yōu)化問題來優(yōu)化估計(jì)參數(shù)b

式中的區(qū)間是根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)確定的。這是一個(gè)一維非線性優(yōu)化問題，模擬生物進(jìn)化過程中優(yōu)勝劣汰規(guī)則與群體內(nèi)部染色體信息交換機(jī)制的加速遺傳算法(Accelerating Genetic Algorithm，簡稱AGA)，這是一種通用的全局性優(yōu)化方法，用它來求解該問題顯得十分簡便而有效。

進(jìn)行水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)。當(dāng)?shù)玫窖芯克w各水質(zhì)指標(biāo)值{x(n+1，j ) │j=1～ m}后，與樣本系列一起代入式中，即可由n個(gè)樣本內(nèi)插出研究水體的水質(zhì)等級(jí)yc(n+1)，作為該次水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果。

此外，還有如數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)和隨機(jī)前沿法(SFA)等。

第六節(jié)　現(xiàn)代水資源系統(tǒng)SD建模工具

對水資源系統(tǒng)研究須涉及人工生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)部(主要是“調(diào)水”與“用水”)的關(guān)系和系統(tǒng)與其外自然生態(tài)環(huán)境之間(主要是“取水”與“排水”)的關(guān)系，應(yīng)考慮到整體性、系統(tǒng)性、動(dòng)態(tài)性、循環(huán)性等因素，同時(shí)，結(jié)合水資源系統(tǒng)“易”理論的基本特點(diǎn)，確定主要的研究方法是采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的方法，在實(shí)證研究部分將運(yùn)用該法對典型水資源系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行建模與仿真。這里，對系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)概述之。

一、SD的創(chuàng)建與機(jī)理

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)(System Dynamics，SD)是由美國麻省理工學(xué)院(MIT)的Jay W.Forrester教授為首的SD小組于1956年創(chuàng)立并發(fā)展起來的一門結(jié)合了系統(tǒng)論、控制論、決策論、信息論、計(jì)算機(jī)仿真等相關(guān)的理論的學(xué)科。在其后的發(fā)展中迅速成為現(xiàn)代決策與工程管理方面的重要方法和工具。

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)作為一門以信息反饋控制理論為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為手段，主要用以研究系統(tǒng)動(dòng)態(tài)復(fù)雜性的科學(xué)。其更強(qiáng)調(diào)從系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)來考慮，解構(gòu)和定量分析系統(tǒng)中各組成要素之間的交互關(guān)系，通過模擬顯示系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、延遲變化等情況，進(jìn)而揭示系統(tǒng)變化的本質(zhì)規(guī)律和整體動(dòng)態(tài)運(yùn)行的基本機(jī)制。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)在面對復(fù)雜的實(shí)際問題時(shí)，從研究系統(tǒng)的微觀結(jié)構(gòu)入手，建立系統(tǒng)的仿真模型，并對模型實(shí)施不同的策略實(shí)驗(yàn)，通過仿真技術(shù)，展示系統(tǒng)宏觀運(yùn)行狀況，尋求問題解決的最優(yōu)方案。鑒于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)具有復(fù)雜的非線性系統(tǒng)的獨(dú)特優(yōu)勢，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、管理、環(huán)保等各研究領(lǐng)域。此外，它作為決策者模擬研究對象在未來真實(shí)世界的變化情況，能夠較為方便地預(yù)測結(jié)果的發(fā)展態(tài)勢，因?yàn)橐脖环Q為“戰(zhàn)略與決策實(shí)驗(yàn)室”。

