水资源是人类生产生活的最关键资源,是支撑经济社会可持续发展的重要物质基础,人类历史的发展进步过程与水资源息息相关。伴随着经济社会的快速发展,形势严峻的水资源和水环境问题,严重制约着人类社会的进一步发展,人水关系面临更加严峻的挑战,寻求人水和谐发展之路,逐渐成为全球焦点问题之一。人水和谐理念对区域或流域水资源调控方略的制定实施具有现实的指导意义,基于人水和谐理念,建立人水关系模拟与和谐调控模型是对人水关系研究体系的补充,是对人水系统在不同阶段和谐程度的动态模拟和调控分析,为水资源管理决策的制定提供重要的理论依据。本文在对国内外研究现状及存在问题分析的基础上,基于课题组前期研究成果,结合和谐论理论方法,开展人水关系和谐调控理论方法及应用研究,主要包括以下几方面:(1)人水关系和谐调控理论及框架研究。在系统阐述人水关系基本概念和内涵特征的基础上,提出人水关系和谐调控研究框架,将人水关系和谐评估、定量模拟以及和谐调控纳入该研究框架,并厘清三者之间的相互关系,完善人水关系的研究体系。(2)人水关系和谐程度定量评估研究。以系统论为基础,对人水关系的概念和内涵进行深入分析,按照“目标-准则-分类-指标”四层次构建涵盖水资源、水环境、水生态、社会发展、经济发展、科技发展、供水、保护和管理子系统在内的人水关系和谐评估指标体系;采用和谐论量化评估方法,对研究区河南省进行长序列分地区的人水关系和谐程度定量评估。(3)人水关系模拟研究。采用嵌入式系统动力学模型及方法,将水系统以水资源转化方程以及污染物质量平衡方程的形式与人文系统各种用水模块相耦合,构成动态模拟模型;把该模型应用于河南省,实现人水关系不同情景下的动态模拟,找出影响人水关系的主要影响因素,为人水关系和谐调控奠定基础。(4)人水关系和谐调控研究。提出包含调控模型构建的依据、原则、分类、思路等方面的人水关系和谐调控模型框架;基于匹配度计算方法,将调控地区按照不同的特点分为不同的调控类型;提出两种和谐调控模型,分别为基于和谐平衡的调控模型和基于“三条红线”的调控模型。其中,基于和谐平衡的调控模型,是基于最新提出的和谐平衡概念和量化方法,构建包含和谐平衡一般表达式的调控模型;基于“三条红线”的调控模型,是将“三条红线”作为约束条件,以人水关系和谐程度最大为目标构建的调控模型。