環(huán)境生態(tài)學(xué)論文第1頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日可持續(xù)生態(tài)河道水資源管理的對(duì)象—生態(tài)河道水資源-河道生態(tài)系統(tǒng)狀況與社會(huì)-經(jīng)濟(jì)發(fā)展的綜合隨著人類的發(fā)展，特別是工業(yè)革命以來(lái)，人口不斷增長(zhǎng)，人類社會(huì)活動(dòng)增加，科技飛速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)也在不斷飛速發(fā)展，當(dāng)然伴隨著資源消耗量不斷增加，生態(tài)河道水資源危機(jī)也從“開(kāi)始出現(xiàn)”到“日益突出”，帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題也越來(lái)越大。反過(guò)來(lái)又在不同程度上制約著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、社會(huì)進(jìn)步。社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、水資源、環(huán)境相互聯(lián)系、相互制約、互為因果。可持續(xù)生態(tài)河道水資源的目的，是為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和河道生態(tài)與環(huán)境的保護(hù)提供源源不斷的水資源，因此，可持續(xù)生態(tài)河道水資源的研究的對(duì)象系統(tǒng)應(yīng)該界定在河道社會(huì)經(jīng)濟(jì)-生態(tài)河道水資源-河道生態(tài)復(fù)合系統(tǒng)上。第2頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第3頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日可持續(xù)生態(tài)河道水資源管理新的準(zhǔn)則（即量化準(zhǔn)則）：