二、SD的發(fā)展歷程

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自20世紀(jì)50年代創(chuàng)始之后，初期主要在國外尤其是發(fā)達(dá)國家被應(yīng)用于工業(yè)企業(yè)管理中的人員管理，股市的波動(dòng)和使用的變化的經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。因此，其早期也被稱為“工業(yè)動(dòng)力學(xué)”。之后，從民用擴(kuò)大為軍用，從科研、工程設(shè)計(jì)到城市管理，甚至被用于人口變化、變動(dòng)和醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域。鑒于其被研究和應(yīng)用的領(lǐng)域已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了當(dāng)初的應(yīng)用范疇，因此后來改稱為“系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)”。20世紀(jì)60年代，F(xiàn)orrester教授的Industry Dynamics(《工業(yè)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)》)重點(diǎn)闡述了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的基本原理和應(yīng)用，成為后來系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的經(jīng)典著作;其后的Principles of systems(《系統(tǒng)原理》)則側(cè)重于介紹系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu); Urban Dynamics(《城市動(dòng)力學(xué)》)重點(diǎn)對美國城市發(fā)展的興衰歷程進(jìn)行了相關(guān)的理論和應(yīng)用研究。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，在羅馬俱樂部關(guān)注世界面臨人口不斷增長和資源日漸枯竭的矛盾背景下，研究者期望用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)對這一復(fù)雜問題進(jìn)行剖析并得出成果，Meados在Forrester教授的WorldⅡ模型的基礎(chǔ)上，研究并發(fā)表了諸如: World Dynamics(《世界動(dòng)力學(xué)》)，The Limits to Growth(增長的極限))，Toward Global Equilibrium(趨向全球均衡))等一系列著作，進(jìn)而推出的WorldⅢ模型。之后，F(xiàn)orrester教授等人又運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)先后對美國全國的經(jīng)濟(jì)社會(huì)進(jìn)行了相關(guān)研究和研究并揭示西方發(fā)達(dá)國家的經(jīng)濟(jì)長波的形成機(jī)理，并與20世紀(jì)80年代著書公開發(fā)表。之后，MIT的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)小組將教學(xué)、科研與應(yīng)用緊密結(jié)合，培養(yǎng)了大批系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方面的人才，推動(dòng)了該學(xué)科向世界傳播的步伐。

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)在我國發(fā)展起步較晚，20世紀(jì)80年代，上海交通大學(xué)的王其藩教授和上海機(jī)械學(xué)院楊通宜教授等人對系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)在我國的傳播，做出了重要的貢獻(xiàn)。最初主要用于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略研究，如，上海交通大學(xué)應(yīng)用該模型進(jìn)行了發(fā)展戰(zhàn)略研究;華東師范大學(xué)為福建建陽做了地區(qū)發(fā)展戰(zhàn)略研究;北京大學(xué)為內(nèi)蒙古東部做了發(fā)展戰(zhàn)略研究等。目前，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)已經(jīng)成為自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)中系統(tǒng)模擬的主要工具之一，并被用于工程設(shè)計(jì)、環(huán)境保護(hù)、企業(yè)系統(tǒng)管理、城市發(fā)展與規(guī)劃、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國土資源的開發(fā)與整治等眾多研究領(lǐng)域。

三、SD的主要特點(diǎn)

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)既作為一門研究區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等方面的學(xué)科，集系統(tǒng)論、反饋論與信息論于一體，具有高度非線性、高階次、多變量、多重反饋、復(fù)雜時(shí)序的特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)從動(dòng)態(tài)的、系統(tǒng)的、相互聯(lián)系相互作用的角度去研究和分析問題。其研究的對象通常都具有開放性、復(fù)雜性、多維性的特征。

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是通過定性與定量相結(jié)合的手段和結(jié)構(gòu)——功能模擬的方式，構(gòu)造系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)內(nèi)不確定的因素盡可能“白化”，通過對實(shí)際系統(tǒng)的概化和適當(dāng)?shù)靥幚?，進(jìn)而模擬系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為，使問題的研究逐漸變?yōu)榭蔀檠芯空卟倏?。通過經(jīng)驗(yàn)剖析系統(tǒng)中各變量要素的關(guān)系，進(jìn)而尋求解決問題的方法。其整個(gè)建模的過程也是系統(tǒng)自我學(xué)習(xí)的過程，通過系統(tǒng)建模，也為研究者提供對問題對象的學(xué)習(xí)、分析和解決策略的模擬平臺(tái)，即使得整個(gè)研究過程也同時(shí)是不斷學(xué)習(xí)和反復(fù)實(shí)踐的自我創(chuàng)造過程。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)較好地實(shí)現(xiàn)了研究人員、決策人員的結(jié)合。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)具體具有如下特點(diǎn):

結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一。研究者從系統(tǒng)的微觀結(jié)構(gòu)入手，通過構(gòu)建系統(tǒng)的正、負(fù)反饋回路，研究系統(tǒng)的構(gòu)成特征和系統(tǒng)的功能行為。

開放性與動(dòng)態(tài)反饋。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究的對象是個(gè)開放的系統(tǒng)，對系統(tǒng)的研究是從聯(lián)系、發(fā)展、運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)出發(fā)思考問題，系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間存在著動(dòng)態(tài)反饋的相互作用機(jī)制。

