采用系统分析方法优化供排水工程探讨.pdf

2 0 1 2年第 7期 ( 第 4 0卷 ) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 7 2 01 2 ( T o d a l N o 4 0 ) 文章 编号 ： 1 0 0 7 7 5 9 6 ( 2 0 1 2 ) 0 7 0 1 0 0 0 2 采用 系统分析方法优化供排水工程探讨 李 欣 ， 芦 迪 ( 1 绥化市城 市节水 办公 室， 黑龙江 绥化 1 5 2 0 0 0； 2 黑龙江省庆达水利水 电工程有限公司， 哈尔滨 1 5 0 0 8 0 ) 摘 要 ： 系统分析方法是分析问题的各个方面的影响因素， 并利用现代科学技术定量地处理系统各组成部分关系， 使得整个系统得 到总体优化 。文章以开发利用水资源解决城市供排水优化方案为例 ， 叙述 了分析方法的具体 内容和步骤 。 关键词 ： 水资源； 供排水工程； 系统分析； 内容； 步骤； 总体优化 中图分类 号 ： T U 9 9 1 文献标 识码 ： A 0 引 言 系统分析是 2 O世纪中期之后兴起至今被广泛应用的一 门技术科学 。在应用系统 工程处理 问题 时， 是把所 研究 的对 象看作一个系统 ， 即从系统的角度去观察、 分析问题的各个方 面及影响因素， 并应用数学模型定量地处理系统及各组成部 分的关系， 使得整个系统达到总体最优状态。 随着我国经济持续的发展， 城市供水 日趋紧张， 水环境污 染问题亦显突出， 因此， 对水资源数量与质量的规划、 设计、 运 用、 管理等问题的优化解决具有现实意义和紧迫感。以下谈 谈笔者 的几点认识 。 1 对水资源系统分析的作用、 任务和特点 在规划建设某供排水工程项目时， 为了减少盲 目性， 需要 进行多方案的比较， 并从中选定一个最优方案。它要求在考 虑水资源开发利用时， 必须对许多有关因素进行综合分析， 包 括现有供水系统及其容易扩大的规划； 根据预期的人口、 工 业 、 农业的增长， 规划未来的需水量 ； 水质的管理和控制； 流域 ( 或区域) 的开发和治理 ； 以及水土资源开发利用对环境的影 响等等。 也就是说， 水资源系统的分析必须考虑一个综合性的系 统， 该系统须具有以下几个特点： 1 ) 把某一供排水工程开发利用问题看成该系统低一层 次的分系统。 2 ) 各分系统之间存在着互相关联、 互相依赖、 互相制约 的关系。 3 ) 系统有一个或多个服务 目的或 目标 。 4 ) 系统是可以控制( 设计和管理) 的， 控制的任务是为服 务 目的( 或 目标 ) 而服务 的。 5 ) 系统控制的规则是统筹兼顾， 全面规划， 局部服从全 局 ， 目前服从 长远 ， 低层次 的 目标 服从高层次 的 目标 ， 各 方面 的矛 盾能相互协调 。 2 系统分析方法在 供排水工程 中需要解决的 问题 及系统分析的步骤 2 1 水资源系统分析需要解决的问题 以下是供排水工程中需要解决的主要问题： 1 ) 工程的选定和工程规模的优化确定 当整个流域系统内有若干工程可供选择， 其中有些工程 之间是互斥的， 就要通过系统分析， 优化确定拟建的工程。工 程位置确定后， 又要优化确定工程的规模。 2 ) 工程的优化开发程度 确定工程地点及规模后， 还应通过系统分析 ， 提出工程的 最优开发程序， 以获得工程陆续投入和产出阶段的最大经济 效益。当然， 工程规模大小、 施工期长短、 投资大小、 利息、 产 出时间以及效益好坏等都是必须考虑的因素。 3 ) 地表水和地下水资源的综合考虑 规划中不仅要求考虑地表水的优化调度 ， 而且要把地下 含水层可开采量一并考虑在内； 在人 口密集的工农业发达地 区， 除了要考虑降水的随机特性外， 人类活动对天然水系统的 渐 变或突变影 响亦应 考虑在 内。 