可承載性：地球生命支撐系統(tǒng)部遭到破壞的最大承受能力，在這里就是指河道生態(tài)系統(tǒng)。有效益：可持續(xù)發(fā)展要求經(jīng)濟(jì)投入和生態(tài)河道資源管理帶來(lái)的發(fā)展是一種有效益的發(fā)展（包括經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益等）。可持續(xù)：可持續(xù)發(fā)展不僅考慮到當(dāng)代人，而且顧及到后代人。不僅要保證現(xiàn)代的發(fā)展，而且要保證未來(lái)的發(fā)展，使發(fā)展處在不斷增加的趨勢(shì)。第4頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日建立可持續(xù)生態(tài)河道水資源管理指標(biāo)體系概念：可持續(xù)生態(tài)河道水資源管理指標(biāo)體系是度量河道社會(huì)經(jīng)濟(jì)-河道水資源-河道生態(tài)復(fù)合系統(tǒng)發(fā)展特征的參數(shù)。通過(guò)衡量其質(zhì)量的好壞判斷是否符合可持續(xù)水資源管理準(zhǔn)則，來(lái)定量評(píng)估水資源開(kāi)發(fā)、利用和管理的可持續(xù)性?？沙掷m(xù)生態(tài)河道水資源管理指標(biāo)應(yīng)具備的功能：能描述和表征任一時(shí)刻河道社會(huì)經(jīng)濟(jì)、水資源、生態(tài)與環(huán)境的法杖狀況和變化趨勢(shì)。能體現(xiàn)出河道社會(huì)經(jīng)濟(jì)、水資源、生態(tài)與環(huán)境的發(fā)展協(xié)調(diào)程度。能反映出河道存在的水問(wèn)題及其產(chǎn)生的根源。第5頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日建立可持續(xù)生態(tài)河道水資源管理指標(biāo)體系的原則（1）科學(xué)性原則：指標(biāo)體系一定要建立在科學(xué)的基礎(chǔ)上，能夠較客觀、真實(shí)地反映系統(tǒng)的內(nèi)涵，較好地度量水資源管理的狀況、方略、規(guī)劃目標(biāo)。（2）完備性原則：要求指標(biāo)體系覆蓋面廣，能綜合反映水資源管理的各個(gè)方面。（3）可操作性原則：選擇的指標(biāo)應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)單且易于解釋，易于定量表達(dá)，易于取得數(shù)據(jù)且費(fèi)用合理。（4）主導(dǎo)性原則：建立指標(biāo)時(shí)盡量選擇那些有代表性的綜合指標(biāo)。（5）獨(dú)立性原則：度量可持續(xù)水資源管理的指標(biāo)往往存在信息上的重疊，所以要盡量選擇那些具有相對(duì)獨(dú)立性的指標(biāo)。（6）動(dòng)態(tài)性原則：由于可持續(xù)水資源管理考慮的是一個(gè)變化的社會(huì)系統(tǒng)和生態(tài)河道系統(tǒng)，建立的指標(biāo)體系就應(yīng)該定期更新，能夠顯示隨時(shí)間變化的趨勢(shì)。建立指標(biāo)時(shí)，上述原則既要綜合考慮又要區(qū)別對(duì)待。第6頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日指標(biāo)體系的篩選方法頻度統(tǒng)計(jì)法、理論分析法和專家咨詢法篩選指標(biāo)。采用此法來(lái)滿足科學(xué)性和完備性原則，如此建立的指標(biāo)成為一般指標(biāo)法頻度統(tǒng)計(jì)法：對(duì)目前有關(guān)可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)河道水資源管理評(píng)價(jià)研究的報(bào)告、論文進(jìn)行頻度統(tǒng)計(jì)，選擇那些使用頻度較高的指標(biāo)。理論分析法:對(duì)河道社會(huì)經(jīng)濟(jì)-水資源-生態(tài)復(fù)合系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵、特征進(jìn)行分析綜合，選擇那些重要的發(fā)展特征指標(biāo)。在初步提出評(píng)級(jí)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，征詢有關(guān)專家的意見(jiàn)進(jìn)行調(diào)整。主成分分析法和獨(dú)立性分析法篩選指標(biāo)。為滿足指標(biāo)的主導(dǎo)性和獨(dú)立性原則，對(duì)具體指標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行主成分分析和獨(dú)立分析，選擇出內(nèi)涵豐富又相對(duì)獨(dú)立的指標(biāo)構(gòu)成體系。主成分分析：首先計(jì)算各發(fā)展特征內(nèi)部指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)，得到相關(guān)系數(shù)舉矩陣；第二，選出相關(guān)置信度有一半以上（包括一半）大于0.95的指標(biāo)，篩選掉的是獨(dú)立指標(biāo)，它們將與獨(dú)立性分析得到的指標(biāo)共同描述發(fā)展特征；第三，分別計(jì)算出指標(biāo)的平均相關(guān)系數(shù)并求出平均相關(guān)系數(shù)的平均值；第四，選出相關(guān)系數(shù)有一半以上大于總體評(píng)價(jià)相關(guān)系數(shù)的指標(biāo)。獨(dú)立性分析：指標(biāo)獨(dú)立性的高低取決于指標(biāo)間的相關(guān)程度。對(duì)于選出的主成分指標(biāo)，定義相關(guān)系數(shù)大于等于0.9的指標(biāo)為重復(fù)指標(biāo)并加以合并。第7頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日可持續(xù)生態(tài)河道水資源管理指標(biāo)體系的一般構(gòu)成

