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1、10申请公布号CN102425211A43申请公布日20120425CN102425211ACN102425211A21申请号201110253773722申请日20110831E03B3/0420060171申请人水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院地址210029江苏省南京市广州路225号南京水利科学研究院水文水资源研究所72发明人王小军张建云王国庆贺瑞敏74专利代理机构南京汇盛专利商标事务所普通合伙32238代理人陈扬54发明名称一种流域内合理使用生活用水的方法57摘要本发明公开了一种流域内合理使用生活用水方法，具体步骤为调查分析流域内人口增长、水资源开发利用和用水效率现状和变化。
2、趋势；分析流域内人口变化特征，结合上下游特征，分别计算农村人口、城镇人口比例；分析流域上下游用水效率差异特征，计算上下游用水效率差异特征指数；构建二元结构模型计算流域用水基尼系数；计算不同水平年流域用水基尼系数，绘制流域生活用水基尼系数变化曲线，进而总体评价流域用水公平与合理情况，服务于流域水资源规划与管理。本发明建立的二元结构用水基尼系数模型对用水评价结果全面准确，可信度高，能有效反映流域内生活用水公平合理使用状况。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图2页CN102425218A1/1页21一种流域内合理使用生活用水的方法，其特征在于该方。
3、法包括以下步骤1）调查分析流域内人口增长、水资源开发利用和用水效率现状和变化趋势；2）分析流域内人口变化特征，结合上下游特征，得到农村人口、城镇人口比例；3）分析流域上下游用水效率差异特征，得到上下游用水效率差异特征指数；4）构建二元结构模型，得到流域用水基尼系数；5）根据不同水平年流域用水基尼系数，绘制流域生活用水基尼系数变化曲线，进而总体评价流域用水公平与合理情况，服务于流域水资源规划与管理。2根据权利要求1所述的流域内合理使用生活用水的方法，其特征在于所述步骤（3）中的上下游用水效率差异特征指数为和K，其中为城镇居民与农村居民生活用水定额比例，K为城镇生活用水定额的最高值与最低值比值。3。
4、根据权利要求1所述的流域内合理使用生活用水方法，其特征在于所述步骤（4）中的流域用水基尼系数为G，G12B，其中B为人口生活用水量的洛伦兹曲线图中实际变化曲线右下方的面积，计算公式如下其中P为流域内总人口数，S为总人口用水量，QR为流域内农村人口用水定额，QUL为流域内城镇人口用水定额，QUH为流域内最高城镇人口用水定额，R为流域内农村人口所占总人口比例，UL为流域内用水水平低于流域最高用水水平的城镇人口所占总人口比例，UH为流域内用水定额最大部分城镇人口所占总人口比例。权利要求书CN102425211ACN102425218A1/5页3一种流域内合理使用生活用水的方法技术领域0001本发明属。
5、于水资源应用领域，具体地说是一种流域内合理使用生活用水的方法。背景技术0002进行生活用水的合理使用首要问题是用水量的公平性，用水量的公平性问题是水量分配中最基本的问题，直接关系人民群众最现实的切身利益，是水资源可持续利用的核心问题。随着我国城镇化进程的加快，水资源短缺已成为我国经济社会可持续发展的重要制约因素，加之全球气候变暖的不确定性，未来我国水资源供需矛盾将更加突出。因此，如何保证有限水量公平分配，已成为发展民生水利的重要组成部分，并直接关系到水资源可持续利用。0003长期以来，居民收入分配差距一直是经济学研究热点。1905年统计学家洛伦兹提出著名的洛伦兹曲线。其后，意大利经济学家基尼根。