整體性與層次性。對系統(tǒng)的分析通常是按照自頂向下、由外而內(nèi)、由粗到細(xì)的過程分解系統(tǒng)。

協(xié)同性與相關(guān)性。根據(jù)自組織理論，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究系統(tǒng)由混沌無序演化為穩(wěn)定有序，系統(tǒng)中各要素存在著一定的因果關(guān)系。

王其藩等認(rèn)為，從系統(tǒng)方法論來講，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法是結(jié)構(gòu)方法、功能方法和歷史方法的辯證統(tǒng)一，最適于研究復(fù)雜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能與行為之間動(dòng)態(tài)的辯證對立統(tǒng)一關(guān)系。

四、SD建模的基本原理

(1) DYNAMO基本術(shù)語

DYNAMO(Dynamic Models)是一種計(jì)算機(jī)模擬語言，其設(shè)計(jì)的主旨是借助計(jì)算機(jī)工具構(gòu)建真實(shí)系統(tǒng)的模型，并進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的分析與行為的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬，以下對DYNAMO語言的基本定義做以簡要說明:

1)變量

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)通常采用計(jì)算機(jī)模擬語言DYNAMO語言來編譯。采用的變量主要有:水平變量、速率變量、輔助變量、常數(shù)。

水平變量，即狀態(tài)變量，用于描述系統(tǒng)的狀態(tài)，反應(yīng)系統(tǒng)變量隨時(shí)間累積的過程，其受速率變量的直接影響。

速率變量，用于描述水平變量的時(shí)間變化，通常取區(qū)間段內(nèi)的平均速率。

輔助變量，用于描述速率變量與狀態(tài)變量之間的中間變量。

常數(shù)，在系統(tǒng)中，隨時(shí)間變化不明顯的參數(shù)。

2)方程

水平變量方程，通常用“”和字母“L”來表示，表示累積變化的情況，其積分方程表達(dá)式為:

式中: L0為初始狀態(tài)值; L為t時(shí)段后的值; RA為一時(shí)段內(nèi)的流入速率; RS為一時(shí)段內(nèi)的流出速率; t為時(shí)間。

上式，一般可用差分方程表示如下:

L.K=L.J+DT*(RA.JK-RS.JK)

速率變量方程，是用來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)流的控制。速率方程的輸出控制著水平變量方程的增減和在水平變量之間的物質(zhì)流動(dòng)。速率變量是水平變量和參變量的方程，用“”和字母“R”表示。

輔助變量方程，是為便于確定和編寫速率變量方程，同時(shí)也便于觀察外部變量對系統(tǒng)的影響，需要用若干輔助方程對速率變量方程進(jìn)行定義，用字母“A”表示。

常量方程，是與水平變量方程共同決定速率變量的變化。用字母“C”表示。

初始值方程，是為水平變量方程或某些常數(shù)賦予的初始值。

3)源與匯

源是實(shí)物流的發(fā)源地，是從系統(tǒng)外進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)的流，用“”表示。

匯是實(shí)物流的匯集地，是從系統(tǒng)內(nèi)流向系統(tǒng)外的流，用“”表示。

4)表函數(shù)

表函數(shù)是自變量與因變量之間通過列表給出的函數(shù)。當(dāng)不能用函數(shù)或輔助方程來定義系統(tǒng)中某些變量之間的非線性關(guān)系，或常量在模擬過程中需要改變其值時(shí)，可以使用DYNAMO語言中的表函數(shù)來刻畫。通常是通過定性和定量相結(jié)合的方法，依賴于離散的點(diǎn)來描述變量的非線性關(guān)系。

5)因果回路圖

因果圖是描述變量之間的因果關(guān)系，若變量A為因，變量B為果，則二者之間的因果關(guān)系有:

當(dāng)若干變量之間存在影響，并形成一個(gè)閉合的回路因果，即為因果反饋回路。因果反饋回路包括正反饋回路和負(fù)反饋回路:當(dāng)回路中變量之間的全部為正相關(guān)或負(fù)相關(guān)性個(gè)數(shù)為偶數(shù)時(shí)，整個(gè)回路即為正反饋回路(圖4-9a);否則為負(fù)反饋回路(圖4-9b)。