社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)主要由描述和表征人口、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、科技等發(fā)展的指標(biāo)集合組成，大致可以分為以下幾部分：人口發(fā)展指標(biāo)。即人口密度或人口總數(shù)，人口增長(zhǎng)率趨勢(shì)。人口是可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵部分，人口增長(zhǎng)是復(fù)合系統(tǒng)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)因子之一。在可持續(xù)生態(tài)河道水資源管理中，我們主要考慮的是反映人口狀況、與社會(huì)用水量相關(guān)的指標(biāo)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)。即人均GDP現(xiàn)狀，GDP增長(zhǎng)率趨勢(shì)，工業(yè)產(chǎn)值模數(shù)，人均糧食產(chǎn)量，工業(yè)總產(chǎn)值占GDP比重，水利投資系數(shù)。社會(huì)發(fā)展指標(biāo)。即社會(huì)安全飲用水比例，人均耕地面積。社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步是衡量可持續(xù)發(fā)展的主要依據(jù)?？萍及l(fā)展指標(biāo)。灌溉用水定額，工業(yè)用水重復(fù)利用率。科技是實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)?？萍嫉陌l(fā)展能夠減少環(huán)境的污染，降低單位產(chǎn)值的資源消耗。水資源需求指標(biāo)。即耕地灌溉率，城鎮(zhèn)需水比例，需水量模數(shù)，人均需水量，單位GDP需水量，需水增長(zhǎng)率，污徑比。第8頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日水資源指標(biāo)水資源指標(biāo)主要由反映水循環(huán)狀況和水資源開(kāi)發(fā)利用情況的指標(biāo)集組成，包括水質(zhì)和水量?jī)蓚€(gè)方面。水資源總量指標(biāo)。即人均水資源量，水資源模數(shù)，畝均水資源量，徑流系數(shù)，干旱指數(shù)。水資源質(zhì)量指標(biāo)。即水質(zhì)等級(jí)水資源開(kāi)發(fā)指標(biāo)。即水資源利用率，人均可供水量，供水量模數(shù)，供水增長(zhǎng)率，地下水供水比例，需水工程供水比例，跨流域調(diào)水比例，供水普及率。水資源使用指標(biāo)。即總用水量，農(nóng)業(yè)用水比例，工業(yè)用水比例，生活用水比例。生態(tài)與環(huán)境指標(biāo)總體質(zhì)量指標(biāo)即生物多樣性指標(biāo)。主要由多樣性指數(shù)、均勻度和優(yōu)勢(shì)度三個(gè)方面表征。植被質(zhì)量指標(biāo)。即森林覆蓋率、操場(chǎng)面積比，載蓄量，植被面積變化率。河湖質(zhì)量指標(biāo)。即河湖水體礦化度，主河長(zhǎng)縮減率，湖泊面積縮減率，水庫(kù)面積變化率。土地質(zhì)量指標(biāo)。即鹽澤化面積比，鹽澤化面積變化率，地下水平均礦化度，沙化面積比，沙化面積變化率，沙化區(qū)地下水地位埋深，水土流失面積比，土壤侵蝕模數(shù)，河道輸沙量。生態(tài)需用水指標(biāo)。即河道外生態(tài)需水量，河道內(nèi)生態(tài)需水量，生態(tài)與環(huán)境需水率，生態(tài)與環(huán)境缺水率。綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。主要從宏觀層次上選擇那些反映復(fù)合系統(tǒng)發(fā)展特性的指標(biāo)和反映子系統(tǒng)間協(xié)調(diào)程度的指標(biāo)。包括人均社會(huì)凈福利，生態(tài)與環(huán)境質(zhì)量，水資源承載力，缺水率，洪災(zāi)頻數(shù)。第9頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日挑選指標(biāo)的一般要求：具有代表性，是反映該區(qū)的主要指標(biāo)；簡(jiǎn)單易于量化、易于獲得數(shù)據(jù)；覆蓋面要廣；具有一個(gè)可以對(duì)照比較的目標(biāo)值或標(biāo)準(zhǔn)值；符合可持續(xù)水資源管理指標(biāo)選擇原則。第10頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日優(yōu)化技術(shù)與模擬技術(shù)簡(jiǎn)介⑴優(yōu)化技術(shù)

①線性規(guī)劃模型——目標(biāo)函數(shù)和約束條件都是線性函數(shù)求解線性規(guī)劃模型的常用方法是單純形法，即根據(jù)問(wèn)題的目標(biāo)，在由約束條件切割成的凸多面體各極點(diǎn)中，從一個(gè)極點(diǎn)轉(zhuǎn)移到相鄰極點(diǎn)，使目標(biāo)函數(shù)值逐步增加（或減小），直到目標(biāo)函數(shù)值達(dá)到最大（或最小）時(shí)為止。此時(shí)，極點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的決策變量值就是最優(yōu)解。

②非線性規(guī)劃模型——目標(biāo)函數(shù)或約束方程中有一個(gè)或多個(gè)非線性函數(shù)第11頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

