1.3　用水保障相關(guān)研究進(jìn)展

1.3.1　保證率相關(guān)研究進(jìn)展

保證率一般是指某要素值小于或大于某一數(shù)值的可靠程度，通常以某要素在長時(shí)期內(nèi)小于或大于某一數(shù)值的累積頻率來表示。一般以設(shè)計(jì)保證率的形式出現(xiàn)。

設(shè)計(jì)保證率的選定是國家在一定時(shí)期技術(shù)政策和經(jīng)濟(jì)政策的具體體現(xiàn)，與用水部門的重要性和工程等級有關(guān)。國外在選擇工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，采用經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率、凈現(xiàn)值等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來直接表示工程規(guī)模是否合適或核算工程實(shí)施的經(jīng)濟(jì)效益，工程的設(shè)計(jì)保證率隱含在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之中[12]。故國外學(xué)者在供水系統(tǒng)及供水管網(wǎng)可靠性及風(fēng)險(xiǎn)分析方面研究較多[13-22]，在保證率方面研究較少。我國目前與蘇聯(lián)所采用的方式一致，均是直接用設(shè)計(jì)保證率表達(dá)。設(shè)計(jì)保證率越高，付出的代價(jià)越大，承受的風(fēng)險(xiǎn)越小；設(shè)計(jì)保證率越低，付出的代價(jià)越小，但所需承受的風(fēng)險(xiǎn)勢必越大。通常，各項(xiàng)任務(wù)的設(shè)計(jì)保證率都要在規(guī)劃中根據(jù)其重要性、特點(diǎn)，結(jié)合國家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)狀況和有關(guān)工程的自然條件，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證最終選定，主要包括灌溉設(shè)計(jì)保證率、水利水電設(shè)計(jì)保證率、供水設(shè)計(jì)保證率、航運(yùn)設(shè)計(jì)保證率等[23]。

在水利水電設(shè)計(jì)保證率方面，1982年，施熙燦等[24]在水電站水庫優(yōu)化調(diào)度中考慮了發(fā)電保證率約束；1984年，黃守信等[25]在制訂水庫優(yōu)化調(diào)度圖時(shí)也考慮了發(fā)電保證率約束。