6、据洛伦兹曲线计算出一个反映收入分配平等程度的指标，称为基尼系数（G），亦称洛伦兹系数，该系数可直观地反映不同收入的居民在收入分配中所处的位置及分配公平的大致程度，其作为衡量分配不平均程度的指标在资源环境分析、区域水土资源匹配分析、电力调度等方面得到广泛的应用。尽管如此，目前尚无统一方法计算基尼系数变化过程。0004水资源是有限的，因此流域内水资源利用必须满足上游与下游、代际与代内用水的公平以及全人类用水的公平，特别是城镇生活与农村生活用水要求，实际中也进行了广泛的研究，流域内合理使用生活用水就显得尤其重要。通常，安全饮水的人口比例、公平系数或权重、公平阈值函数等指标被用于用水公平研究中，但确定。
7、这些指标的主观性较大，且不同地区的标准也不一样，给实际应用带来了不便。发明内容0005为了对流域上下游、城镇和农村等不同水户生活用水问题进行整体评价，服务流域水资源管理，从而实现对生活用水的合理使用，本发明提供一种流域内合理使用生活用水的方法，该方法通过广泛收集流域内人口增长、水资源开发利用等方面资料，结合城镇生活用水和农村生活用水差异，建立二元结构的用水基尼系数计算模型，进而总体评价流域用水公平与合理情况，服务于流域水资源规划与管理。0006本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种流域内合理使用生活用水的方法，其特征在于该方法包括以下步骤1）调查分析流域内人口增长、水资源开发利用和用水效率。
8、现状和变化趋势；2）分析流域内人口变化特征，结合上下游特征，分别计算农村人口、城镇人口比例；3）分析流域上下游用水效率差异特征，计算上下游用水效率差异特征指数；其中，上下游用水效率差异特征指数为和K，其中为城镇居民与农村居民生活用水定额比例，K为城镇生活用水定额的最高值与最低值比值；4）构建二元结构模型计算流域用水基尼系数G，将其作为流域上中下游生活用水量分说明书CN102425211ACN102425218A2/5页4配的公平性评价依据；G12B，其中B为人口生活用水量的洛伦兹曲线图中实际变化曲线右下方的面积，计算公式如下其中P为流域内总人口数，S为总人口用水量，QR为流域内农村人口用水定额。
9、，QUL为流域内城镇人口用水定额，QUH为流域内最高城镇人口用水定额，R为流域内农村人口所占总人口比例，UL为流域内用水水平低于流域最高用水水平的城镇人口所占总人口比例，UH为流域内用水定额最大部分城镇人口所占总人口比例；5）计算不同水平年流域用水基尼系数，绘制流域生活用水基尼系数变化曲线，进而总体评价流域用水情况，实现流域内生活用水的合理使用。0007与现有技术相比，本发明具有以下优点结合流域水资源开发利用现状，将流域生活用水户分为城镇生活用水量和农村生活用水量，通过建立二元结构的用水基尼系数计算模型，综合反映不同用水户用水效率与总量差异，进而总体评价流域用水公平与合理情况，服务于流域水资源。
10、规划与管理。附图说明0008图1为本发明的人口生活用水量的洛伦兹曲线图。0009图2为本发明的二元用水结构基尼系数计算简化图。0010图3为利用本发明的基尼系数模型得到的海河流域用水基尼系数变化过程。0011图中，1生活用水分配绝对平等曲线，2实际生活用水分配曲线。具体实施方式0012下面结合附图对本发明流域内合理利用生活用水方法进行详细说明。0013一种流域内合理利用生活用水的方法，该方法通过广泛收集流域内人口增长、水资源开发利用等方面数据，结合城镇生活用水和农村生活用水差异，构建的二元结构模型计算用水基尼系数，将其作为流域生活用水量分配的公平性评价依据。具体步骤如下1）调查分析流域内人口增。
11、长、水资源开发利用和用水效率现状及变化趋势；2）分析流域内人口变化特征，结合上下游特征，分别计算农村人口、城镇人口比例；3）分析流域上下游用水效率差异特征，计算上下游用水效率差异特征指数；4）根据构建的二元结构模型，针对不同流域上游和下游用水效率存在的差距，计算流域用水基尼系数，将其作为流域上中下游生活用水量分配的评价依据；5）计算不同水平年流域用水基尼系数变化过程，绘制流域生活用水基尼系数变化曲线，进而总体评价流域用水公平情况，服务于流域水资源规划与管理。0014本发明通过分析流域内生活用水量变化与人口变化过程，结合流域内生活用水户变化特点，建立流域内人口生活用水量的洛伦兹曲线，见图1。00。
