流域初始水权分配的主从递阶双层优化方法

依托“流域-地区-行业”层次的初始水权分配模式,“流域-地区”层次影响制约“地区-行业”层次的初始水权分配,“流域-地区”和“地区-行业”层次的初始水权分配共同影响流域综合效益。现有研究主要聚焦“流域-地区”或“地区-行业”层次的初始水权分配,但将两个层次集成进行初始水权分配仍有待深化研究。为此,构建主从递阶双层优化方法,开展流域初始水权分配研究。具体可表述为:①针对“流域-地区”层次,建立流域综合效益优化函数与约束条件。构造适应性诊断准则和空间均衡性诊断准则,嵌入流域综合效益优化函数中,提高地区之间初始水权分配与经济社会发展的适应性、流域分水的空间均衡性。②针对“地区-行业”层次,建立地区综合效益优化的非线性目标规划模型,保障行业发展用水需求。并构造匹配性诊断准则嵌入非线性目标规划模型中,提高地区不同行业初始水权分配与行业发展的匹配性。③集成“流域-地区”和“地区-行业”层次,应用主从递阶双层优化方法,开展黄河流域初始水权分配实践探索。研究得出:通过黄河流域初始水权分配方案设计,得到黄河流域涉及省区水权分配比例与其经济社会发展综合指标加权值比例的比值,其中,内蒙古-陕西、陕西-宁夏、宁夏-山西、山西-河南、河南-甘肃、甘肃-青海、青海-山东分别为0.84、1.45、0.84、1.08、1.19、1.77、1.02,满足适应性诊断准则。黄河流域初始水权分配的基尼系数为0.10,属于“空间均衡度很高”,满足空间均衡性诊断准则。黄河流域涉及省区不同行业的水权配置与行业发展的匹配度均超过0.90,属于“高度匹配”。同时,黄河流域经济、社会、生态效益优化函数对应的满意度分别达到0.946、0.943、1.000,黄河流域涉及省区的经济、社会、生态效益优化函数对应的满意度均超过0.90。结果表明,该方法能够有效破解流域初始水权分配难题。为保障流域初始水权分配方案的有效落实,必须强化水资源刚性约束和双控行动,提升流域水利科技创新能力,推进流域产业用水结构合理化与产业结构高级化。

基于知识图谱的流域初始水权分配方法研究进展

以2000-2021年Web of Science 3大引文数据库和中国知网收录的524篇流域初始水权分配研究文献为基础,利用Citespace软件对文献的作者研究机构与团队、关键词进行了可视化分析,并综述了流域初始水权分配方法的研究进展。结果表明:流域初始水权分配实质上是将流域多年平均水资源量(或某一水文频率下的天然径流量)作为流域用水总量控制指标,按照“流域区域行业”水权科层制分配模式,分配给流域内所辖各行政区及行业,以推进区域均衡协调发展与产业结构优化升级;在流域初始水权分配过程中,主要依据流域所辖各行政区的经济社会特征,统筹体现社会公平、经济效益、生态保护、风险控制等多维目标,明确水权分配原则,设计水权分配指标体系,建立基于分配模式的初始水权分配模型。指出今后亟须深入贯彻落实“以水定产”绿色发展理念,强化水资源刚性约束与双控行动,探索流域初始水权与产业结构优化适配模式。

主成分分析耦合集对分析的区域初始水权分配效果后评价

科学合理的初始水权分配效果后评价对于充分发挥市场在水资源高效利用与优化配置中的关键调节作用、促进水权交易具有重要意义。针对区域初始水权分配效果后评价中存在的指标体系定量赋权的客观性以及确定性与不确定性间的关联问题,采用主成分分析(PCA)法对指标赋权,并基于集对分析(SPA)理论,建立了PCA-SPA耦合的区域初始水权分配效果后评价方法。将该方法应用于滨州市初始水权分配效果后评价,结果表明:邹平市、无棣县和博兴县的初始水权分配效果为“优秀”,惠民县的初始水权分配效果为“良好”且升级到“优秀”的趋势较强,滨城区、沾化区和阳信县的初始水权分配效果为“一般”。