在供水設(shè)計(jì)保證率方面，1979年，陳守煜[26]論述了年調(diào)節(jié)水庫供水的概率或保證率，并提出了確定年調(diào)節(jié)水庫不足與多用水量多年平均值的計(jì)算方法。1992年，翁文斌和惠士博[27]認(rèn)為在水資源規(guī)劃中，僅用供水保證率一個(gè)指標(biāo)來評價(jià)系統(tǒng)向某部門的滿足程度是不夠的，應(yīng)采用供水保證率和相對破壞程度雙重指標(biāo)來評價(jià)；并認(rèn)為對規(guī)劃指標(biāo)年供水可靠程度的評價(jià)可采用隨機(jī)動(dòng)態(tài)模擬方法，僅用實(shí)測水文系列、典型頻率年法、靜態(tài)多年調(diào)節(jié)法等傳統(tǒng)方法均存在一定的問題。1994年，李英志等[10]從供水保證率理論出發(fā)，分析了水庫供水保證率遭受破壞的原因，并提出了相應(yīng)的防止對策。1995年，吳明官等[12]從理論上闡述了設(shè)計(jì)保證率選定的復(fù)雜與困難，目前不得不根據(jù)各部門的用水性質(zhì)、要求和重要性以及生產(chǎn)實(shí)踐中所積累的經(jīng)驗(yàn)，通過國家規(guī)范的形式來確定；但通過優(yōu)化調(diào)度可同時(shí)滿足不同用水部門多種保證率的目的。1995年，葉秉如[28]認(rèn)為對于年（季）調(diào)節(jié)水庫工程，其供水保證率與設(shè)計(jì)庫容、調(diào)節(jié)流量有關(guān)，需通過效益和投資費(fèi)用比選來綜合確定；對于多年調(diào)節(jié)水庫，可采用合成總庫容法、直接總庫容法和隨機(jī)模擬法等通過徑流調(diào)節(jié)計(jì)算進(jìn)行確定。1996年，武健[29]在已建水庫水文計(jì)算中，對不同用水保證率的用戶不同對待，分別進(jìn)行水量控制，以推求在設(shè)計(jì)枯水年各用戶實(shí)際用水的保證程度；并給出了典型年法、長系列列表法和多年調(diào)節(jié)法用水保證率的計(jì)算公式。2002年，林勁松等[30]依據(jù)馮家山水庫的運(yùn)用模式，建立了馮家山水庫淤積數(shù)學(xué)模型，對馮家山水庫供水進(jìn)行了調(diào)度計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明各用水戶的供水保證率均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。2004年，叢黎明[31]以引灤樞紐工程為例，認(rèn)為通過科學(xué)調(diào)度可增加北京市的供水保證率。2005年，王勤香等[32]建立了提高引黃用水保證率的非耦合解懸沙模型。2007年，王育杰等[33]認(rèn)為用水保證率與洪水頻率概念基本相同，用水保證率是指用水部門相應(yīng)于某較小量級用水特征量（如小流量或小水量）所可能得到的用水時(shí)間保證率P（%），實(shí)質(zhì)上反映了枯水可能出現(xiàn)的平均概率或概率；并認(rèn)為用水保證率具有顯著的客觀隨變特點(diǎn)與關(guān)聯(lián)特點(diǎn)，容易受自然條件和人類活動(dòng)的影響。2008年，紀(jì)司明和王海峰認(rèn)為規(guī)模化供水可顯著提高供水保證率；同年，李欣[34]認(rèn)為對于引水為主的水庫，處理好供水保證率與水資源利用率的關(guān)系對水庫調(diào)節(jié)至關(guān)重要。2010年，陳德柱和李華[35]探討了供水保證率法在水利工程水價(jià)核算中的應(yīng)用。2011年，閔要武等[36]根據(jù)研究需要，將保證率定義為以實(shí)測資料系列為基礎(chǔ)，統(tǒng)計(jì)分析某一量級來水或某一水位得到保證的程度，并借鑒經(jīng)驗(yàn)頻率的計(jì)算方法，給出了類似的公式。同年，郭有等[37]討論了內(nèi)陸核電水源供水保證率的選取；楊國順[38]認(rèn)為承擔(dān)單一工業(yè)供水水庫的供水保證率可按月保證率進(jìn)行計(jì)算。

在灌溉設(shè)計(jì)保證率方面，1991年，羅高榮[25]針對灌區(qū)灌溉保證率計(jì)算問題的特點(diǎn)，討論了灌溉保證率計(jì)算的概念，并應(yīng)用隨機(jī)變量函數(shù)的概率分布理論、考慮各隨機(jī)變量不為正態(tài)分布且存在一定相關(guān)關(guān)系的情況，提出了計(jì)算灌區(qū)灌溉保證率的一般數(shù)學(xué)模型（基于可靠度分析理論）。1997年，李清富等[39]基于隨機(jī)思想和可靠度理論建立了一種確定灌區(qū)灌溉用水保證率的計(jì)算模型，并以示例說明了模型的可行性。2003年，劉強(qiáng)等[40]在計(jì)算農(nóng)業(yè)用水保證率（P）時(shí)，將其表示為農(nóng)業(yè)可供水量（潛狀供水量或現(xiàn)狀供水量）（Ws）與農(nóng)業(yè)需水量（Wr）的比值，即P=Ws/Wr；并認(rèn)為P＞0.8時(shí)，農(nóng)村生活用水及作物需水得到滿足，大多數(shù)耗水作物產(chǎn)量可達(dá)優(yōu)產(chǎn)。2005年，尹正杰等[41]認(rèn)為現(xiàn)行的灌溉保證率指標(biāo)由于不能反映灌溉供水的時(shí)間效應(yīng)和程度效應(yīng)，評價(jià)結(jié)果與實(shí)際相差較大；故引入作物水分生產(chǎn)函數(shù)，通過反演對時(shí)段賦權(quán)和對缺水分級，提出了一種改進(jìn)的灌溉供水可靠度評價(jià)方法。2011年，趙惠新和李兆宇[42]認(rèn)為灌溉設(shè)計(jì)保證率是在經(jīng)濟(jì)分析基礎(chǔ)上的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)，綜合反映水源供水與灌溉用水兩方面的影響，能夠較好的表達(dá)灌溉工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；但目前規(guī)范中規(guī)定的設(shè)計(jì)值已不適應(yīng)當(dāng)今經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求，需要對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。通過分析近些年旱災(zāi)成災(zāi)率的變化過程對糧食產(chǎn)量的影響、人均GDP的變化情況及供水總量對部門用水量的分配關(guān)系，表明我國在當(dāng)前形勢下提高灌溉設(shè)計(jì)保證率是必要的，也是可行的。2012年，朱志方等[43]分析了黃河下游供水保證率偏低的現(xiàn)狀，指出了主要影響因素并提出了相應(yīng)的對策；同年，石凱軍和李凱以密山市富密灌區(qū)為例，分析了提高灌溉設(shè)計(jì)保證率的途徑。

