6.7 小结

6.7 小结

协调、优化和良性循环是流域水资源多维临界调控的关键和灵魂,这三者相互联系、相互影响、相互支持。本章将临界控制理论引入了水资源系统,临界控制论主要应用于人类活动为一方、自然环境为另一方的复合系统的控制问题,其本质是对人类活动加以调控,使自然系统处于“合理的”和“允许的”临界阈值区间。

水资源系统是耗散结构,说明该系统是动态有序的。而系统协调与有序是内在联系的,多维临界调控要使得水资源系统协调,也就是要使系统有序。耗散结构理论指出,有序和无序之间可以相互转化,要通过调控使之有序,首先必须对其有序程度进行衡量。由于熵与有序度之间存在一定的关系,所以可以利用熵与有序度的关系,用物理量熵来描述系统的有序度变化及演化方向。但是,熵不是一个可以直接观测的量,要用直接可观测量的显式函数把熵产生、熵流表达出来,往往是困难的,不便于实际应用。为此,本研究把耗散结构理论和协同学理论相结合来探讨水资源系统的多维临界调控理论。

协同学被看作是研究远离平衡现象的几种主要理论方法之一,主要研究系统怎样从原始均匀的无序态发展为有序结构,或从一种有序结构转变为另一种有序结构,因而是一种关于有序演化的理论。序参量是协同学理论中的重要概念,它不仅能够表述大量子系统集体运动的宏观整体模式,而且又起着支配或役使子系统的作用,主宰着系统整体演化过程。因此,哈肯把序参量概念引入协同学,将成为人们通过少数变量把握有序演化过程的重要工具。

水资源系统是经济、社会和生态的复合系统,这3个子系统是相互联系、相互作用的,它们之间既有竞争,也有协同,而调控是要协调系统中经济、社会以及生态等子系统的关系,保持系统之间的动态平衡协调,使水资源系统能够实现良性循环、演化。因此,将协同学理论应用于水资源调控是合理、可行的,调控最终就是对组成流域水资源系统的经济、社会、生态子系统的序参量进行调节、控制,提高它们的协同作用,实现资源的最优利用和系统的有序演化。

在基本控制论模型的基础上,按照我国科学家钱学森提出的对复杂巨系统“从定性到定量综合集成的方法”,建立了水资源多维临界调控的控制论模型框架,即控制者模型与被控制对象模型相结合的模型。该模型通过计算机仿真和计算获得定量结果,同时充分利用知识工程和专家系统等人工智能技术、信息技术,能够实现以人(专家体系)为主的交互式调控。