如果非線性規(guī)劃模型比較簡(jiǎn)單時(shí)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)常采用線性化技術(shù)，把非線性方程近似地用一系列線性函數(shù)表示，再用線性規(guī)劃方法求解。常用的線性化技術(shù)有變量分割法、可分規(guī)劃法等。如果非線性規(guī)劃模型比較復(fù)雜，不能采用線性化技術(shù)進(jìn)行處理，就只能用非線性規(guī)劃方法求解。求解的方法不外乎兩類，一類是解析解；一類是數(shù)值解。⑵計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)

計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，是仿造真實(shí)物理系統(tǒng)的情況下，利用電子計(jì)算機(jī)模型（或模擬程序），模仿實(shí)際系統(tǒng)的各種活動(dòng)，為制定正確決策提供依據(jù)的技術(shù)。第12頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的主要內(nèi)容與步驟有三個(gè)：①建立系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模型（或模擬程序）。②運(yùn)用模型進(jìn)行計(jì)算（或?qū)嶒?yàn)）。③分析模擬計(jì)算結(jié)果，并作出決策。其中必須注意的關(guān)鍵問(wèn)題有：建立可靠的模擬模型；確定輸入，也就是如何劃分?jǐn)M選方案；輸出結(jié)果擇優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)的確定。第13頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

調(diào)查研究、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題量化分析建立模型確定輸入模擬計(jì)算輸出結(jié)果最優(yōu)方案選擇方案分析與模型使用模型評(píng)估輸出結(jié)果結(jié)束系統(tǒng)分析修改模型不滿意滿意優(yōu)選技術(shù)方案擬定第14頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日優(yōu)化技術(shù)在水資源配置中的應(yīng)用

水資源優(yōu)化配置，就是針對(duì)水資源系統(tǒng)，利用優(yōu)化技術(shù)方法，依據(jù)一定的目標(biāo)（單一目標(biāo)或多目標(biāo)），在水資源系統(tǒng)的綜合約束條件下，使水資源配置達(dá)到目標(biāo)最優(yōu)的過(guò)程。水資源優(yōu)化配置的發(fā)展是與優(yōu)化技術(shù)相聯(lián)系的，也就是說(shuō)，水資源優(yōu)化配置僅僅是優(yōu)化技術(shù)在水資源配置中的一種應(yīng)用。為現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、水資源利用、生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展和綜合目標(biāo)最大，應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)來(lái)協(xié)調(diào)水資源系統(tǒng)各要素之間的關(guān)系，保證經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。

第15頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日水資源可持續(xù)利用理論*水資源可持續(xù)利用理論概述

水資源可持續(xù)利用（SustainableUtilizationOfWaterRe-sources），是指保障生態(tài)系統(tǒng)完整性和支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的水資源開(kāi)發(fā)利用方式。

實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是水資源可持續(xù)利用的目標(biāo)。這一目標(biāo)涉及到社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和資源、環(huán)境保護(hù)等多個(gè)方面，以及它們之間的相互協(xié)調(diào)，同時(shí)，也涉及到國(guó)際間、地區(qū)間的廣泛合作、全社會(huì)公眾的參與等眾多復(fù)雜問(wèn)題。

第16頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日可持續(xù)發(fā)展的量化準(zhǔn)則

⑴可承載——處在可承載的最大限度之內(nèi)，以保證人類福利水平至少處在可生存狀態(tài)⑵有效益——以保護(hù)自然環(huán)境為基礎(chǔ)，以改善和提高生活質(zhì)量為目標(biāo)，與資源、環(huán)境的承載能力相協(xié)調(diào)，創(chuàng)造出經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益以及環(huán)境效益⑶可持續(xù)——要考慮當(dāng)代人，也要顧及到后代人。不僅要保證現(xiàn)代的發(fā)展，而且要保證未來(lái)的發(fā)展，使發(fā)展處在不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)

第17頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日可持續(xù)發(fā)展的量化研究方法

1）基于“社會(huì)凈福利函數(shù)”的量化方法——DanielP.Loucks于1997年提出

社會(huì)凈福利函數(shù)，是對(duì)國(guó)民收入（GDP）的一種“綠化”，是從GDP中扣除恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)所需的支出后，得到的一個(gè)新指標(biāo)，也稱為凈經(jīng)濟(jì)福利。第18頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