此外，我國部分學(xué)者對生態(tài)環(huán)境用水保證率進(jìn)行了研究[44]。

1.3.2　用水安全保障相關(guān)研究進(jìn)展

在我國，區(qū)域供水量等于區(qū)域用水量，因此供水安全與用水安全的概念基本相同，只是前者從供水工程的安全角度出發(fā)，后者從用水戶的用水權(quán)益出發(fā)。

《保障國家水安全戰(zhàn)略研究——供水安全專題》[45]中認(rèn)為，供水安全與防洪安全并列為兩大主體性、基礎(chǔ)性的水安全，是糧食安全、經(jīng)濟(jì)安全、生態(tài)安全等涉水安全不可分離的基礎(chǔ)，是影響國家安全的支撐性因子，供水安全與否不僅關(guān)乎基本人權(quán)和社會(huì)公平，影響到經(jīng)濟(jì)發(fā)展的穩(wěn)定性和可持續(xù)能力，同時(shí)也是衡量一個(gè)社會(huì)福利水平高低的重要標(biāo)尺。該專題認(rèn)為雖然我國在水資源優(yōu)化配置和城鄉(xiāng)供水保障取得了巨大成就，但受多方因素的綜合影響，現(xiàn)階段我國供水安全保障仍存在一些不容忽視甚至是突出的問題：①供水安全整體保障水平有待進(jìn)一步提高，全國正常年份缺水500億m3，特殊情況抗風(fēng)險(xiǎn)體系不完善；②城鄉(xiāng)和地區(qū)間的供水安全保障能力和水平很不均衡，農(nóng)村地區(qū)、邊遠(yuǎn)地區(qū)、貧困地區(qū)更是供水安全保障“洼地”；③受水資源自然分布和經(jīng)濟(jì)社會(huì)要素聚集空間異構(gòu)性的影響，一些主要城市圈、糧食主產(chǎn)區(qū)和能源基地的供水安全形勢嚴(yán)峻；④許多地區(qū)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)用水競爭性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)供水保障引發(fā)的生態(tài)環(huán)境外部性問題日益突出；⑤極端和突發(fā)事件對供水安全威脅加大，非傳統(tǒng)不安全因子影響與日俱增。目前水資源已與能源、環(huán)境并列為影響我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的三大制約因子。

