浅谈水文规划的系统性

焦小亮　毛改姓

摘要：现代科学技术的发展已从简单转向复杂，科研的思想也从公理论走向模型论。系统性的研究已成为一种趋势。水文规划是一项综合性的科学技术应用，具有很大的开放性和复杂性。系统性的研究水文规划已成必然的趋势，而在实际的实施中，关键的难题在于定性与定量之间关系的处理。定性到定量的转化可以通过数学模型的建立，把计算机强大的运行能力和人的智力、经验进行结合，最终达到优化来实现。而在处理非经济问题时则需要一定的“定性”来进行战略性的指导。

关键词：水文规划；系统性；定性；定量

现在科学的发展进入了新阶段；科学进步的动力从科学家个人的好奇、理想、努力，转变成由政府资助的大规模集体合作。科学发展与技术的发展，互相刺激、推动，形成几乎不可分的紧凑反馈关系。科学、技术以及社会之间出现了强大的互相影响，因此导致科技工作者在不同的层面的强烈竞争，以及对社会资源的全面需求和依赖。从科学发展的趋势中，我们可以看出，科学研究越来越复杂，这就要求我们系统性地看待问题，进而能将实际工作做的更合理，更有效。

水文规划是以水资源利用、调配为对象，在一定区域内为开发水资源、防治水患、保护生态系统、提高水资源综合利用效率而制定的总体措施计划与安排。其目的是合理评价、分配和调度水资源，支持经济社会发展，改善自然生态环境，以做到有计划的开发利用水资源，并达到水资源开发、经济社会发展及生态环境保护相互协调。所以，水文规划的综合性是很强的，是现代科研思想的一种体现。在这个水文规划的综合系统中，关键是水资源的开发和社会经济发展之间的定量问题以及如何对待生态环境的。对于此，本人有以下的看法；

1.水文规划系统中从定性到定量

对于水文规划这一门与国民经济有关的工作，它的难点就是在评价社会经济方面如定量的问题，即如何从定性的研究转化成定量的计算。而所谓“定性”，就是在我们认识和解决一个问题时，首先对它有一个感性认识。感性认识来自人从社会实践中感悟到的经验知识，是人接触到一个新鲜事物以后在大脑中形象思维的结果。当我们对这个事物的经验知识积累得多了，就可能对事物的整体形成一个初步的理论框架或体系。这个“定性”的认识是处理复杂问题的前提。有了这个正确的定性的理论框架，我们就可以用科学方法进行结构化处理，将一个高度复杂的非线性问题，逼近有序的结构化，然后利用现代数学设计数学模型。

数学模型的建立有以下几个步骤；（1）、了解问题的实际背景，明确建模的目的，收集掌握必要的数据资料。例如在实际的水文规划中，水资源量和质的计算和评估、水资源供需平衡分析与水量科学分配、社会发展规模以及经济结构调整与发展速度的确定等等项目。同时与水资源有关的社会发展资料、水文气象资料、地质资料、水资源开发利用资料以及地形地貌资料等。（2）、在明确建模目的，掌握必要资料的基础上，通过对资料的分析计算，找出起主要作用的因素，经必要的精炼、简化，提出若干符合客观实际的假设。（3）、在所作假设的基础上，利用适当的数学工具去刻划各变量之间的关系，建立相应的数学结构。对于模型的假设和结构的建立可以利用基本的数学模型和已有的研究实际课题的模型。例如基本数学工具模型：初等模型、微分方程模型、差分方程模型、优化模型。已有课题模型：人口模型、生态系统模型、交通流模型、经济模型等。也可以在原有的基础上，结合实际情况建立新的模型。（4）、模型求解。在难以得出解析解时，可适当地借助计算机求出数值解。例如Matlab、Lindo、Lingod等数学处理软件。（5）、模型的分析与检验。

实体信息（数据）——假设——建模——求解——验证——应用

（如果验证不符合实际，可以从新假设，接着进行。）

模型的设计及其计算过程是一种严密的数理推理，是反映人的逻辑思维的。当我们得出了精确计算结果，人的认识就豁然明确了，原来那种初步的、模糊不清的整体概念也因为有了各部分之间的量化关系而变得清晰，这就使人的认识达到了理性认识，就是“定性”到“定量”。

从实际的模型操作中，我们可以看出定性到定量的转化，实际上是把大量零星分散的定性认识、点滴的知识、甚至普通人的意见，都汇集成一个整体结构，达到定量的认识，是从不完整的定性认识到比较完整的定量，是定性到定量的一个飞跃。当然，一个方面的问题经过这种研究，有了大量积累，又会再次上升到整个方面的定性认识，达到更高层次的认识，形成认识的有一次飞跃，为总体的决策提供更好的依据。

由于这样的复杂的系统具有很大的开放性，所以我们不能像经典统计物理以及处理一些简单系统的方法那样来处理，我们必须用依靠宏观观察，解决一定时期的发展变化的方法。所以。任何一次解答都不可能是一劳永逸的，它只能管一定时期。过了一段时期，宏观情况变了，系统本身也会有些变化。因此，在实际的系统中，我们需要适时地根据新的宏观变化，对方法做新的调整，以便更好得实施。

2. 水文规划系统中不可或缺的“定性”

水文规划与生态环境之间的联系不是通过定量问题可以解决的，这需要我们用战略的眼光来看待，需要战略指导思想，而所谓的战略指导思想就是指导战略规划的制定和实施的基本思路与观念，是整个战略谋划的灵魂。它包括战略理论、战略分析、战略判断、战略推理，直至形成战略思想、战略方针，是贯穿战略管理始终的战略思维过程，对确定战略目标、寻找战略重点和采取战略措施具有十分重要的意义。如今中国的发展已经发生了很大的转变，特别在十八大以后，着重提出了生态文明，强调必须按照生态文明建设战略部署，以落实最严格的水资源管理制度为抓手和切入点，抓紧确立“三条红线”，严格实行“四项制度”，从源头上扭转水环境恶化趋势，全面推进水生态文明建设。从中我们可以看出来，国家的发展不能着重强调以经济的定量增长为主要指标，而要将生态文明提到一定的战略高度。因此，在考虑具体的水文规划和生态环境之间的关系时，要以生态环境这个“定性”为指导思想，以它作为基本的原则，不能用定量的概念来衡量。而这些“定性”也就是像十八大指出的那样。首先，要严格实行用水总量控制和严格用水效率控制，维持河流生态流量和湖泊、水库、地下水合理水位，保障生态用水基本需求。其次，要从严核定水域纳污容量，加强入河湖排污口监督管理，建立水功能区水质达标评价体系，实施入河湖排污总量动态监控。最后，要深入推进水土保持生态建设，有效保护水土资源。

总之，在水文规划中，需要我们用系统的角度来看待，能很好地协调水文规划与经济规划、城市规划等的关系。在处理与国民经济发展的关系时，可采用定性到定量的数学模型，从而将其作为决策的一个依据。而在考虑与生态环境的关系时，可以重大的突出“定性”，站在更高的层次上去考虑问题，为全人类、国家以及子孙后代着想。这样，水文规划才能有效地发挥它的最大作用，为社会和人民作出长远的贡献。

参考文献

[1]《论系统工程》——钱学森；上海交通大学出版社

[2]《数学建模教程》——林军：科学出版社

作者简介

焦小亮（1990—），男，汉族，河南焦作人，郑州大学，水利与环境学院。

毛改姓（1988—），男，汉族，河南驻马店人，郑州大学，水利与环境学院