基于纳污能力控制的省区初始排污权ITSP配置模型

省区初始排污权配置具有多阶段性、复杂性及不确定性特征。面向水功能区限制纳污红线约束,根据省区初始排污权配置的基本假设,引入区间数和随机数来描述不确定性信息,以因省区初始排污权配置产生的经济效益为第1个阶段,以因承担减排责任而可能产生的治污损失为第2个阶段,设计实现流域经济效益最优的目标函数,并以配置结果能够体现社会效益、生态环境效益和社会经济发展连续性为约束条件,构建基于纳污能力控制的省区初始排污权区间两阶段随机规划(ITSP)配置模型,分水污染物类别确定不同减排情形下的省区初始排污权配置方案。在三种减排情形下,2020年太湖流域各省区的初始排污权配置结果表明:1江苏省、浙江省和上海市的COD初始排污权配置区间量没有明显变化,其NH3-N和TP初始排污权配置区间量总体呈上升或递增趋势;2太湖流域各省区因初始排污权的配置产生的总体经济效益最优区间数分别为[335.35,399.75]亿元、[336.63,401.11]亿元和[339.08,402.74]亿元,最优区间数的下限值、上限值及期望值总体呈上升或递增趋势。分类确定不同减排情形下的配置方案,并提出方案实施的政策建议,为排污权配置决策提供更为准确的决策空间。     

基于双层优化模型的流域初始二维水权耦合配置

结合新时期我国实行的最严格水资源管理制度,基于用水总量控制、用水效率控制、水功能区限制纳污三条红线控制约束条件,将流域初始取水权与排污权作为研究对象,根据流域初始水权配置的主从递阶思想,构建流域初始二维水权耦合配置的双层优化模型,实现流域初始取水权与排污权在不同区域及其不同部门之间的合理配置。从经济角度体现流域整体的经济效益最大化,从社会角度体现流域内区域之间的协调发展,从生态角度体现流域允许最大水污染物排放总量的严格控制。最终,实现流域初始水权配置中社会、经济以及生态目标的集成化,水资源数量与质量的相统一,提高流域内不同区域不同用水部门的用水效率、水污染物排放绩效,消除流域内不同区域之间的用水矛盾、水污染物排放冲突。并基于交互式决策理论,提出基于满意度的主从递阶交互式迭代算法对流域初始水权配置模型进行求解。结合案例分析,进一步验证了模型的有效性与算法的可行性。     

流域初始水权分配研究进展

当前我国水资源存在短缺和使用效率低下等问题,其最核心的解决办法就是建立水权市场,而其中的关键在于界定初始水权。通过界定初始水权,在各流域行政区域之间合理地分配。简要介绍了流域初始水权分配的最新研究进展和动态,主要包括分配原则、分配指标体系、分配方法和分配机制等方面。对这些研究进行了评述并且指出了存在的问题。由于水资源分配的特殊性,涉及到水量、水质和其它一些因素,单纯的分配水权难以获得成功。在此基础上,探讨了流域初始水权分配的未来研究方向,即在考虑到了水权、排污权和林权等集成的基础上,综合考虑初始水权分配的原则、指标体系和机制等,并且在分配方法上由单一目标模型向多目标模型发展,不确定性和模糊优化模型是未来流域水资源分配模型的发展方向。     

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     

汉江流域水权初始配置模型研究

水权管理的关键和难点是水权的初始分配。做好初始水权的分配,能够促进水资源的优化配置,达到以水资源的可持续利用支持国民经济和社会的可持续发展。根据水权初始分配有效性、公平性、可持续性发展的原则,分析了水权初始分配的主要影响因素,主要是经济发展、用水效益、平均分水、现状用水、水源地优先、生态环境以及社会发展;构建了水权初始分配的层次结构图;采用多目标半结构性模糊优选模型研究流域水权初始分配,该模型根据人的经验知识量化原理确定定性指标的相对优属度和各指标的目标权重,为确保模型的实用性,目标值重要性比较时采取了专家咨询手段;定量指标则根据实际情况采用越大越优型的相对优属度公式或越小越优型相对优属度公式。     

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。     

基于综合集成研讨厅的流域初始水权分配群决策研究

针对传统的流域初始水权分配中存在的问题,提出将初始水权分配中的各利益相关群体引入到分配决策中来,以多利益相关主体参与的群体决策替代传统的水资源配置中单纯地"技术经济寻优",有利于减少初始水权分配中的矛盾和冲突.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,构建了流域初始水权分配群决策的平台--流域初始水权分配综合集成研讨厅,并在此基础上讨论了初始水权分配群决策的有关模型.实例分析的结果表明,本文提出的理论是可行的,并且有利于提高多利益主体对初始水权分配的综合满意度.     