供水安全概念來源于水安全概念。水安全問題的研究起步于20世紀(jì)70年代。1977年2月，聯(lián)合國警告全世界“石油危機(jī)之后的下一個(gè)危機(jī)是水”，并把1981—1990年作為“國際飲水供給和衛(wèi)生”十年[46]。但目前國際上對水安全研究的定義還沒形成統(tǒng)一認(rèn)識，使用較為廣泛的是2000年3月，荷蘭海牙第二屆世界水論壇通過的《21世紀(jì)水安全海牙宣言》中提出的定義，即“確保淡水、沿海和相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)得到保護(hù)和改善，確保可持續(xù)發(fā)展和政治穩(wěn)定得到加強(qiáng)，確保每個(gè)人能夠以可承受的開支獲得足夠安全的淡水來保持健康和豐富的生活，確保人們不受與水有關(guān)的災(zāi)難的侵襲”[47]。2001年的世界水日，時(shí)任聯(lián)合國秘書長的科菲·安南在獻(xiàn)詞“水安全——人類的基本需要和權(quán)利”中指出：“水安全是人類的基本需要和基本權(quán)利。污水會(huì)危害人類的健康，阻礙社會(huì)的進(jìn)步，侵犯人類的尊嚴(yán)。讓我們共同慶祝世界水日，讓我們重申我們的承諾：為所有的人提供清潔、安全和有益健康的水。”我國學(xué)者先后從河道洪枯流量、水污染防治、資源水利、生態(tài)水利等方面，對水安全問題進(jìn)行了大量研究；并從生態(tài)角度、水資源角度、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和資源角度等角度對水安全進(jìn)行了定義[46]。胡松等[48]就目前水安全現(xiàn)狀的研究從其內(nèi)涵、評價(jià)、對策三個(gè)主要方面進(jìn)行了總結(jié)分析，并認(rèn)為加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究，建立不同區(qū)域、不同層次的水安全評價(jià)指標(biāo)體系并改進(jìn)評價(jià)方法，深化對策研究，環(huán)境變化下水安全研究是今后的發(fā)展方向。水資源安全的研究目前也較多，但同樣沒有明確的界定與相對明確公認(rèn)的概念。暢明琦和劉俊萍[49]通過對水資源安全基本概念研究進(jìn)展的梳理，認(rèn)為水資源安全與水安全是兩個(gè)不同的概念。郭梅等[50]對水資源安全問題研究進(jìn)行了綜述。酈建強(qiáng)等[51]對我國水資源安全現(xiàn)狀進(jìn)行了綜合評價(jià)，對存在的主要問題進(jìn)行了分析。

相比于水安全和水資源安全，目前供水安全的研究相對較少，且多集中在城市供水安全方面。萬眾華[52]認(rèn)為供水安全應(yīng)包含自然屬性和社會(huì)屬性兩方面的含義：供水水質(zhì)在使用中能夠保證人體的健康，不因水導(dǎo)致任何疾病，即供水在自然屬性上的安全性；供水系統(tǒng)在遭受突發(fā)事故的威脅時(shí)，應(yīng)具有良好的預(yù)防、保護(hù)、應(yīng)急和恢復(fù)功能，即供水在社會(huì)屬性上的安全性。葛華軍和施春紅認(rèn)為供水安全的標(biāo)準(zhǔn)是供水滿足各類用水如居民生活、工業(yè)、生態(tài)環(huán)境、消防等的需要，從而適應(yīng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。這要求供水在數(shù)量、質(zhì)量甚至壓力方面都同時(shí)滿足用戶的需求，從取水到供水的工程設(shè)施完備，輸水路徑和配水方案合理，并在運(yùn)行過程中保證安全、可靠、經(jīng)濟(jì)合理[53]；認(rèn)為城市供水安全指基本保證城鎮(zhèn)居民賴以生存及維持城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)的用水需求，考慮到了保證城市持續(xù)供水能力以及在城市供水的生產(chǎn)、輸送和使用各環(huán)節(jié)的效率問題[54]。馮一謙[55]認(rèn)為所謂足夠的供水能力即城市的總供水能力最低也應(yīng)大于城市最高日需水量，供水安全任務(wù)是保證不間斷供水，不僅涉及到供水能力，也對處理工藝和應(yīng)急措施有一定要求：供水能力應(yīng)當(dāng)充足，處理工藝應(yīng)當(dāng)完備，應(yīng)急預(yù)案和應(yīng)急措施應(yīng)當(dāng)快捷有效。王怡寧等[56]認(rèn)為供水安全應(yīng)包括供水條件及潛力、實(shí)際供水保障、生態(tài)環(huán)境保障和抗風(fēng)險(xiǎn)能力等四個(gè)方面。陳康寧等[57]認(rèn)為供水安全是相對于當(dāng)前與未來國民經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的合理用水需求而言，在水量、水質(zhì)、穩(wěn)定性、價(jià)格等四方面的滿足程度，以及規(guī)避和消除威脅和風(fēng)險(xiǎn)的能力。