圖4-9　因果反饋回路圖圖

6)系統(tǒng)流圖

在對系統(tǒng)因果關(guān)系分析的基礎(chǔ)上，為反映實(shí)際系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能，采用特定的描述符號(hào)，表征各變量之間的物質(zhì)流動(dòng)的相互關(guān)系，故稱其為系統(tǒng)流圖或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖(如圖4-10)。

圖4-10　一個(gè)典型的系統(tǒng)流圖實(shí)例

(2)建模的基本原則

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)依據(jù)系統(tǒng)的性質(zhì)和特征，建模應(yīng)遵循以下主要原則:

系統(tǒng)能完整地用水平變量加以描述;

模型中每一回路至少應(yīng)包含一個(gè)水平變量，且兩個(gè)水平變量之間不能直接相互影響;

任何速率變量之間不能直接相互影響;

物質(zhì)守恒原則;

各方程左右兩邊的量綱須一致。

(3)建模的基本步驟

運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)對問題進(jìn)行研究時(shí)，需要以系統(tǒng)思維的方式，對問題進(jìn)行整體思考，重點(diǎn)要從整體的角度考慮問題，通過結(jié)構(gòu)功能分析，明確系統(tǒng)中諸要素之間的相互作用關(guān)系，并用定性和定量的方法構(gòu)建方程并模擬運(yùn)行和適時(shí)調(diào)整。

1)問題的識(shí)別與系統(tǒng)的定義

了解問題的所在和主要任務(wù)，確認(rèn)必要的假設(shè)條件，明確系統(tǒng)的特性，對問題涉及的主要變量進(jìn)行系統(tǒng)定義。

2)確定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)中要素的因果關(guān)系

依據(jù)建模的目的和主要任務(wù)，確定系統(tǒng)邊界;

明確系統(tǒng)中諸要素的因果關(guān)系;

確定系統(tǒng)中具有積分意義的水平變量和具有微分意義的速率變量;

確定其他變量和參數(shù)。

3)構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型

依據(jù)系統(tǒng)中諸要素的因果關(guān)系逐步完善系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并繪制完成系統(tǒng)流圖。

4)對模擬結(jié)果進(jìn)行分析

不斷調(diào)試某些變量參數(shù)，觀察系統(tǒng)的模擬運(yùn)行情況和模擬結(jié)果。

5)制定相應(yīng)的調(diào)控政策

根據(jù)模擬的情況，對研究的問題提出并制定相應(yīng)的調(diào)控政策。

五、SD建模的主流軟件

運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行科研的軟件工具最早產(chǎn)生于20世紀(jì)50年代左右。起初被稱為SIMPLE，后改進(jìn)為DYNAMO。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)及相關(guān)的計(jì)算機(jī)語言的發(fā)展，以用戶窗口界面為代表的軟件工具逐步發(fā)展起來。目前，國內(nèi)外常用的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)軟件工具主要有:

DYNAMO:由Forrester教授創(chuàng)立于20世紀(jì)60年代，是一種用來翻譯并操作運(yùn)算的一組微分或差分方程式，不具備圖形化界面，只能以傳統(tǒng)的DYNAMO語言進(jìn)行編譯;

STELLA:運(yùn)用圖形界面進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬的一款軟件。其系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的仿真結(jié)果可以通過動(dòng)畫的方式顯示輸出，主要用于科研和教育方面;

Ithink:與STELLA同屬一個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)而來，其應(yīng)用主要定位為企業(yè)及組織流程模型的構(gòu)建與仿真;

Powersim:類似STELLA，由挪威政府贊助于20世紀(jì)80年代開發(fā)而成。具備圖形交互界面，其內(nèi)部的運(yùn)算統(tǒng)計(jì)分析功能較為完善;

AnyLogic是一種夠進(jìn)行基于主體建模的系統(tǒng)仿真工具，它具有開放式的體系結(jié)構(gòu)，可與其他一些軟件兼容，支持系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的所有元素(如流圖，各種變量，反饋回路，表格功能，數(shù)組等);

Venism:開發(fā)于20世紀(jì)80年代，主要用戶為企業(yè)、教育、科研。通常教學(xué)和實(shí)驗(yàn)所使用的為免費(fèi)的Venism PLE(即個(gè)人學(xué)習(xí)版)。該軟件利用圖示化編程建立模型，在Windows環(huán)境下運(yùn)行，穩(wěn)定性和兼容性較好，數(shù)據(jù)共享能力較強(qiáng)，操作簡便，輸出方式靈活，對仿真結(jié)果可進(jìn)行數(shù)據(jù)集分析。運(yùn)用該軟件進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究的基本步驟見圖4-11。