其計(jì)算公式如下：

式中：為第T個(gè)時(shí)段選擇第k個(gè)方案時(shí)所對(duì)應(yīng)的凈福利；為第T個(gè)時(shí)段選擇第k個(gè)方案時(shí)所對(duì)應(yīng)的GDP；為第T個(gè)時(shí)段選擇第k個(gè)方案時(shí)恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)所需的支出，其值包括生態(tài)系統(tǒng)破壞所造成的經(jīng)濟(jì)損失值和恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)所需的各種費(fèi)用。第19頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的量化方法：

①效益最大化——用N時(shí)段內(nèi)“凈福利”最大表示

式中：為第T個(gè)時(shí)段選擇第k個(gè)方案時(shí)所對(duì)應(yīng)的凈福利；T為從現(xiàn)在到未來(lái)的一個(gè)時(shí)段；T的取值為1,2,…N

；N為系統(tǒng)可有效預(yù)測(cè)的最大時(shí)段個(gè)數(shù)（如每5年為一個(gè)時(shí)段，30年預(yù)測(cè)期內(nèi)N=6）；k為第T個(gè)時(shí)段的決策變量（方案）；r為第T個(gè)時(shí)段的貼現(xiàn)率。

第20頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

②可生存——滿足人類最低生活標(biāo)準(zhǔn)

式中：

為第T個(gè)時(shí)段選擇第k個(gè)方案時(shí)所對(duì)應(yīng)的人均GDP；為當(dāng)前人們滿足最低生活標(biāo)準(zhǔn)所需的人均GDP；

為第T個(gè)時(shí)段選擇第k個(gè)方案時(shí)所對(duì)應(yīng)的生活總需求資源量；為滿足人們生理與生活所需的最小資源需求量；為第T個(gè)時(shí)段選擇第k個(gè)方案時(shí)所對(duì)應(yīng)的環(huán)境質(zhì)量；為滿足人們生活、生產(chǎn)及享樂(lè)需求的最低環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。（對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)的要求）（對(duì)資源系統(tǒng)的要求）（對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的要求）第21頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

③可承載——資源、生態(tài)系統(tǒng)可承載

（資源可承載）

（生態(tài)系統(tǒng)可承載）

式中：為資源總需求量；為最大可供資源量；為對(duì)應(yīng)生態(tài)系統(tǒng)承載能力閾值的凈福利。

④可持續(xù)——經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)表現(xiàn)為人均凈福利不斷增長(zhǎng)；資源系統(tǒng)表現(xiàn)為系統(tǒng)資源總需求量和總可供資源量調(diào)配得當(dāng)、相差不大；生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)為環(huán)境質(zhì)量逐步改善第22頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

（經(jīng)濟(jì)社會(huì)）（資源系統(tǒng)）（生態(tài)系統(tǒng)）

式中：

為第T個(gè)時(shí)段選擇第k個(gè)方案時(shí)所對(duì)應(yīng)的人口總數(shù)；為第T個(gè)時(shí)段選擇第k個(gè)方案時(shí)系統(tǒng)資源總需求量；

為第T個(gè)時(shí)段選擇第k個(gè)方案時(shí)系統(tǒng)總可供資源量；ε為資源總需求量與總可供資源量?jī)烧咂ヅ湔{(diào)節(jié)值；為第T個(gè)時(shí)段選擇第k個(gè)方案時(shí)所對(duì)應(yīng)的環(huán)境質(zhì)量。第23頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

將“效益最大化”作為可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)函數(shù)，“可生存”、“可承載”、“可持續(xù)”作為可持續(xù)發(fā)展的約束條件，便可構(gòu)造出可持續(xù)發(fā)展的一般數(shù)學(xué)模型。根據(jù)上述模型，能夠十分清楚地將區(qū)域發(fā)展的軌線描繪出來(lái)，很容易判定系統(tǒng)是否處于可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)及其存在的問(wèn)題。第24頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