無論是供水安全還是水安全，在安全評價(jià)方面研究較多，而在安全保障方面研究相對較少。對于前者，目前主要集中在水安全評價(jià)指標(biāo)體系、指標(biāo)權(quán)重和評價(jià)方法的選擇等方面，均為綜合評價(jià)[46，58]。對于后者，國外主要集中在對區(qū)域水資源承載力計(jì)算和水安全突發(fā)事件應(yīng)急對策研究兩方面[59]。我國學(xué)者陳家琦認(rèn)為水的安全保障應(yīng)涉及以下幾方面的內(nèi)容[6]：①為支持社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，對各類用水要求提供適當(dāng)保證程度的、質(zhì)和量都可滿足需要的水供應(yīng)；②通過江河治理，減輕因洪澇造成的災(zāi)害損失，保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)，維系社會(huì)穩(wěn)定；③努力增加可利用水量，開發(fā)除河川徑流和地下水之外的可利用水源；④不斷改善水環(huán)境，治理水污染，減少污染源，并與整個(gè)環(huán)境治理同步；⑤推行合理用水和節(jié)約用水，實(shí)行水資源統(tǒng)一管理，治理水土流失現(xiàn)象；⑥注意開發(fā)利用水資源對有關(guān)生態(tài)和環(huán)境的影響。對于水資源系統(tǒng)安全保障，王元元[60]認(rèn)為保障水資源系統(tǒng)安全就是保證水資源數(shù)量和質(zhì)量性狀的良好可持續(xù)，保證經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展不因水資源問題而受到抑制，保證水資源開發(fā)利用不給生態(tài)環(huán)境帶來不可恢復(fù)的影響或破壞，水資源系統(tǒng)各屬性功能正常發(fā)揮，且能保有這種狀態(tài)。對于供水安全保障，翁文斌和惠士博[27]針對水資源規(guī)劃，建立了動(dòng)態(tài)模擬方法，對規(guī)劃供水可靠性進(jìn)行了分析；歐陽芳[61]從調(diào)水工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工建設(shè)、運(yùn)營等階段進(jìn)行經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)分析，并建立了調(diào)水工程經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)保障體系。喬玲[62]從地下水應(yīng)急開采潛力的角度出發(fā)，開展了城市供水安全保障系統(tǒng)戰(zhàn)略研究。司春棣[63]針對現(xiàn)有引水工程安全管理中存在的不足，以引灤入津引水工程為背景，就如何建立引水工程安全保障體系問題展開了相關(guān)研究。李香云等[64]依據(jù)塔里木河自然環(huán)境特點(diǎn)和流域水循環(huán)規(guī)律，在保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展用水的前提下，探討了塔里木河流域生態(tài)環(huán)境用水安全保障問題。商崇菊等[65]從糧食安全的概念出發(fā)，討論了貴州糧食安全方面存在的問題，從農(nóng)田用水保障角度總結(jié)出針對區(qū)域糧食安全的貴州農(nóng)田水利面臨的挑戰(zhàn)，探討了基于糧食安全的貴州水利保障機(jī)制完善思路。高忠偉等[66]從地震可能破壞供水管網(wǎng)的角度出發(fā)，研究提出了有利于在大震下全面提高我國城市用水保障能力的建議。張揚(yáng)鎖[67]針對極端天氣條件下的城市安全供水問題，提出了全面建立健全城市安全供水保障體系的基本思路和對策。劉俊和俞國平[68]認(rèn)為供水系統(tǒng)可看作由多個(gè)子系統(tǒng)串聯(lián)組成的多級屏障，包括水源取水工程、水廠凈化處理工程、供水管網(wǎng)、輸配水管道等，其中任何一個(gè)子系統(tǒng)出現(xiàn)故障都對供水系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成影響，從而威脅供水安全，因此，供水安全保障需要建設(shè)供水日常安全保障機(jī)制和應(yīng)急體系。對于用水安全保障，目前研究更少，不過研究供水或用水風(fēng)險(xiǎn)分析和管理的較多[69-72]，可供借鑒。王春元和楊則成[73]結(jié)合實(shí)踐探索與理論研究的基本情況，對城市生態(tài)環(huán)境用水的安全保障進(jìn)行簡要分析。阮本清等[74]以黃河下游沿黃地區(qū)供用水系統(tǒng)為例，針對該地區(qū)用水系統(tǒng)與黃河來水的不同步性，建立了水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析模擬模型；并采用蒙特卡洛（M-C）隨機(jī)模擬技術(shù)對黃河下游供用水系統(tǒng)在不同用水規(guī)模情況下的缺水風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了隨機(jī)模擬，即求出了可供水量小于需水量的風(fēng)險(xiǎn)率。反過來，也是求出了可供水量大于需水量的用水保障程度。束龍倉等[75]研究了地下水過量開采的概率風(fēng)險(xiǎn)，崔健[76]研究了南水北調(diào)西線一期工程雅礱江流域引水樞紐的供水風(fēng)險(xiǎn)，王紅瑞等[77]基于模糊概率理論建立了水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型，并對北京市1979—2005年的水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)就那些了評價(jià)，常福宣等[78]對漢江中下游供水風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了敏感性分析，劉佩貴和陶月贊[79]對采用均衡法評價(jià)地下水可開采量的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析，張驗(yàn)科[80]對綜合利用水庫的調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析。

