摘要：将系统动力学方法应用于区域水资源可持续利用研究，结合河南省实际情况，在宏观调控的基础上，建立了河南省水资源的系统动力学模型，涉及到全省整个区域的经济、社会、人口、环境等诸多因素，通过计算机仿真模拟，预测了未来水资源的需求状况，改善了水环境的严峻形式，提出了较为合理的水资源配置方案，为河南省实现可持续发展提供了科学依据。
关键词：水资源；系统动力学；反馈回路；可持续利用
 The water resource sustainable utilization of Henan province based on system dynamics
Abstract：Take system dynamics as the method research the regional sustainable use of water resources, in combination with the actual situation in Henan Province,based on the macro-control establishes the water resources system dynamics model of Henan province which involved in the entire region to the economic, social , population, environment, and many other factors, through computer simulation predicting the demand for water resources, improving the autere situation of water environment, proposing a more reasonable allocation of water resources which provides scientific basis for realizing the sustainable development of Henan Province.
Keyword: water resources; system dynamics; feedback loop; sustainable utilization
 
随着可持续发展理论的不断深入和完善，水资源可持续利用理论也得到不断发展。实现水资源的可持续利用就是为社会的发展形成一个必须的、持续的和稳定的支持系统^[1]，自20世纪90年代以来，国内外在水资源可持续利用研究方面已经取得一些成果，但由于水问题的复杂性，使得对水资源可持续利用的理论和应用研究还远远满足不了社会发展的需要^[2]，尤其是在如何实现水资源可持续利用的定量化而使其结果具有可衡量性和可操作性方面。
系统动力学是利用系统结构、各环节的因果关系和反馈回路的综合模型，通过计算机仿真的方法来求解系统性能的一种方法，擅长解决具有动态性、反馈性以及可控制性等特点的复杂问题^[3]，本文就借助系统动力学理论来研究预测河南省的水资源发展趋势，分析水资源紧缺程度，并制定满足水资源要求，保护环境又支持经济高速发展最佳方案。
1 河南省水资源利用现状
河南省全省多年平均水资源量405亿m³，居全国各省区第19位，人均占有量约440m³，耕地亩均占有量约405m³，为全国平均水平的1/5，是我国严重缺水省份之一。河南省水资源分布不均的特性与地区经济发展的需水量很不协调，地表径流少，保证程度差，主要靠开采地下水供水，导致浅层地下水开发利用率很高^[4]。
河南省的水资源问题已经成为制约全省经济发展的重要因素。现状水平年河南省大部分地区供水不能满足需水的要求，为保证城市用水和工业用水只有挤占农业用水、超采地下水和牺牲环境用水，导致城乡供水矛盾加大、地下水超量开采、水体污染严重等一系列问题。现状各城市生活工业总用水量为20.77亿m³，其中地下水供水量为12.56亿m³，占60%以上，地下水超采量7.87亿m³，超采量占地下水开采量的65%。2005年全省19个大中型水库中16个水质较好，2个水库仅可作为农灌用水，1个水库水质劣于Ⅴ类，丧失供水功能。
2 水资源系统动力学模型
水资源系统是一个具有动态复杂性的开放系统^[5]，在建立水资源的系统动力学模型时，不仅要考虑水资源系统本身的各个组成因素，还必须要考虑社会、经济、科学与技术、资源与环境等系统的交叉反馈作用。
2.1 模型结构
系统动力学认为，系统中动态产生的原因是系统的关键，模型边界所包围组成部分可以很少，但必须能解释边界内发生的系统行为。针对研究问题的需要，建立水资源系统模型的基本原则是将对水资源因子有直接影响关系的因素划分在边界之内。
河南省水资源可持续利用模型是一个高阶的、非线性的和多回路的反馈系统，运用美国Ventana公司开发的专用系统动力学软件包Vensim软件建立系统模型，该软件是一个可视化的建模工具，可以对系统动力学模型进行构思、模拟、分析和优化^[6]，它以计算机仿真技术为手段采用差分法作出最终的计算结果，河南省水资源系统动力学模型包括工业、农业、生活、污染、第三产业等五个子系统，模拟时段为2000~2030年，步长为1年，具体模型结构见图1。

图1 河南省水资源系统模型结构图
Fig.1 The structure of water resources system model in Henan province
2.3 反馈回路分析
明确系统反馈结构及其因果关系链，然后把他们连接在一起形成反馈回路，系统动力学中的反馈回路都是闭合回路，且界限也是封闭的^[7]，在图1中，其主要反馈回路为（回路中表示引起指标的增加；表示引起指标的减少）：
⑴ 工业用水反馈回路：工业供水量工业供水紧张程度工业产值增长速度工业总产值供水事业投资供水能力增加可持续利用水资源量工业供水量；
⑵ 农业用水反馈回路：农业供水量农业供水紧张程度农业总产值农业供水事业投资节水能力农业用水定额

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