凈福利指標(biāo)有效益，但不可持續(xù)和生存可持續(xù)、可生存，但效益不一定最大可生存，但無(wú)效益、不可持續(xù)T圖5-9幾種典型“凈福利指標(biāo)”軌線圖

第25頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

2）基于“發(fā)展綜合指標(biāo)測(cè)度”的量化方法

⑴“可承載”程度的量化方法——用模糊數(shù)學(xué)中的隸屬度量化

假如反映“可承載”能力的因子有多個(gè)。現(xiàn)考察任一指標(biāo)e，對(duì)應(yīng)的隸屬度μ(e)。μ(e)稱作“單指標(biāo)（或單因子）e可承載隸屬度”，它是對(duì)“可承載”程度的一種度量。為了無(wú)量綱化以及能使單因子間互相比較，采用下面的指標(biāo)轉(zhuǎn)換：對(duì)于單因子指標(biāo)e，選定“可承載”限度e0，當(dāng)e越大，可承載程度也越大時(shí)（如人均糧食產(chǎn)量），定義當(dāng)e越大，可承載程度越小時(shí)（如水體礦化度），定義第26頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

對(duì)于某單因子在T時(shí)刻指標(biāo)，描述的可承載程度為（隸屬函數(shù)可據(jù)具體情況選定）。多個(gè)因子組成的整個(gè)系統(tǒng)的可承載隸屬程度描述如下：式中：n1為系統(tǒng)有n1個(gè)因子被考慮是否可承載；LI(T)為系統(tǒng)在T時(shí)段可承載隸屬度；

為第因子的指數(shù)權(quán)重，可根據(jù)因子的重要程度給賦值，也可以采用變權(quán)法計(jì)算得到。第27頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日⑵“有效益”的量化方法

①“經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)”指標(biāo)EG(T)

取經(jīng)濟(jì)學(xué)指標(biāo)（如，國(guó)民生產(chǎn)總值、工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值、人均國(guó)民生產(chǎn)總值等）SP。設(shè)初始年SP值為基準(zhǔn)值SP0。為了使數(shù)據(jù)無(wú)量綱化，可以進(jìn)行初始化，令。

隸屬函數(shù)（也可以根據(jù)具體情況另選）來(lái)量化表示“經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)”指標(biāo)：

式中：為待定系數(shù)。

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②發(fā)展綜合指標(biāo)測(cè)度DD(T)——將“可承載”隸屬度LI(T)

與EG(T)

結(jié)合起來(lái)

式中：是分別給定“經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)”EG(T)、“可承載”LI(T)的一個(gè)指數(shù)權(quán)重。根據(jù)其重要程度，給賦值。通常可取。

DD(T)是系統(tǒng)在T時(shí)段“發(fā)展綜合指標(biāo)測(cè)度”，DD(T)∈[0，1]。

③可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)函數(shù)——效益最大

(BTI)

為消除時(shí)段個(gè)數(shù)不同帶來(lái)的差異（且具有可比性），擬采用效益的平均值來(lái)衡量。

第29頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

令BTI=，稱BTI為“目標(biāo)函數(shù)值”。

“可持續(xù)發(fā)展”要求發(fā)展給人類帶來(lái)盡可能大的經(jīng)濟(jì)效益，兼顧“可承載”準(zhǔn)則，可以用目標(biāo)函數(shù)值最大來(lái)衡量，即⑶“可持續(xù)”準(zhǔn)則的量化及可持續(xù)發(fā)展態(tài)勢(shì)的判定

可持續(xù)發(fā)展不僅要求滿足“發(fā)展”（包括“可承載”、“有效益”準(zhǔn)則），而且要求發(fā)展是“可持續(xù)”的（即發(fā)展是持續(xù)提高的）。

