基于GSR理论的省区初始水权量质耦合配置模型研究

面向最严格水资源管理制度的约束,省区初始水权配置过程必须考虑水质对水量配置的叠加耦合制约,同时也要考虑用水效率对水量和水质的影响。本文以政府强互惠(GSR)理论为基础,借鉴二维初始水权配置理念,基于耦合的视角,结合区间数理论,利用强互惠者政府方在省区初始水权配置系统中的特殊地位和作用,通过"奖优罚劣"的强互惠措施设计,将水质影响叠加耦合到水量配置,构建基于GSR理论的省区初始水权量质耦合配置模型。以太湖流域为例进行案例分析,获得不同约束情景和减排情形下的2020年太湖流域9种省区初始水权量质耦合配置方案,研究结果表明:①在相同用水效率约束情景下,在受到减排情形h=1,2,3的影响时,江苏省和上海市的初始水权配置区间量随着减排责任的减少而增加,浙江省的配置区间量随着减排责任的减少而减少;②与仅考虑水量或用水效率约束的省区初始水量权的配置结果相比,将水质耦合到水量配置的影响是江苏省和上海市的初始水权配置区间量的折减,浙江省配置区间量的增加,以奖励浙江省的减排行为,同时,分情景分情形以区间数的形式给出省区初始水权量质耦合配置结果,更适应最严格水资源管理制度的要求。

基于奖优罚劣的省区初始水权优化配置

针对我国最严格水资源管理制度要求,研究省区初始水权优化配置模型。首先,基于流域经济效益、省区排污权协调性等建立目标函数,根据流域排污总量构建约束条件,建立多目标省区初始排污权免费分配模型;其次,将排污权嵌入初始水量权配置中,根据奖优罚劣机制构建省区初始水权配置模型;最后,以太湖流域为研究背景进行实证研究。结果表明:太湖流域规划年2030年在75%来水频率下,基于流域可分配初始水权总量为363.3亿m^3和排污量为54.46亿m^3的限制,江苏、浙江和上海初始水权配置量分别为135.19亿m^3,129.21亿m^3和98.89亿m^3。本文的模型通过奖优罚劣函数,把超标或未超标排污的外部性内化到水量分配上,实现了水量权与排污权分配的统一,可为其它流域开展同类研究提供借鉴。

基于双子系统协调耦合的流域初始水权配置模型

省区初始水权和流域级政府预留水量是流域初始水权的重要组成部分,研究省区初始水权配置子系统和政府预留水量配置子系统之间的耦合协调性是提高流域水资源利用效率的重要途径。面向最严格水资源管理制度要求,建立基于"三条红线"的耦合协调性判别准则,针对省区初始水权和流域级政府预留水量的配置方案,分别从水量、水质和用水效率视角判别两者之间的耦合协调性;针对未能通过耦合协调性判别的情形,提出调整两个子系统配置方案的方法,并重新进行判别,直至配置方案通过耦合协调性判别,从而获得流域初始水权配置推荐方案;最后,针对太湖流域进行实证研究。结果表明模型和算法具有可行性和有效性,可为其它流域开展同类研究提供借鉴。