圖4-11　Venism平臺(tái)下的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模基本步驟

第七節(jié)　現(xiàn)代水資源管理GIS開發(fā)工具

一、水資源管理GIS開發(fā)基本原則

現(xiàn)代水資源綜合管理信息系統(tǒng)以GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，以地區(qū)主要環(huán)境信息和空間信息為核心，利用GIS技術(shù)對水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、水文化、水景觀等要素進(jìn)行綜合分析，通過強(qiáng)大的信息處理功能，使得所有查詢及分析結(jié)果以地圖、文本、圖表等方式可視化、直觀、生動(dòng)地顯示出來，是一個(gè)集易用性、交互性、開放性、可擴(kuò)充性、智能化等優(yōu)點(diǎn)于一身的水資源綜合規(guī)劃管理專業(yè)支持系統(tǒng)。本系統(tǒng)不僅為地區(qū)水資源綜合規(guī)劃的資料整編、各專題交流協(xié)調(diào)成果展示提供了一個(gè)理想的平臺(tái)，而且為地區(qū)的水資源綜合管理打下了良好的基礎(chǔ)，為水務(wù)一體化科學(xué)管理和決策提供先進(jìn)的科學(xué)手段。

水資源綜合管理信息系統(tǒng)(WRCMIS)的開發(fā)，是在整理分析現(xiàn)有資料的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)、水文水資源、地理信息系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信等多方面技術(shù)，將基礎(chǔ)信息的管理、區(qū)域水資源規(guī)劃、局部地表與地下水運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬、圖形顯示等融為一體，集成水資源管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基本信息查詢、水量水質(zhì)計(jì)算、污染物的監(jiān)測與控制、水環(huán)境評(píng)價(jià)等功能，為水資源的科學(xué)管理、合理配置等決策提供技術(shù)支持服務(wù)。

水資源管理信息系統(tǒng)是個(gè)復(fù)雜的綜合系統(tǒng)，包括管理信息系統(tǒng)(MIS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、決策支持系統(tǒng)(DSS)、辦公自動(dòng)化(OA)等。

為更好實(shí)現(xiàn)水資源管理系統(tǒng)的預(yù)定目標(biāo)和功能，建成一個(gè)適用、先進(jìn)、高效、可靠的水資源管理信息化、現(xiàn)代化的平臺(tái)，系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)遵循以下原則:

技術(shù)適用原則

在適用的前提下力求先進(jìn)，把水資源管理過程中的新思想、新方法融入到系統(tǒng)的開發(fā)中，真正做到數(shù)據(jù)與圖形相融合、GIS與數(shù)學(xué)模型相結(jié)合，把科學(xué)計(jì)算的結(jié)構(gòu)通過三維情景表現(xiàn)和動(dòng)態(tài)顯示的形式直觀表現(xiàn)。

系統(tǒng)開放原則

水資源管理信息系統(tǒng)建設(shè)不是一蹴而就，而是分階段逐步實(shí)施的。因此，本系統(tǒng)采用開放式結(jié)構(gòu)，在軟硬件方面，保證具有良好的擴(kuò)展性，以便今后系統(tǒng)不斷地升級(jí)完善。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范原則

系統(tǒng)的硬件建設(shè)、數(shù)據(jù)庫開發(fā)、代碼編碼、計(jì)算方法、分析評(píng)價(jià)、系統(tǒng)集成等均將采用標(biāo)準(zhǔn)化方法。有國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的，都將嚴(yán)格執(zhí)行，沒有標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的，采用通用做法。

界面友好原則

系統(tǒng)最終是為用戶服務(wù)的。系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)考慮不同層次的用戶，設(shè)計(jì)友好的系統(tǒng)界面，使其操作直觀、簡便，易維護(hù)。

二、水資源管理GIS開發(fā)特點(diǎn)

(1)系統(tǒng)特色

實(shí)用性，兼容性，可擴(kuò)展性強(qiáng)。隨著規(guī)劃進(jìn)程展開新資料的不斷補(bǔ)充，系統(tǒng)數(shù)據(jù)可以逐步的得到充實(shí)。