1.3.3　水資源合理配置研究進(jìn)展

國外水資源合理配置研究工作起步較早，源于20世紀(jì)40年代Masse進(jìn)行的水庫優(yōu)化調(diào)度研究[81]。50年代以后，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，同時(shí)由于數(shù)學(xué)規(guī)劃、分析理論以及計(jì)算機(jī)模擬和優(yōu)化等技術(shù)的突破，水資源合理配置的研究逐漸增多并得到廣泛應(yīng)用，由單目標(biāo)模型向多目標(biāo)模型發(fā)展，將模擬與優(yōu)化模型相結(jié)合，建立起不確定性和模糊優(yōu)化模型[82]。1955年，美國哈佛大學(xué)的Harvard Water Program提出了將水資源與環(huán)境系統(tǒng)統(tǒng)一考慮的設(shè)想，探索經(jīng)濟(jì)目標(biāo)、工程分析和政府決策間的關(guān)系，于1962年發(fā)表了《水資源系統(tǒng)分析》一書，將系統(tǒng)分析引入水資源規(guī)劃，開始了流域水資源配置模型研究[83]。1972年，Burasn[84]出版的《水資源科學(xué)分配》一書系統(tǒng)闡述了線性規(guī)劃和動(dòng)態(tài)規(guī)劃在水資源配置中應(yīng)用研究。1975年，Dracup和Fudmar采用系統(tǒng)分析方法對南斯拉夫Moraua流域的水資源規(guī)劃管理進(jìn)行了研究[85]。1978年，Shafer等[86]在系統(tǒng)模擬的基礎(chǔ)上，研究水資源的優(yōu)化配置和管理，并建立了流域水資源管理模型。1979年，美國麻省理工學(xué)院完成了根廷河RioColorado流域的水資源開發(fā)規(guī)劃，影響較大[85]。1981年，Loucks等[87]在其頗具影響的專著《水資源系統(tǒng)規(guī)劃與分析》中著重闡述了如何運(yùn)用系統(tǒng)分析方法指導(dǎo)水資源工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理；并認(rèn)為，人類對時(shí)空分布合理、數(shù)量質(zhì)量合適的水資源需求的不斷增長，已促使水資源工程師和規(guī)劃者們不得不運(yùn)用更為復(fù)雜的水資源系統(tǒng)規(guī)劃方法來解決水資源問題。1982年，Romijn等[88]構(gòu)建了水資源分配的多層次模型，該模型考慮了不同用戶對不同功能性質(zhì)的水的需求，體現(xiàn)了水資源配置的層次性和多目標(biāo)性。同年，Pearson等[89]采用二次規(guī)劃方法，在多個(gè)水庫的控制曲線的基礎(chǔ)上，對Nawwa區(qū)域進(jìn)行了水資源的優(yōu)化配置，此方法的目標(biāo)是產(chǎn)值最大，約束條件為輸水能力和預(yù)測的需求值。1987年，Willis等[90]應(yīng)用線性規(guī)劃方法，以供水成本最小或水資源供給不足帶來的經(jīng)濟(jì)損失最小為目標(biāo)，采用SUMT方法研究了地表水庫和地下水含水層的水資源聯(lián)合管理問題。總之，國外學(xué)者在水資源配置方面的研究雖然取得了很大進(jìn)步，但這一階段，主要是以水量配置為主。