第30頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

對(duì)于發(fā)展綜合指標(biāo)測(cè)度DD(T)，“可持續(xù)”準(zhǔn)則定義為：

DD(T)≥DD(T-1)。令，如果T=1，約定）。按照“可持續(xù)”準(zhǔn)則的定義，給出T時(shí)段相對(duì)T-1時(shí)段發(fā)展持續(xù)提高的隸屬函數(shù)（也可以根據(jù)具體情況另選），如下式：

是整個(gè)系統(tǒng)在T時(shí)段相對(duì)T-1時(shí)段發(fā)展是否持續(xù)提高的一種度量，但它還不能判別全時(shí)段發(fā)展是否是良性的、滿足可持續(xù)發(fā)展定義的發(fā)展。還要對(duì)發(fā)展態(tài)勢(shì)進(jìn)行判別。第31頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

定義全時(shí)段發(fā)展相對(duì)可持續(xù)性的隸屬度（簡(jiǎn)稱“態(tài)勢(shì)隸屬度”）為：

SDDT

式中：N為整個(gè)時(shí)段個(gè)數(shù)（如N年）；N0為選定的常數(shù)（如5，10，…，N）。

依據(jù)實(shí)際資料，我們至少可以根據(jù)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境畫(huà)出“發(fā)展綜合指標(biāo)測(cè)度”DD(T)曲線圖。

根據(jù)該圖就可以判定發(fā)展是不是可持續(xù)發(fā)展，發(fā)展的態(tài)勢(shì)如何，以及研究區(qū)的發(fā)展水平，進(jìn)而優(yōu)選可持續(xù)發(fā)展途徑。

第32頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

圖5-10是假設(shè)的3種發(fā)展過(guò)程DD(T)曲線。

過(guò)程1是符合可持續(xù)發(fā)展定義的發(fā)展；過(guò)程2和過(guò)程3都是不可持續(xù)發(fā)展。

另外，根據(jù)T時(shí)段的DD(T)值大小也可以判定該地區(qū)的發(fā)展水平。從圖中可以看出，在T1時(shí)段之前，盡管過(guò)程3明顯比過(guò)程1發(fā)展水平要高，但這僅僅是暫時(shí)的，從全時(shí)段來(lái)看，過(guò)程3是不可持續(xù)發(fā)展。第33頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日?qǐng)D5-10可持續(xù)發(fā)展判別曲線示意圖第34頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日5.5.4水資源可持續(xù)利用優(yōu)化模型

用前面介紹的量化方法建立滿足可持續(xù)發(fā)展的水資源管理模型。⑴目標(biāo)函數(shù)

要求“發(fā)展”的目標(biāo)函數(shù)BTI值達(dá)最大。也就是在某一特定的時(shí)段，在滿足一定條件下，使N個(gè)時(shí)段的總效益達(dá)到最大（即目標(biāo)函數(shù)值BTI最大）。即

(BTI)=

⑵約束條件

第35頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

①可承載——系統(tǒng)可承載程度達(dá)到某一最低水平（設(shè)LI0）

LI(T)≥LI0

有時(shí)在T=1時(shí)段以前，由于一些原因，使得可承載能力較低或喪失嚴(yán)重。針對(duì)具體情況，應(yīng)規(guī)劃到某一時(shí)刻T1要求其達(dá)到該條件，則

LI(T)≥LI0，T≥T1

②可持續(xù)——態(tài)勢(shì)隸屬度超過(guò)某一最低水平（設(shè)SDDT0）

SDDT≥SDDT0

③其他約束將目標(biāo)函數(shù)和約束條件組合在一起就構(gòu)成了水資源可持續(xù)利用優(yōu)化模型。

第36頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

由于該模型T時(shí)段的以后過(guò)程受其以前的演變過(guò)程所影響，顯然不符合運(yùn)籌學(xué)中動(dòng)態(tài)規(guī)劃的重要性質(zhì)——無(wú)后效性，因此該模型不是一個(gè)動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型，只能說(shuō)成是一個(gè)多階段優(yōu)化模型。另外，由于有水資源轉(zhuǎn)化模型等子模型的嵌入以及隸屬函數(shù)的引入，該模型又是一個(gè)非線性優(yōu)化模型。