支持圖形對象和對象屬性的雙向查詢，支持地圖漫游和屬性到地圖的查詢。

根據(jù)規(guī)劃中各專題需要編譯生成各專項(xiàng)現(xiàn)狀，規(guī)劃專題圖。

根據(jù)規(guī)劃專題需要提供資料查詢及報(bào)表生成。

系統(tǒng)制圖打印靈活方便，可按規(guī)范比例尺/標(biāo)準(zhǔn)圖幅打印，也可任意圖幅和可見范圍。

界面友好，操作簡單靈活。功能組織條塊合理，層次清楚。

(2)設(shè)計(jì)目標(biāo)

開發(fā)水資源管理軟件的主要目的是在利用GIS系統(tǒng)中使用者可以通過點(diǎn)擊視圖通過table和鏈接的圖表等來了解此處的水資源情況，能夠?qū)①Y料的積累、查詢自動(dòng)化。此外，可以在ArcGIS中venue語言編程對輸入的水質(zhì)檢測項(xiàng)進(jìn)行評(píng)價(jià)和對輸入的水資源量進(jìn)行計(jì)算可以得出當(dāng)?shù)厮Y源量的供需狀況。有了此項(xiàng)功能使此軟件的功能有了亮點(diǎn)，不只是一個(gè)便于存貯和快速查詢的數(shù)據(jù)庫式的軟件，而是可以提供新的數(shù)據(jù)和對決策提供理論依據(jù)的比較全面的軟件。

(3)設(shè)計(jì)步驟

水資源信息管理系統(tǒng)的開發(fā)通常需要經(jīng)過資料收集、資料信息化、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)、界面設(shè)計(jì)、應(yīng)用程序開發(fā)等6個(gè)步驟，具體如下:

1)資料收集

全面收集所建水資源信息管理系統(tǒng)所需要的各種資料。

2)資料信息化

將收集到的各種資料進(jìn)行整理，提取出系統(tǒng)所需要的信息，然后對各種信息進(jìn)行分類，通常先按其存儲(chǔ)格式進(jìn)行分類，然后再按其信息內(nèi)容進(jìn)行分類。

3)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

根據(jù)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)信息的內(nèi)容，依據(jù)最優(yōu)化原則，將數(shù)據(jù)庫所要存儲(chǔ)的信息進(jìn)行分類，明確各種數(shù)據(jù)的意義及其與其它數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。

4)數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)

根據(jù)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，在Microsoft SQL Server 2000中進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，即建立各種表、視圖、約束等。建立的數(shù)據(jù)庫，為前臺(tái)系統(tǒng)開發(fā)程序提供數(shù)據(jù)支持。

5)界面設(shè)計(jì)

應(yīng)用程序界面通常依據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行流程和系統(tǒng)功能分類進(jìn)行設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)階段需要解決的問題是需要建立幾個(gè)窗體和如何布置每個(gè)窗體。界面設(shè)計(jì)通常遵循以下原則:①保持用戶界面的簡捷性，即不要使用戶界面過于復(fù)雜;②保持用戶界面的明確性，即使用戶不必閱讀使用手冊即可使用程序;③保持用戶界面的內(nèi)在一致性，即應(yīng)用程序中相同或相似的控件具有同樣的工作方式;④保持用戶界面的外部一致性，即使用絕大多數(shù)應(yīng)用程序通常使用的控件和菜單，從而使用戶憑借以往的經(jīng)驗(yàn)即可使用所開發(fā)的應(yīng)用程序。

6)應(yīng)用程序開發(fā)

應(yīng)用程序開發(fā)即將所設(shè)計(jì)的程序界面進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，并編寫相應(yīng)的代碼實(shí)現(xiàn)特定的功能，滿足系統(tǒng)的功能需求。

三、水資源GIS系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

不同用戶對水資源信息管理系統(tǒng)的要求不同，因此對信息的需求也不相同。通常，系統(tǒng)所包含的信息根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)目的、系統(tǒng)服務(wù)對象等的不同而有所差異。通常，根據(jù)信息存儲(chǔ)格式，可將系統(tǒng)信息分為圖件信息、文本信息和數(shù)據(jù)信息三種類型;根據(jù)信息內(nèi)容，又可將水資源信息管理系統(tǒng)所需信息分為自然地理信息、社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息、水資源信息、生態(tài)環(huán)境信息等類型。