4 ) 规划 中应 考虑到 由于 城市 和工 业 的污水 排放 所引 起 的水质污染 污水处理厂规划及可以再利用的水量 ， 未加处理的污水 排放量与河流的自净能力、 水环境质量的变化等都应如实地 作出评价。 2 2 水资源系统分析的步骤 2 2 1 问题的确定。是指把水资源系统规划问题抽象成系 统分析模型。具体来说， 应包括 3个方面 ： 1 ) 确定研究的 目的或 目标。所选择的 目的或 目标必须 正确地反映整个系统的目标 ， 而不能只是系统中某一部分的 目标 ， 否则， 所得出的结果可能对此部分是有益的， 而对整个 系统来说是有损的。 2 ) 分析确定 系统 中所 有 的可行决 策 方案 。如果 系统 没 有包括所应有的全部可行决策方案， 结果最合理的方案就可 收稿 日期 2 0 1 20 31 6 作者简介 李欣( 1 9 7 1 一) ， 女， 黑龙江绥化人， 工程师； 芦迪( 1 9 8 2一) ， 男， 黑龙江依安人， 助理工程师。 - 1 0 0 - 李欣 ， 等： 采用系统分析方法优化供排水工程探讨 第 7期 能被遗漏。 3 ) 分析确定系统的所有控制条件。如果系统没有包括 所应有的全部约束条件， 则得到的解答也可能是不正确的。 2 2 2 建立数学模型。在分析确定某水资源系统的 目标 、 可 行决策的控制条件后， 应建立相应的数学模型以描述系统的 特征及各部分的依存关系。系统的 目标 、 约束条件必须用数 学形式的决策变量表示， 从而使数学模型逼真地反映出该系 统的特征 。 2 2 3 求解数学模型。根据建立的数学模型， 需要研究确定 模型的计算参数， 并选择适当的分析计算方法， 求得最优方 案。此外 ， 在求得最优方案后， 还要进行灵敏度分析， 即研究 模型中所含参数的变化范围及其对最优解的影响。 2 2 4 模 型的验证 。对 此可按所 用模 型 的性能是 否与 实际 系统的性能相同来鉴别 ， 确定计算结果的精度和可靠性， 直到 得出较合理的决策方案和结果。 2 2 5 研究结果的实施。研究结果付诸实施时， 要求系统分 析人员必须与决定实施人员密切联系、 合作， 并对可能出现的 情况和问题， 及时加以修正和调整。 3 规划建设供排水工程 中各方案的确定 在进行给排水工程不同方案的经济、 技术分析时， 各替代 方案应满足下列可比性， 这是进行方案比较的前提。 3 1 应 满足需要的可 比性。各个 方案在 产 品数量 、 质量 、 时 间、 地点和可靠性方面， 须同等程度地满足国民经济发展的需 要。例如为了满足某一城市的供水要求 ， 可以修建水库蓄水 ， 然后输送到城市， 经沉淀、 过滤、 消毒等水质处理措施后供给 各个用户； 也可就地开凿机井， 抽取地下水供给各个用户。这 两个方案的水量、 水质等各个方面均应满足规定的要求。 3 2 应满足费用的可比性。所谓费用， 是指工程一次性造价 和经常性年运行费两部分， 还应包括主体工程、 配套工程的全 部费用。 3 3 应满足价值的可比性。当前， 在我国价格体系中存在着 一 个重要问题 ， 即某一些产品的价格与价值之间存在着相当 大的背离。针对这种背景在给排水工程的经济比较中， 建议 采用 “ 影 子价格” 。 3 4 应满足时间因素的可比性。所谓时间因素， 就是要考虑 资金的时间价值。由于各个比较方案的施工期及各年投资的 分配比例不同， 投入运行后各方案的经济寿命 、 各年效益和年 运行率亦应不同。为了便于比较 ， 必须把投资、 运行费、 效益 根据规定的利率统一折算到同一个计算基准年， 求出总现值 或折算为平均年值进行比较， 这样各个方案才具有可比性。 