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、...     

基于最严格水资源管理制度的初始水权分配研究

实行最严格水资源管理制度是2011年中央一号文件明确要求的内容。在分析最严格水资源管理初始水权分配内涵的基础上,首次以水资源管理“三条红线”为准则,构建了包含目标层、准则层、指标层及方案层4个层次结构的初始水权分配指标体系,建立了最严格水资源管理初始水权分配的投影寻踪模型,并采用量子遗传算法优化投影指标函数,以模型计算出的最佳投影值作为初始水权分配的分水比例。最后,以南水北调东线一期工程为例,将本文所建立的模型用来分配该工程净增加供水量的初始调水量。结果表明:该指标体系和模型具有一定的可操作性及有效性。     

中国水权配置效率分析

基于整个社会的视角,对水权交易效率进行公理化分析,为水权交易的深入研究奠定基础.首先,提出分析的假设条件,定义水权配置效率,该效率满足完备性、传递性公理.其次,定义水权边际价值、总价值,提出水权边际价值递减规律.再次,给出水权配置的帕累托最优定义,提出帕累托最优时水权配置状态的定理,并论证水权的帕累托配置是稳定的水权配置状态.根据极限理论,给出水权配置序列收敛于帕累托最优配置的定义,论证了在现实水权信息不对称的情况下,只有通过水权交易重新配置水权才能逼近水权配置的最优状态--帕累托配置,而依靠行政配置无法实现.最后,采用本文理论分析我国水权交易现状,指出由于我国目前水权交易成本过高,水权配置向帕累托逼近的速度慢,水权配置无法达到帕累托最优.随着我国水权交易制度的日趋完善,水权配置将达到帕累托最优,从而实现水资源的充分利用.     

基于纳污红线的河流排污权优化分配模型

实行水功能区限制纳污红线的水资源管理制度,在理论和实践中必须要建立河流污染物总量控制管理制度,而实行污染物总量控制,首先要确定河流排污权的初始分配方案。结合我国现行流域水功能区划成果,以水功能区作为排污权初始分配主体开展排污权分配研究,提出由河流环境保护部门确定河流总体排污权,首先通过纵向配置将排污权分配给水功能区,然后通过横向配置将初始排污权分配给排污者的一种纵向加横向分配模式。以资源分配的公平性和效率为管理目标,并以污染物总量控制、浓度控制、企业生产连续性等为约束条件,建立了河流排污权多目标分配优化模型。最后利用多目标演化算法对算例进行了求解,验证了方法的可行性,且此分配方式所获得的环境节余容量最大     

水资源所有权问题研究

我国水资源短缺和水污染问题严重,最根本的原因是水资源产权制度尤其是水资源所有权制度不合理。从水资源配置的效率与公平角度,依据产权经济学理论,对水资源所有权及其分配问题进行了探讨：对水资源所有者产权与他物权,江河湖泊等水体所有权和水体所蕴含水资源所有权进行了区分;以水资源是社会成员生存与发展的自然物质基础、水资源的竞用性和水资源自然供给的区域性为依据,探讨了江河、湖泊等水体水资源所有权的权属界定,水资源所有权在社会成员间的合理分配,国家与水资源所有权的关系和国家拥有的水资源所有权的性质;最后提出了既能保障社会成员生存与发展权利,又能实现资源配置效率与公平的以社会成员所有为主的水资源所有制。     

水资源优化配置理论发展研究

水资源的合理配置是确保社会经济可持续发展的根本保障 ,本文对水资源优化配置的主要理论进行了较为深入的分析 ,研究表明可持续发展的水资源优化配置是水资源优化配置的理想模式 ,也是水资源优化配置理论的发展方向     