基于主成分分析耦合Copula函数的区域初始水权分配方法研究

科学合理的初始水权分配对充分发挥市场在水资源高效利用与优化配置中的关键调节作用、推进水权交易制度建设具有重大意义。针对区域初始水权分配中存在的多指标体系定量赋权的客观平衡和多元变量的随机性问题,采用主成分分析法(PCA)提取水权分配主成分因子,建立相互独立的水权分配关键指标体系;基于Copula函数建立PCA-Copula耦合的区域初始水权分配方法,定量确定水权分配综合权值。以新主成分因子作为随机变量,优选边缘分布线型,计算累计理论频率值,然后输入Copula函数,确定水权分配综合权值,归一化后得各计算区初始水权分配比例。计算过程简便清晰,能够实现客观指标赋权,克服多元变量随机性问题,具有较好适用性。将此方法应用于山东省邹平市初始水权分配研究中,结果表明:基于PCA-Copula耦合的2020年邹平市城镇片区、引黄灌区初始水权分配比例分别为0.432和0.568,而城镇片区、引黄灌区用水需求比例分别为0.402、0.598。各计算区的初始水权分配结果与邹平市该年实际用水需求情况基本一致,符合区域初始水权分配中公平性原则和可持续原则,计算结果具有一定的科学合理性。研究为促进区域水资源科学高效利用,指导节水型社会建设,保障区域供水水量安全及经济社会持续健康发展提供科学参考依据。

桑干河灌区初始水权分配及水市场构建

文章根据桑干河灌区农业水价综合改革项目区的情况,进行了灌区水资源配置、项目区农业灌溉初始水权分配、项目区户级农业灌溉水权配置等初始水权分配方案设计,设计了农业水价综合改革中灌区水市场、村级水市场、配套工程布置、明渠量水系统建设等水市场构建步骤,并提出了组织机构组建运行机制、责任分工、强化资金保障等水权交易的组织保障办法。

基于熵权TOPSIS模型的淠史杭灌区初始水权分配研究

为实现淠史杭灌区范围内各行政区域初始水权科学合理的分配,构建了基于公平性、高效性、可持续性和可调控性原则下的初始水权分配指标体系,运用熵权法计算各指标权重,通过TOPSIS模型确定各地区水权分配比例及其分配量。结果表明:6个较大权重指标中有3个(建成区绿化覆盖率、城市污水集中处理率、工业废水排放达标率)属于水权分配可持续性原则下的指标,说明区域水资源开发利用的可持续性对初始水权分配的贡献最为突出。

流域初始水权分配中强弱势群体间的演化博弈分析

将流域中的区域分成弱势群体和强势群体,建立弱势群体和强势群体间的演化博弈模型,分析各群体的复制动态和演化稳定策略,演化博弈系统的稳定性。研究表明,两群体间的演化博弈存在唯一的演化稳定策略:强势群体选择"放弃水权量q"策略,而弱势群体为了防止强势群体改变策略,必须总是选择"引发冲突"策略。根据演化稳定策略调整各区域的水权,可以有效化解初始水权分配中强弱势群体间的冲突,从而构造和谐有序的用水环境。提出从政策倾斜、经济补偿和生态补偿三方面保护弱势群体利益的相关建议。

基于AHP的流域初始水权分配方法及其应用实例

论文主要研究了流域初始水权分配问题。首先指出现行关于初始水权分配指标体系研究的两点不足,即:没有充分体现公平性和反映排污权的影响。在克服以上两点不足的基础上,从非效率性指标和效率性指标2个方面,重新构建了流域初始水权分配的评价指标体系。文章建立了流域初始水权分配的AH P层次分析模型,以黄河流域为例,引入排污权指标,具体研究了黄河流域初始水权分配的方案并对其进行了改进。