(1)系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

1)地理信息

地理信息通常指與水資源相關(guān)的自然地理信息，如水資源分區(qū)狀況、河流形狀、河流位置、河流長度、水庫形狀、水庫位置等，這些信息通常為圖件形式。

2)社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息

社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息通常包括人口信息、各種經(jīng)濟(jì)社會(huì)指標(biāo)信息等。多為具有水資源開發(fā)利用評(píng)價(jià)功能的系統(tǒng)服務(wù)。

3)水資源信息

水資源信息通常包括大氣降水、地表水、地下水及水資源工程等。地表水信息通常包括河流流量，河流水質(zhì)，水文監(jiān)測，排污口監(jiān)測，地表水資源量、利用量等;地下水信息通常包括各種監(jiān)測井監(jiān)測，地下水水質(zhì)，開采井，地下水資源量、利用量等;水資源工程信息通常包括堤壩、河段、水庫、水閘，地下水庫等。

4)生態(tài)環(huán)境信息

生態(tài)環(huán)境信息主要包括地面沉降信息、污染河流信息、降落漏斗信息、海水入侵信息、荒漠化信息等。這些信息主要為防止和控制不良地質(zhì)現(xiàn)象服務(wù)。

(2)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在水資源信息管理系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，首先要對系統(tǒng)所管理的各種內(nèi)容進(jìn)行分類。根據(jù)系統(tǒng)所管理的內(nèi)容不同可將水資源信息管理系統(tǒng)分為若干個(gè)子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)之間既相對獨(dú)立又相互聯(lián)系，共同組成水資源信息管理系統(tǒng)。通常，水資源信息管理系統(tǒng)包括地表水資源管理子系統(tǒng)、地下水資源管理子系統(tǒng)，水環(huán)境管理子系統(tǒng)等。

(3)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

水資源信息管理系統(tǒng)的功能主要是依據(jù)用戶對系統(tǒng)的需求，即開發(fā)系統(tǒng)的根本目的而確定的。通常，水資源信息管理系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)以各子系統(tǒng)為單位，分別進(jìn)行，不同的子系統(tǒng)功能不完全相同。

總的來說，水資源信息管理系統(tǒng)通常具有如下功能:系統(tǒng)安全保護(hù)功能，包括用戶身份識(shí)別，傳輸數(shù)據(jù)的加密等;數(shù)據(jù)庫信息的管理，包括數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、導(dǎo)出、修改、查詢檢索、統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表生成等;專題管理，包括區(qū)域水資源評(píng)價(jià)、水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)，專題圖的制作等。若管理系統(tǒng)結(jié)合GIS進(jìn)行開發(fā)，則還具有基本GIS功能，包括圖形的放大、縮小、鷹眼等功能，圖文互查功能等。

(4)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

在系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)格式主要有文本數(shù)據(jù)，文檔資料，Excel表格，DWG、Arcinfo格式圖形數(shù)據(jù)，相片，影響數(shù)據(jù)等。根據(jù)系統(tǒng)對海量數(shù)據(jù)以及空間數(shù)據(jù)的存貯與管理需求，選擇SQL Server作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存貯，兩者通過ID標(biāo)識(shí)建立連接關(guān)系。由于數(shù)據(jù)來源，形式復(fù)雜，格式不一，因此對數(shù)據(jù)收集與整理入庫必須統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施(圖4-12)。對于現(xiàn)有的已電子化的數(shù)據(jù)優(yōu)先入庫;已整理好的，以硬拷貝的形式存在的，需要以手工方式進(jìn)行輸入的在數(shù)據(jù)輸入軟件開發(fā)完成后進(jìn)行入庫;需要進(jìn)行整理，需要花費(fèi)大量的時(shí)間、財(cái)力的數(shù)據(jù)，根據(jù)情況進(jìn)行收集、整理、錄入、入庫;系統(tǒng)運(yùn)行急需的數(shù)據(jù)優(yōu)先整理、錄入、入庫。對于規(guī)劃成果按照不同數(shù)據(jù)格式的要求入庫。檢查無誤的數(shù)據(jù)按照系統(tǒng)規(guī)定的數(shù)據(jù)組織方式，自動(dòng)生成專題圖庫和屬性數(shù)據(jù)庫，將圖形和屬性關(guān)聯(lián)，獲得滿足需要的數(shù)據(jù)，進(jìn)行入庫。