基于灰关联熵的汉江中下游地区水资源分配模型和方法研究

南水北调中线工程从丹江口水库调走部分水量，汉江中下游河道水量减少，水位降低，势必会改变汉江中下游干流供水区的水资源供需关系和生态环境条件，加剧该地区日趋严重的水资源供需矛盾，对该地区社会经济发展产生重要影响。在分析汉江中下游地区河道内生态用水、河道外社会用水的基础上，根据灰色系统理论，把灰关联度和灰关联熵结合起来，建立了基于灰关联熵的水资源分配模型，最终得到了该地区水资源利用的满意方案，对维持汉江中下游地区河道生态良性循环，保障社会经济的可持续发展提供了重要依据。     

西太湖区域水环境容量分配及水质可控目标研究

西太湖流域产业、人口集聚,水环境污染一直以来是该区域经济可持续发展的制约因素之一,利用2010年的监测数据对西太湖主要入湖河流及湖体的水环境状况进行了分析,通过对研究区域工业点源、城镇和农村生活源、农田面源和畜禽水产污染源排污的分布情况调查,并计算了入河污染物量;利用构建的西太湖区域水量水质数学模型,估算了区域水环境容量,依据水环境功能区的水质目标与水域面积分配到了各市/区,在充分调查现有与规划的各类型污染源总量控制工程措施的基础上,量化出具有空间分布的流域污染削减率,并提出水质可控目标。结果表明:太湖湖体受总氮污染影响总体水质劣于Ⅴ类,研究区域主要入湖河流基本处于Ⅳ类,氨氮超标最严重;进入水体的COD为25 410.2 t/a,氨氮2 795.4 t/a,总氮4 646.4 t/a,总磷313.8 t/a,其中城镇生活源污染物入河量所占的比例最大,各类污染物均在35%~50%,尤以宜兴市和常州武进区负荷较大;各控制单元进入水体的污染物量基本都超过了水环境容量,近期各市/区COD、氨氮、总氮和总磷的削减率分别为8.0%~56.0%,8.0%~62.1%,6.0%~41.8%,8.0%~59.9%,远期污染物削减率更高;最终通过模型推算,定出西太湖湖体各污染因子的可控目标,2015年,COD、氨氮、总氮和总磷分别为4.50、0.80、3.50和0.08 mg/L,2020年进一步达到4.50、0.60、3.00和0.07 mg/L,为西太湖总量控制提供科学依据。     

水市场双边叫价贝叶斯博弈模型及机制设计研究

通过水权交易提高水资源的使用效率和配置效率,实现水资源最优配置。水权和水市场理论研究是水资源可持续利用的重要研究课题,而水权交易模型是水市场理论与实践中水权交易的核心。针对水权交易市场最常见的双边交易,采用双边拍卖的交易模式,通过对水权交易市场的双边交易进行描述分析,建立了水权交易买卖双方叫价拍卖的不完全信息博弈模型,给出双方叫价拍卖的机制设计。该机制具有有效性和激励相容性,最后给出算例。     

基于GIS和PSR的江苏省水土流失易发区划分研究

水土流失易发区划分是新一轮水土保持规划的现实需要。基于PSR概念模型,选取12个指标建立评价指标体系,并采用改进的层次分析法求得指标权重,通过多级加权求和,对江苏省平原区进行水土流失易发区划分评价。该方法以250m×250m栅格为单元,借助GIS的空间分析功能制作各层次指标的空间分布图,并分别从压力、状态、响应3个子层次和综合目标层进行评价分析。结果表明:全省平原区水土流失压力分布较为普遍,Ⅲ级及以上压力区域占全省总面积的40.75%;Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级易发区域面积分别为10.12%、42.90%、25.73%和1.24%,无Ⅴ级易发区域;最终划定江苏省水土流失易发区面积约占全省总面积的26.97%。具有现状数据的评价单元划分结果与实际情况较一致,说明水土流失易发区划分结果能基本反映江苏省水土流失特点和状况,可作为江苏省水土保持规划的重要依据。