基于演化博弈的初始水权分配中的冲突分析

初始水权分配极易导致流域上下游、左右岸之间引发冲突。本文分析这种冲突存在的根源是因为部分区域分配的水权过多,而部分区域分配的水权过少。从而建立"水权过多区"群体和"水权过少区"群体间的演化博弈模型,并分析各群体的复制动态和演化稳定策略,以及演化博弈系统的稳定性,得到两个主要结论:如果"水权过少区"群体少分配的水权占其实际分配到的水权的比重较小时,博弈系统的演化稳定策略为:(不同意放弃Δq的水权,不暴发冲突);如果"水权过少区"群体少分配的水权占其实际分配到的水权的比重较大,超出其心理承受范围时,博弈系统的演化稳定策略为:(同意放弃Δq的水权,暴发冲突)。研究表明,根据演化稳定策略调整各区域的水权,可以有效化解初始水权分配中的冲突,从而构造和谐有序的用水环境。

双控行动下流域初始水权分配的多层递阶决策模型

以流域初始水权配置实践为导向,参考现有水权按照"流域-省区-市区-行业"层级结构进行初始配置的思路,在用水总量和用水强度控制的制度约束下,建立双控行动下流域初始水权分配的多层递阶决策模型,以模拟各个层面水权相关利益主体之间的民主协商及其上级层面行政仲裁过程,实现"流域-省区-市区-行业"层级结构的水权分配,充分兼顾分水的公平性与效率性,优化流域社会经济综合用水效益。在此基础上,提出多层递阶决策模型的迭代算法,对流域初始水权分配模型进行求解。并结合流域初始水权配置实践,验证多层递阶决策模型的可行性。研究方法的创新性体现为:一方面,构建的"流域-省区-市区-行业"层级结构的目标函数,有效保障了流域整体的国内生产总值最大化,体现了双控行动下流域分水的经济效益性。同时,有效保障了流域内各省区之间、各市区分水的协调满意度最大化,体现了用水总量控制约束下流域分水的社会公平性;另一方面,构建的"流域-省区-市区-行业"层级结构的约束条件,有效保障了各省区、各市区的配水比例与社会经济发展综合指数之间的匹配关系,提高了各省区之间、各市区之间的耦合协同发展效度,有效保障了双控行动下市区内各行业的用水目标达到预期的目标值,充分体现了流域内各省区、省区内各市区的经济社会发展需求以及市区内各行业的发展用水需求。从大凌河流域初始水权配置实践的多层递阶决策结果来看,流域社会经济综合效益的满意度达到0.993 4。其中内蒙古、辽宁、河北的水权分配比例分别为4.939%、93.731%、1.330%。与水利部试点方案进行对比分析可知,大凌河流域初始水权分配的多层递阶决策模型结果与水利部试点方案相吻合。

松辽流域初始水权分配政府预留水量研究

根据松辽流域特点和初始水权分配的需要,重点分析政府预留水量的确定原则,提出一种确定政府预留水量的双侧耦合分析方法,并分析和给出政府预留水量和水银行及储蓄量等成果;最后研究给出政府预留水量的动用原则和管理模式,以及政府预留水量管理办法。

格尔木河流域初始水权分配研究

介绍了格尔木河流域初始水权分配方案制定的有关情况,包括当地政府积极开展水权初始分配工作的背景,初始水权分配方案制定的原则、程序,初始水权分配方案的基本内容和落实水权分配方案存在的问题等。

基于综合集成研讨厅的初始水权分配决策支持系统体系研究

为了更好解决由于传统初始水权分配中现存的效率不足、无法兼顾各利益主体间的公平、配置方法存在局限性以及配套法律不完善等问题,引申出的一系列复杂决策问题,根据其求解的综合集成过程关注到对系统的需求,并制定出一种综合集成型决策支持系统,借鉴钱学森提出的解决复杂性巨系统问题的综合集成理论,构建初始水权分配综合集成研讨厅作为决策平台。

卫河流域初始水权分配方案研究

根据卫河流域特点和初始水权分配的需要,在摸清流域地表水资源的区域分布及特征前提下,界定了"已开发水权"和"待开发水权",研究提出了流域初始水权分配原则。在研究初始水权分配管理基本模式的基础上,按照"交易成本最小化"原理,推荐了卫河流域不同区域适宜的水权管理模式,并提出了落实初始水权分配方案的措施。