圖4-12　水資源的使用價(jià)值的周期性變化規(guī)律

四、水資源GIS開發(fā)的工具

水資源信息管理系統(tǒng)開發(fā)包括數(shù)據(jù)庫開發(fā)和應(yīng)用程序開發(fā)兩大部分，其開發(fā)工具依據(jù)系統(tǒng)功能要求、開發(fā)工具的效果及用戶對開發(fā)工具的掌握程度而定。

數(shù)據(jù)庫開發(fā)工具隨著數(shù)據(jù)庫代替文件來管理數(shù)據(jù)以來，數(shù)據(jù)庫技術(shù)已經(jīng)得到很好的發(fā)展。目前常用的數(shù)據(jù)庫有SQLServer、Oracle、Sybase、ASA(Adaptive Server Anywhere)、FoxPro以及Access等。常見的大型數(shù)據(jù)庫一般都用Oracle與SQL Server，小型的用Access。各種數(shù)據(jù)庫開發(fā)工具都有其各自的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)又不可避免地存在一些缺點(diǎn): Oracle與SQLServer開發(fā)的數(shù)據(jù)庫存在的問題是用戶必須安裝上Oracle與SQLServer管理器才可以使用，這對于大型數(shù)據(jù)庫以及高級(jí)用戶是合理的，但對于小數(shù)據(jù)庫以及初級(jí)用戶顯然是制造了麻煩，并且相對降低了計(jì)算效率; Access開發(fā)的數(shù)據(jù)庫存在的問題是用戶只可以在單臺(tái)計(jì)算機(jī)上使用。所以，對數(shù)據(jù)庫開發(fā)工具的選擇應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)功能要求而定。

應(yīng)用程序開發(fā)工具計(jì)算機(jī)開發(fā)語言很多，現(xiàn)在常用的開發(fā)語言有由Fortran發(fā)展而來的Visual Fortran、由Basic發(fā)展而來的Visual Basic、由Pascal發(fā)展而來的Delphi、由C++發(fā)展而來的Visual C++、還有Borland公司的C++Builder，以及Sybase公司的Power Builder等。雖然各種開發(fā)語言的功能都大同小異，風(fēng)格也所差無幾，但各有各的優(yōu)點(diǎn)。Visual Basic是最簡單、方便、易學(xué)的，并且它通過控件的方式使開發(fā)語言具有可擴(kuò)展性，多為專業(yè)計(jì)算機(jī)開發(fā)人員使用;而C++Builder是Borland公司生產(chǎn)的能夠兼容VisualC++程序的開發(fā)語言，介于Visual C++與Visual Basic之間; Visual Fortran應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算，其計(jì)算能力強(qiáng)、效率高。所以，對應(yīng)用程序開發(fā)工具的選擇也應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)功能要求而定。

第八節(jié)　本章小結(jié)

基于第三章“易學(xué)”思想等八種理論，通過系統(tǒng)整合和有機(jī)融合而成的水資源系統(tǒng)“易”理論，本章就該理論，首先對水資源系統(tǒng)“易”理論的運(yùn)行基本原理進(jìn)行了三方面的推演，即在水資源系統(tǒng)內(nèi)部，對水資源的配置情況進(jìn)行了靜態(tài)分析，之后是水資源系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)、外界生態(tài)環(huán)境之間的相互作用熵的周期變化以及其之間關(guān)系的向量投影進(jìn)行了分別的剖析論證，然后，對水資源系統(tǒng)整體的四維時(shí)空動(dòng)態(tài)演化進(jìn)行了全景展示;其次，對水資源的價(jià)值，特別是水資源的使用價(jià)值運(yùn)用“易”理論中的生命周期方法進(jìn)行了分階段地解析，并對水資源稀缺的二重屬性和水資源供需均衡分析分別做以介紹;再次基于“易”理論中系統(tǒng)的觀點(diǎn)和循環(huán)的特點(diǎn)，將水資源進(jìn)行了分類，并從“易”學(xué)的哲學(xué)角度對水資源系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行闡釋;最后，對現(xiàn)代水資源利用與管理的一些評(píng)價(jià)方法和水資源系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)證研究可能用到的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的理論與方法、現(xiàn)代水資源管理GIS工具等進(jìn)行了介紹。