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第 25 卷第 1 期水 利 水 电 科 技 进 展2005 年 2 月Vol.25 No.1Advances in Science and Technolog══ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═Feb. 2005y of Water Resources基金项目： 国家重点基础发展规划 （973） 项目 （G1999043608）作者简介： 彭少明 （1973—） ， 男， 河南信阳人， 博士研究生， 从事水资源系统工程研究.黄河流域水资源多维临界调控理论与模型研究彭少明1， 信劲松2， 黄强1， 畅建霞1（1.西安理工大学水利水电学院， 陕西 西安710048；2.中国联合通信公司河南分公司， 河南 郑州450003）摘要： 将控制论、 协同论、 耗散结构理论引入水资源系统， 并基于这三大理论建立水资源多维临界调控理论； 按照对复杂系统 “ 从定性到定量综合集成”的研究方法， 建立了黄河流域水资源多维临界调控仿真模型， 对黄河流域水资源调控进行了实证研究， 实现了黄河流域水资源的优化配置， 验证了多维临界调控理论与模型的合理性.关键词： 多维临界调控； 有序度； 系统熵； 水资源调度； 黄河流域中图分类号： TV213.4文献标识码： A文章编号： 1006-7647 （2005） 01-0009-03Study on theory and model of multidimensional critical regulation and control of Yellow River Basin water resources/ /PENG Shao-ming1，XIN Jing-song2，HUANG Qiang1，CHANG Jian-xia1（1. School of Water Resources and Hydroelectric Power，Xi’ an University of Technology，Xi’ an 710048，China；2. Henan Branch，China Unicom Corporation，Zhengzhou 450003，China）Abstract：By introduction of the control theory，synergetic theory and dissipation structure theory into the water resources system，a multidimensional critical water resources regulation and control theory was developed. According to the research method for thecomplex system，in which the qualitative study was combined with the quantitative integration，a multidimensional criticalregulation and control model was established for the Yellow River Basin water resources. Through a case study with the developedmodel，the optimal allocation of water resources of the Yellow River Basin was realized，and the rationality of the present modeland theory was verified.Key words：multidimensional critical regulation and control；order degree；system entropy；water resources regulation； YellowRiver Basin不断扩大的供水范围和持续增长的需水要求，使水少沙多的黄河难以承受， 承担的供水任务已超过其承载能力， 造成水资源供需矛盾日益突出， 地区间用水矛盾加剧， 流域生态环境不断恶化， 制约了经济、 社会、 环境的协调发展.1多维临界调控理论研究1.1子系统有序度水资源系统是耗散结构［1， 2］， 系统的相变结果不一定都走向新的有序， 也可能走向无序， 因此， 为了把握系统协调的程度， 促使系统向更加有序的方向转化， 有必要在临界调控之前， 首先计算在某种利用方案下序参量的协同作用.为此， 引入有序度这一概念来衡量协同作用.考虑子系统 Sj， 设其发展过程中的序参量变量为 ej= （ej1， ej2， ? ， ejn） ， 其中 n≥1. eji的取值应在临界阈值区间， 如： α≤eji≤β， i∈［1， n］ . eji在阈值区间的取值越大， 子系统的有序程度越高， 其取值越。 子系统的有序程度越低.针对黄河流域水资源系统给出子系统 Sj序参量分量 eji的有序度为uj（eji）=eji -βjiα ji -βji（1）式中： uj（eji） 为序参量分量 eji的有序度；βji和α ji分别为 eji的最小和最大临界阈值.由式 （1） 可知， 若 eji的有序度值 uj（eji）∈［0， 1］ ，则 eji在临界阈值区间， 且其值越大， eji对子系统 Sj有序的 “ 贡献” 越大.相反， 若 uj（eji）∉［0，1］ ， 说明eji不在合理阈值区间， 需进行调节. 从总体上看， eji对子系统 Sj有序程度的 “ 总贡献” 可通过 uj（eji） 的集成来实现：uj（ej）=Σni = 1λ iuj（eji） ， λ i ≥0，Σni = 1λ i = 1 （2）uj（ej） 称为子系统 Sj序参量 ej的有序度， 且 uj（ej）∈［0， 1］ . uj（ej） 越大， ej对整个系统有序的 “ 贡献”越·9·水利水电科技进展， 2005， 25 （1） Tel： 025-83786335E-mail： jz@ hhu. edu. cnhttp： / / kkb. hhu. edu. cn