20世紀(jì)90年代以后，隨著水污染與水資源短缺危機(jī)的日益嚴(yán)重，水資源合理配置逐漸引入水環(huán)境目標(biāo)以及水資源可持續(xù)利用等因素。1992年，Afzal等[91]構(gòu)建線性規(guī)劃水資源配置模型來優(yōu)化不同水質(zhì)水量的綜合利用，并應(yīng)用于Pakistan某地區(qū)的灌溉系統(tǒng)。1994年，Booker等[92]建立了集水文、經(jīng)濟(jì)和制度于一體的優(yōu)化模型CRIM（科羅拉多河流域優(yōu)化模型）。1995年，Watkins等[93]建立了基于不確定性的水資源聯(lián)合調(diào)度模型。1997年，Wong等[94]考慮了多種水源的聯(lián)合應(yīng)用，如地表水、地下水和外調(diào)水等，提出了支持多水源聯(lián)合運(yùn)用的多目標(biāo)多階段水資源優(yōu)化管理方法。

21世紀(jì)以來，水資源優(yōu)化配置與地理信息系統(tǒng)（GIS）、經(jīng)濟(jì)模型和水文模型相耦合，一些新的優(yōu)化算法和理論研究也逐漸應(yīng)用到水資源管理研究中。2000年，Minsker等[95]基于系統(tǒng)的不確定性，提出了水資源合理配置的多目標(biāo)分析模型，并采用遺傳算法進(jìn)行了求解。2002年，Makinny等[96]將水資源優(yōu)化配置模型與地理信息系統(tǒng)（GIS）耦合在一起，運(yùn)用面向?qū)ο蠹夹g(shù)模擬研究水資源在流域內(nèi)的合理分配。2005年，Yamout等[97]針對黎巴嫩的Greater Beirut地區(qū)，將社會(huì)環(huán)境影響以供水費(fèi)用的形式納入到模型中，建立了一個(gè)多部門合理配置水資源的優(yōu)化模型與水資源管理的決策支持系統(tǒng)。

我國在水資源配置方面的研究起步相對較晚，從最初研究以水利工程為單元，而后逐漸發(fā)展到區(qū)域以及流域及跨流域的水資源優(yōu)化配置，取得了較大的進(jìn)展[98，99]。始與1982年的國家“六五”“七五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“華北水資源研究”，不僅對華北地區(qū)水資源總量及其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫以及“四水”轉(zhuǎn)化規(guī)律等進(jìn)行了廣泛研究，也對該地區(qū)水資源問題的根本解決措施進(jìn)行了基礎(chǔ)性探索，產(chǎn)生了水資源合理配置概念。1986年，曾塞星和李壽聲在內(nèi)蒙古河套灌區(qū)地表水地下水聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度中，采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法確定各種作物的灌水定額及灌水次數(shù)；1989年，針對江蘇徐州地區(qū)歡口灌區(qū)，以農(nóng)作物最優(yōu)種植模式作為目標(biāo)，建立了非線性規(guī)劃模型[100]。1992年，唐德善[101]針對黃河中游灌區(qū)，建立了大流域水資源多目標(biāo)優(yōu)化分配模型，該模型使用遞階動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法，在農(nóng)業(yè)和工業(yè)之間對可利用水資源量進(jìn)行優(yōu)化分配。2004年，趙丹等[102]以系統(tǒng)分析的思想為基礎(chǔ)，建立了面向生態(tài)和節(jié)水的灌區(qū)水資源優(yōu)化配置序列模型，該模型運(yùn)用多目標(biāo)多情景方法，并綜合考慮了水權(quán)、節(jié)水和生態(tài)環(huán)境等因素。

