水资源系统分析基础详解

④存储论：用于研究为保证系统有效运转所需存储的资源费
用最少的规律。
⑤决策论：用于根据系统提供的状态信息，可能选取的策略，
以及采取这些策略对系统状态和目标所产生的影响进行综合
研究，以便按照某种准则来选取最优策略。
⑥对策论：又称博弈论，是用数学的方法来研究有利害冲突
的双方或多方，在竞争的活动中，制胜另一方的最有策略。

⑵模拟模型

在水资源规划和管理中，对决策方案使用大规模的模拟 模型，以逼真地反映系统动态过程和检查水文系列的代表性。 常用的水文系列通常有两种：实测水文系列和由人工产 生的径流、降雨系列。前者用来再现在已发生过的水文样本

情况下，系统动态过程和结果；后者是根据水文统计特性，
预测系统的动态过程和期望结果及偏离。
论、信息论等；
70年代到80年代，系统科学的发展主要是系统
自组织理论的建立；
80年代以来，非线性科学和复杂性研究
3）系统工程 研究的技术内容： （1） 运筹学：运筹学所要研究的问题是在环境约束条件下，
应用辩证的方法，对系统进行全面规划、统筹兼顾，使系统所 追求的服务目标达到最优。主要分支如下：
⑶ 序列模型
当选定系统的规划方案后，一般要用序列规划模型方案 的最优化开发方案作出进度安排。序列模型多采用0-1规划或
混合规划模型。
4.1.3水资源系统工程的应用

与国外相比，或与国内一些技术先进的部门相比，水资源系统工程的研
究和应用还存在着一定的差距，主要表现在： ⑴起点晚



4）基本方法
在水资源系统分析中常用的数学方法有：
⑴回归分析法：包括一元线性回归、多元回归、非线性回归、
统计和预测模型的某些特征变量。
⑵投入产出分析法：根据地方经济均衡发展的需要，作出投
入产出表，确定各部门发展水平，提出相应的需水指标，为
水资源规划和分析提供宏观决策的依据。
⑶最优化技术
⑹ 研究成果的实施
4.1.2水资源系统分析及方法
水资源系统分析就是系统工程的观点、思维逻辑和分析方法
在水资源领域中的应用。
水资源系统的特点： 1）系统 多为自然系统和人工系统相结合的复合系统。 2）目标 多目标系统
3）模型结构
常采用分解模型，进行多层次的多级优化。
目前水资源规划中应用较多的是线性规划、非线性规划、
网络技术，以及排队论、决策论等。
⑷模拟分析法
在水资源规划和管理中，分为两类：①数学物理方法， 即在模拟中，根据物理过程，如地面径流、地下径流、降雨 入渗、工业、作物需水等过程，建立一套理论公式和基本模 块，应用计算机技术进行模拟计算；②统计技术，应用时间 序列方法对降雨、径流等过程进行随机模拟。
⑵水资源系统分析人员不足
一个水资源分析人员应具有： ①即懂得地表水，又懂得地下水—也就是说应具有工程水文学、随机水
文学、水文地质学和地下水动力学，以及气象学的基础知识。

②应把水质和水量统一起来考虑—即要有水化学、环境水利学和生态环 境学的基础知识。

③即懂得工程技术，又懂得经济分析—即要有水工建筑、农田水利、水
①规划论：研究系统资源的合理分配、调度或系统最优设计等；
它包括线性规划、非线性规划、整数规划和动态规划等。
②网络技术：在图论和数理统计的基础上应用网络分析的方法，
对系统的各项工作进行分析、预测和调整，以使系统准求的目 标达到最优。目前广泛用于系统的计划和管理组织工作。
③排队论：研究公用服务系统
5）模型系统
在水资源规划中，根据工作阶段的不同，其模型系统常需包
括以下3中类型：
⑴筛选模型
筛选模型主要应用最优化技术，以减少工作量，又不使 较好的方案遗漏。 原因是：由于规划期限较长、因素复杂、变量较多，导 致计算时段的划分不能过短，否则将使优化模型过分庞大和 复杂，耗费较多机时和计算费用。但是，由于暴雨洪水等控 制量的瞬时性，又要求时段不能太长，否则将不能真实地描 述该方案下系统的动态过程。
②在无实测记录的情况下，也可用模拟模型进行相互验证。
⑷灵敏度分析 通常用改变模型的输入变量和有关的参数值，观察和研究
变化对输出结果的影响，以判断可行方案的稳定性。
⑸系统可行方案的综合评价
是利用模型计算的结果和各种分析资料，对比可行
方案的利弊得失，从系统的整体观点出发，进行综
合分析，优选出满意的方案。
4.2线性规划及在水资源中的应用
4.2.1线性规划模型的基本形式
利经济和水法等基础知识。 ④ 要熟习计算机和系统分析方法—即要有熟练掌握算法语言和使用计算

机的能力，以及有关系统工程的基础知识。
⑶原始资源和数据系统不够，精度较低，没有有效的建立水
资源数据和计算机网络。
⑷认识水平不一致
系统分析是决策分析的有力工具，但不能替代决策者进 行决策。而一个问题的决策成败，不仅与系统分析的定量结 果有关，还与决策者的经验知识有关。
第四章
水资源系统分析基础
4.1水资源系统工程的概念和方法
4.1.1系统、系统科学和系统工程
1)系统
系统的定义：由相互作用和相互依赖的若干组成
部分结合而成的具有特定功能的整体。
系统的分类？ 系统的特征：①系统性；②关联性；③系统的目
的性；④环境的适应性。
2）系统科学
早期的系统科学理论：系统论、运筹论、控制
⑦ 仿真技术：用模型论的方法对系统的状态和过程进行逼真
的描述，以反Байду номын сангаас系统活动的全过程。
（2）控制论
新的综合性学科，是自动控制、电子计算机、
无线电通信与神经生理学、数学等学科相互渗
透的产物，是研究各种控制系统的控制规律的 学科。
（3）信息论 研究信息的采集、传递、变换和存储的学科。
4）系统分析
用系统论的观点进行寻优决策，是运筹学在各个学科领
域的应用和发展。
系统分析的步骤： ⑴问题的确立
系统建立后，对所确立的问题必须明确三大要素：
①目标 ②可行决策 ③ 约束条件：反映系统与其所处环境的联系的制约关系。
⑵建立模型
⑶模型的求解和验证
验证方法：①再现过去的历史过程，与实际记录相对照；