《水资源优化配置理论及应用案例》指导下计算机技术在水资源优化配置中的应用

水资源是人类生存发展的重要资源，对人类生命健康、生产生活都具有重要作用。随着人类对水资源开发的不断深入，如何更好地分配、利用水资源已成为社会发展的主题，于是人们将计算机技术引入水资源的监测与优化配置过程中，利用算法构建水资源优化配置模型与系统。《水资源优化配置理论及应用案例》系统阐述构建水资源优化配置模型以及求解的具体方法，为相关从业人员与科研人员提供参考。

该书前言部分简单介绍水资源优化配置这一课题研究的背景、现状、意义和研究内容、技术路线。第一章基于南水北调中线工程分析河南受水区的水资源状况与供用水现状；第二章介绍水资源系统动力学特征分析方法；第三章对河南受水区的水资源系统动力学特征进行分析；第四章构建复杂系统水文资源要素預测模型；第五章以郑州为例，研究城市生态环境需水量与评价指标体系；第六章介绍复杂系统水资源合理配置的内涵、原则及机理；第七章构建复杂水资源系统多目标优化配置模型并进行求解；第八章根据模型对河南受水区的水资源配置模型进行优化设计；第九章介绍郑州水资源调配方案的设计；第十章阐述南水北调水价形成机制；第十一章提出构建南水北调工程河南段水资源优化利用与管理决策系统，阐述了其构建思路与总体框架。

我国水资源短缺的问题由来已久，近现代以来，通过兴修水利对全国范围的水资源进行重新分配、调整，如南水北调工程、三峡工程以及鄂北水资源调配工程、西藏满拉水利枢纽工程等，都是我国人为调配水资源所采取的重要工程措施。这种针对特定流域或区域而建设的工程可有效提高水资源的配置效率，从而提高用水效率。在整个调配过程中，计算机技术的应用十分普遍，人们利用计算机技术实现对水资源的监测、评价，并构建水资源配置模型，此外，人们还利用计算机技术计算、确定水价，实现对水资源配置的全面管理，为区域供用水管理提供数据参考。具体来看，计算机技术在水资源优化配置中发挥的作用表现如下。

第一，利用计算机技术对水资源进行监测。水资源的监测主要包括水质监测、水体变化监测，如水体中成分含量、水质污染情况等，监测结果可为区域居民生活用水提供安全保障。在进行水质监测时，主要利用计算机技术构建水资源监测系统来实现自动化监测，如在监测水体成分含量时可通过传感器连接计算机系统终端的方式进行监测，监测数据可通过计算机网络进行高效传输，这些数据被存储在数据库中，可进行检索、处理分析，为相关部门或人员进行水质评估提供参考。水体变化监测则包括水位波动变化、泥沙含量以及降水量等，根据水位、降水量等数据可实现对区域未来一段时间内水资源的预测，从而为科学调配水资源提供参考。在实际监测过程中，常利用计算机模拟技术构建水资源预测模型，根据测定数据科学计算未来水位，并对异常水位、水质进行预警。

第二，利用计算机技术实现水资源优化配置。现今人们主要采取计算机算法来实现水资源的合理分配与利用，如基于遗传算法的水资源优化配置方法，可综合考虑区域政府在区域产业结构、居民生活用水、生产用水以及生态环境方面，建设集经济、生态与社会效益目标于一体的水资源优化配置方案。参考各变量相关关系，人们可构建关于居民基本生活用水的最小化目标函数、区域生产用水最小化目标函数以及生态用水最小化目标函数，利用遗传算法可对多目标函数进行求解，获得最优化求解结果，政府可根据此结果对当地不同产业、不同区域的供用水量进行规划配置，从而实现水资源的优化配置，缓解区域水资源供需矛盾，如此便可有效提高区域水资源利用效率，推动水资源规划配置走可持续发展道路。

第三，利用计算机技术完成水资源定价与收费工作。现今我国主要采取阶梯式水价机制，通过制定严格的征收标准来对社会用水进行限制，缓解水资源浪费、水质污染严重的问题。在水价核定过程中，计算机信息技术与大数据技术的作用十分突出，如市政部门可以利用计算机系统搜集居民用水量等数据，结合水企制水、输配成本等，合理制定水价。在进行水资源收费时，也常利用基于计算机技术构建的自来水收费系统进行用水统计与价格计算，整个收费系统通过计算机网络与银行业务系统、建筑智慧水电管理系统相连接，可实现对居民用水计价收费的智能化管理，水资源定价与收费会更加便捷、高效，也为控制居民用水量提供了参考，间接促进了区域供水量调整，推动了水资源的优化配置。

总之，计算机技术在水资源优化配置中发挥了重要作用，为城市供水安全提供了保障，也为推动社会经济发展提供了助力。未来应加强计算机技术在水资源优化配置中的应用，使水资源配置工作更加公平、高效。

作者简介：石新宇（１９７５—），男，山西汾西人，临汾职业技术学院实验师，研究方向为计算机与网络技术