此外， 还要求各个比较方案能同等程度地满足国民经济 对 自然资源的利用、 环境保护和生态平衡等方面的要求或符 合国家有关规定。 4 对水资源系统工程中投资、 年运行费及效益的分析 在我国的国民经济发展中， 给排水工程建设 日益发挥出 重大作用， 占有着越来越重要的地位。在水资源工程系统分 析中， 为了以尽可能小的投资费用( 或称代价) 取得尽可能大 的经济效益， 大都以经济指标作为系统的目标函数。因此 ， 必 须对系统工程中的投资、 年运行费和效益认真加以分析， 以提 高经济效益， 充分合理地利用各种资源和增加财政收入。 1 ) 工程投资。工程投资指工程达到设计效益时所需的 全部建设资金。除应包括建设费和购置费外， 勘测规划设计 费、 科研费、 迁移安置费以及其他有关费用都属于基本建设 投资 。 给排水工程投 资分 为 国家投 资 、 地 方投 资 及群 众投 资 。 地方投资是指由地方财政 自筹资金， 也是国家投资。群众投 资包括乡和村的集体投资和群众的劳务投资， 即按编制概预 算时采用的当地标准工资与国家补助的民工生活补助费的差 额计算； 物料投资按当地合理价格估算。 2 ) 工程造价。或称工程净投资 ， 是指构成固定资产的价 值。在工程投资总和中扣除下列 3项即得工程造价。 回收金额。包括两部分， 一是指保证工程建设而修建 的临时工程， 施工后已完成使命， 须进行拆除处理， 并 回收余 值； 二是指机械设备购置费的回收。 应核销的投资支出。指不应纳入交付使用财产价值内 而应该核销其投资的各项支出， 一般包括： 职工培训费、 劳保 支出， 不增加工程量的停建、 缓建维护费， 拨付给其他单位的 基建投资， 移交给其他单位的未完工程 ， 以及报废工程的损 失等。 与本工程无直接关系的工程投资。指在工程建设阶段 列入 本工程投 资项 目下 ， 而在完 工后又移交 给其他 国民经济 部门或地方使用的固定资产投资。 3 ) 工程年运 行 费。工程 年运 行费 是指 工程 在正 常运行 中每年所需的经常支出， 一般包括燃料动力费和水费、 维修 费、 行政管理费， 以及工程设施建成后需要支出的补救赔偿等 费用。还应注意， 综合利用工程的投资和年运行费， 应在各受 益部门之间进行合理分摊 。 4 ) 水资源工程经济效益。水资源工程的经济效益是指 因工程的修建所能增加的国民收益。从技术经济角度看， 它 是各项给排水技术得以生存 、 发展、 推广和应用的客观要求， 是水资源工程系统分析中的重要内容。 工程效益有直接效益 与间接效益 之分 。直 接效益 主要指 内部经济效益 ； 间接经济效益主要指社会、 环境 、 生态经济效 益等 。经济效益又可分 为有形 的和无形 的 ， 如修建城 镇供水 工程后改善了人民生活， 提高了人民的健康水平， 促进了城镇 的发展和进步， 这就是无形经济效益。 在评价一项工程 、 一个开发 目标 的效益 时 ， 应把它的所有 效益即直接的和间接的、 近期的和远期的、 宏观的和微观的、 有形的和无形的、 能用货币表示的和不能用货币表示的效益 都加以评价估算。不能用货币表示的效益也应当给以清楚、 确切 的描述 ， 以确保工程评价的客观 、 全 面 、 翔实和准确 。 对给排水工程而言， 确定各项开发目标的工程效益是一 个复杂的问题， 需要进行大量的调查研究和分析计算， 有的还 要通过试验， 对间接效益和无形效益的估算更为困难。具体 来说， 在进行给排水工程效益的计算时， 应该根据具体情况， 考虑诸多关联的问题和原则 。本文不再赘述 。 参考文献 ： 1 林延江， 陆昌甫， 朱光熙， 等 水利土木工程系统分析方法 M 北 京： 水利电力出版社 ， 1 9 8 3 2 张希玉 企业家优秀学术论文选 M 北京： 中国经济出版社， 1 9 9 3 一 】 0】 一