12、15结合经济学基尼系数概念可知，基尼系数（G）通常定义为（1）说明书CN102425211ACN102425218A3/5页5式中，实际收入分配曲线和收入分配绝对平等曲线之间的面积为A，实际收入分配曲线右下方面积为B。本发明引入经济学中基尼系数法，采用基尼系数法对流域内生活用水量分配公平进行研究，此时A即为实际生活用水分配曲线2和生活用水分配绝对平等曲线1之间的面积，B为实际生活用水分配曲线2右下方面积。0016结合人口生活用水量的洛伦兹曲线和基尼系数计算方法，可得用水基尼系数计算如下（2）式中，A为曲线0MN与直线0N围成的面积，B为曲线0MN与0PMN围成的面积。可以看出，基尼系数与B直接。
13、相关，故可通过计算B而得。因此，要计算用水基尼系数，首先要找到曲线0MN，然后对其进行一次定积分，得到面积B。0017考虑到生活用水特点，按城镇生活用水和农村生活用水构建二元结构模型进行计算。图中表示农村人口（万人），表示城镇人口（万人），表示总人口（万人），满足（3）式中，表示用水水平低于流域最高用水水平的城镇人口（万人），表示同期流域用水定额最大部分城镇人口（万人）。、为对应于人口、的用水定额（升/人天）。为简化计算，将至的变化规律用线性函数表示。0018同时，引入人口比例系数表示人口结构，其中，、分别表示不同类型人口占总人口的比例。由人口关系可知（4）由及可确定为（5）设总人口用水量为S。
14、，即围成的面积，故S可表示为（6）同时，对于用水定额变化曲线，设为用水定额变量，则随着人口增大而逐渐增大，直至S。因此，随着曲线作用点向P的变化过程中，而逐渐趋近于1，相当于洛伦兹曲线中的曲线0M0。在此基础上，对其积分，即可求出0M0围成的面积B，计算过程如下说明书CN102425211ACN102425218A4/5页6（7）对上式进行化简，有（8）将其代入基尼系数计算公式，得（9）又设城镇居民与农村居民生活用水定额比例为，城镇生活用水定额的最高与最低值比值为，即、，则（10）将其代入（9）式，并对分子分母同除，可得（11）根据上述方法具体应用分析1）调查分析海河流域内人口增长、水资源开发。
15、利用和用水效率等方面特征，掌握流域人口增长与生活用水量变化关系；2）分析流域内人口变化特征，结合上下游特征，分别计算农村人口、城镇人口比例。以1980年为例，流域内城镇人口2289万人，农村人口7432万人，差异性人口差异性人口是指高于城镇平均生活用水指标的那部分人口1462万人。00193）分析流域上下游用水效率差异特征，计算上下游用水效率差异特征指数。以1980年为例，流域城镇人口用水定额115升/人天，农村人口用水定额40升/人天，最高城镇人口用水定额169升/人天，进而可计算2875、147。城镇居民与农村居民生活用水定额比115/402875；城镇生活用水定额的最高值与最低值比说明书。
16、CN102425211ACN102425218A5/5页7169/115147。00204）根据构建的二元结构模型计算流域用水基尼系数，可得基尼系数G02；5）计算不同水平年流域用水基尼系数，绘制流域生活用水基尼系数变化曲线，将其作为流域上中下游生活用水量分配的公平性评价依据，服务于流域水资源规划与管理，从而实现对生活用水的合理利用。如图3所示，总体来看，海河流域生活用水基尼系数呈一定上升趋势，表明多年来海河流域生活用水趋于不公平发展，这与流域内水资源供需矛盾日益尖锐，用水户之间用水矛盾加大有关，与流域近年来过度开发有直接关系。本发明可有效评估流域不同水平年水资源开发状况，反映流域内生活用水公平合理使用状况，将为水资源管理提供依据。说明书CN102425211ACN102425218A1/2页8图1图2说明书附图CN102425211ACN102425218A2/2页9图3说明书附图CN102425211A。