在區(qū)域水資源合理配置方面，由于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，影響因素相對較多，多以多目標(biāo)和大系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)為主進(jìn)行研究。1989年，賀北方[103]建立了大系統(tǒng)逐級優(yōu)化模型，該模型考慮了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，并運(yùn)用多目標(biāo)優(yōu)化法對區(qū)域可供水資源量進(jìn)行合理分配。1995年，翁文斌等[27]提出了多目標(biāo)和多層次的群決策方法，并將宏觀經(jīng)濟(jì)納入水資源優(yōu)化配置理論。2001年，吳澤寧等[104]提出了污染后果法用于水資源配置中環(huán)境價(jià)值評估，以經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)環(huán)境等綜合效益最大為目標(biāo)。2004年，王忠靜等[105]建立了區(qū)域經(jīng)濟(jì)與需水交互分析的需水預(yù)測模型。同年，吳澤寧[106]基于生態(tài)經(jīng)濟(jì)，運(yùn)用粒子群算法，建立了區(qū)域水質(zhì)水量統(tǒng)一優(yōu)化配置模型。2005年，邵東國等[107]基于水資源凈效益最大，構(gòu)建了水資源優(yōu)化配置模型，該模型包括配置方案生成模型及其合理性評價(jià)模型兩個(gè)子模型；同年，李景海[108]研制出一種基于規(guī)則的水資源配置模型，朱厚華[109]構(gòu)建了多水源多用戶動(dòng)態(tài)水資源合理配置模型。2007年，邴建平[85]建立了多目標(biāo)群決策的區(qū)域水資源配置。2012年，王麗珍[110]從需水管理的角度出發(fā)，建立了基于復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論的區(qū)域水資源以供定需優(yōu)化配置模型。

在流域水資源優(yōu)化配置方面，多從復(fù)合系統(tǒng)出發(fā)進(jìn)行研究。1994年，唐德善[111]建立了黃河流域水資源多目標(biāo)分析模型，對黃河流域進(jìn)行了優(yōu)化配水研究。2002年，陳曉宏等[112]針對東江流域的具體情況，采用了大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)理論，建立了多層次優(yōu)化配置模型。2003年，王浩等[113]提出“三次平衡”的水資源配置理論，從兩個(gè)層面（用水和水循環(huán)）分析水量態(tài)勢。同年，趙建世[114]針對黃河流域，引入復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論（CAS）并和水資源系統(tǒng)的基本特征相結(jié)合，建立了水資源優(yōu)化配置整體模型。2005年，唐德善等[115]以綜合效益最優(yōu)為目標(biāo)，使用多目標(biāo)遞階動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法，建立了流域水資源優(yōu)化配置模型。2011年，趙蘭云[116]基于可持續(xù)發(fā)展的思路，建立了石羊河流域的水資源優(yōu)化配置模型。2013年，侯麗娜[117]考慮到天然來水和需水具有一定的周期性及不確定性，建立了基于來水和需水的周期規(guī)律及不確定性的水資源優(yōu)化配置模型，并應(yīng)用于海河流域。

在跨流域水資源調(diào)度配置方面，多采用模擬技術(shù)與多種技術(shù)相結(jié)合的方法進(jìn)行研究。1994年，邵東國[118]以南水北調(diào)東線為例，以棄水量最少作為目標(biāo)，建立了自優(yōu)化模擬決策模型。1997年，盧華友[119]建立了大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)實(shí)時(shí)調(diào)度模型，并應(yīng)用于南水北調(diào)中線工程。2007年，牛文娟[120]提出了多主體（Agent）系統(tǒng)的概念，建立了水資源多Agent系統(tǒng)優(yōu)化配置模型，并將模型應(yīng)用于南水北調(diào)東線工程。

水資源合理配置理論和方法日益完善，為我國水資源綜合規(guī)劃和未來的水資源開發(fā)利用提供了一定的科學(xué)指導(dǎo)理論和技術(shù)方法；區(qū)域水資源的合理配置，為用水戶的用水安全保障奠定了基礎(chǔ)。