黄河流域初始水权分配的Pareto前沿求解

黄河"87分水方案"提出至今已逾20 a,在黄河流域的经济社会快速发展、优化算法和计算机技术极大进步的背景下,有必要对黄河流域的初始水权分配问题重新进行探讨。针对黄河流域九省区的初始水权分配问题,提出了初始水权分配应当遵循的原则及其量化函数,并抛弃处理多目标问题的传统加权法,而是应用NSGAⅡ算法计算其中4个原则的Pareto前沿,将黄河"87分水方案"与各种原则组合的Pareto前沿进行比较分析。最后,计算出对黄河"87分水方案"支配的方案集,并给出相应的推荐方案。结果表明:各项分配原则之间存在较大内在矛盾,且黄河"87分水方案"距这些原则的Pareto前沿仍有一定甚至较大距离。最终给出的推荐方案在各原则的表现上都较黄河"87分水方案"好。

江西流域初始水权分配研究的几点思考

介绍国内外有关初始水权分配研究概况，结合江西省水资源特性，提出开展该项研究工作的主要任务．

基于改进CRITIC法的梅州市韩江区域初始水权分配

水权初始分配是实行最严格水资源管理制度和推行水市场建设的关键,基于尊重历史现状、公平性、高效性和可持续利用性原则构建了初始水权多层次分配指标体系,针对评价指标体系存在显著的相关性对分配结果产生的不确定性问题,引入改进CRITIC法构造AHP-改进CRITIC法以减小相关性影响,该方法首先分别用AHP法和改进CRITIC法对准则层和指标层进行赋权,然后将两权重结合以消除单一赋权法的片面性,最后采用综合评价法确定初始水权分配权重,并将该方法用于梅州市内8个县区初始水权分配,与熵权法进行对比分析。结果表明,AHP-改进CRITIC法能有效减小指标间的相关性影响,提高了初始水权分配结果的合理性。

关于初始水权分配方法的探讨

水源是人类生存之基。然而随着近年来我国经济的高速发展和人口的不断增长,对水资源的需求量及其质量有了更高的要求,导致我国水资源供需矛盾加剧,且水质污染加剧了水资源短缺矛盾。同时传统的水资源配置模式已然不能适应当前社会经济的日益发展,故水资源合理利用已成问题。就我国当前存在的水资源缺乏和配置模式不合理等问题,建立水权市场是其最重要的解决办法,而其关键是对初始水权的界定,从而达到对各行政区域之间的初始水权进行合理分配的目的。在我国,建立健全水权制度是实现可持续发展的重要内容之一,而其重点是完善初始水权分配制度。由于初始水权分配涉及到地域、水量、社会等多个复杂因素,故对其进行单纯的分配难以达成目的。因此,探讨流域初始水权由单一目标模型向多目标多模型分配方法的发展,综合考虑初始水权的分配原则、指标层和目标层等,并结合不确定性和模糊优化模型,建立数学模型,并展望初始水权分配未来研究方向。

淮河流域初始水权分配实践研究

建立水权管理制度是流域水资源管理的发展趋势,初始水权分配是实施水权管理的首要前提。通过建立子和谐度函数对基本用水保障、生态用水保障、尊重历史与现状、公平性、高效性、可持续发展、权利与义务相结合7项初始水权分配原则进行量化描述,耦合各子和谐度函数,构建多准则初始水权分配模型,通过快速和谐搜索算法求解系统和谐度最大的一组作为分配结果。多准则初始水权分配模型应用于淮河流域实践的结果表明,通过数学函数量化各分配原则,该模型物理意义明确,分配结果较为合理。通过引入入河污染物限排惩罚函数,该模型实现了水资源量维和质维的统一,并从时间维度上量化了可持续发展原则,聚集了多种分配模式的优点。

县域农业初始水权分配方法初探

水资源是人类赖以生存和发展不可缺少的物质资源。初始水权分配是水资源市场化分配的基本条件。农业初始水权分配事关"三农"发展和初始水权分配成败。本文提出县域农业初始水权分配的方法,并进行了验证。