摘要：城市水资源的开发利用和保护涉及自然科学、社会科学和工程技术的许多领域，是一项非常复杂的系统工程。本文试图以系统科学理论为指导，构建城市水系统的理论框架，对城市水系统的内涵、要素、结构、功能和特征等进行分析，对城市水系统控制的依据、途径、类型和战略等进行探讨，并提出了加强城市水系统规划的建议。

关键字：控制,规划,城市供水系统,水资源 

 1、引言
    
    水是生命之源，也是文明之本。水为人类的繁衍生息和社会的文明进步作出了重要贡献，但长期以来却没有得到人类应有的珍惜和善待。人们对水的偏见、误解和滥用破坏了水资源的平衡，引发了水资源危机，与此同时，人类也为此付出了惨重的代价。由于人口增加、经济增长和用水不当而导致的区域性水源短缺、水质污染和环境恶化，不仅制约了经济与社会的发展，还严重威胁着人类的健康与生存。据联合国的统计资料，全世界有10亿人口得不到足够数量和安全卫生的饮用水，21亿人没有安全的排污设施，每年有400多万儿童因此而死去，他们中几乎所有人都生活在发展中国家。
    
    我国是世界上最大的发展中国家，也是水资源最短缺的国家之一，人均水资源占有量仅为世界平均水平的1/4。随着社会经济发展和城市化进程的加快，水的供需矛盾将更加突出。根据预测，未来几十年内，我国新增的用水需求将主要集中在城市地区，城市将面临水资源短缺、水环境恶化、提高供水质量的多重挑战，这是摆在我们面前的重大研究课题，需要从理论和方法的层面上加以研究，开展对城市水系统控制及规划原理的探讨便是其中的尝试之一。
    
    2、城市水系统分析
    
    2.1城市水系统的基本内涵
    
    城市水系统的客体是城市水资源。城市水资源作为城市生产和生活的最基础的资源之一，除了它固有的本质属性和基本属性外，还具有环境性、社会和经济属性。
    
    水的环境属性源于其本身就是环境的重要组成部分，它决定了水在自然环境中的特殊地位以及水的质量和状态受环境影响的必然性；水的社会属性决定了水资源的功能，主要体现在水的被开发利用上，而开发利用的行为方式又取决于社会对水的需求程度和认识水平；水的经济属性是水资源稀缺性的体现，它是由水的社会属性衍生出来的，社会的需求是产生水经济价值的根源，水的功能和价值只有通过开发利用和保护这一社会活动才能得以实现。因此，水资源的功能和价值的实现过程实际上就是水资源的开发利用和保护过程。由此可见，城市水系统就是在一定地域空间内，以城市水资源为主体，以水资源的开发利用和保护为过程，并与自然和社会环境密切相关且随时空变化的动态系统。从这个意义上说，城市水系统的内涵已经远远超出了通常所说的“水资源系统”或“水源系统”的范畴，这个系统不仅包涵了相关的自然因素，还融入了社会、经济、甚至是政治等许多社会因素。
    
    2.2城市水系统的基本要素
    
    从城市水系统的内涵中不难看出，城市水系统是由城市的水源、供水、用水和排水等四大要素组成的。这四大要素的相互联合构成了城市水资源开发利用和保护的一个循环系统，每个要素都对这个循环系统起着一定的促进或制约作用。
    
    城市水源是城市水系统的基础要素。如果把供水视为一种特殊商品，那么水源便是该商品的原料。没有原料也就没有商品。

   城市供水是城市水系统的开发或生产要素，它是在水源和用水要素之间架起的一座桥梁。如果没有供水要素，水源不能自动变为商品为消费者所利用。
    
    城市用水是城市水系统的需求或消费要素，供给与需求是一对矛盾，既对立又统一，没有需求，就不必供给，而满足需求是供给的永恒主题。
    
    城市排水是城市水系统中最敏感的要素，具有两面性，良性的排水（经净化处理后排放）可增加水源的补给量，不良的排水（未经净化处理直接排放）则污染水源水质，进而减少水源的可用水量。
    
    2.3城市水系统的谱系结构
    
    系统分析表明，城市水系统具有明显的分层结构特征。如果把系统的四大要素都分别作为子系统来看待的话（因为系统和要素的界定是相对的），那么每个子系统也都包含有若干个组成自己的要素，于是系统、子系统和要素之间便形成了一个由较高层次向较低层次分解的三级谱系结构（图1）。不同层次之间相互联系，相互制约；同一层内的各子系统或要素之间既有联系，又有矛盾和冲突，因而需要在上一层次系统中加以综合与协调，以保持系统的整体性和稳定性。例如，水源、供水、用水和排水等四个子系统构成了水资源开发利用和保护的一个过程链，这个链的每个环节都是不可缺少的，彼此间相互影响，相互促进，相互制约。否则，水的功能和价值就得不到有效体现。如果其中某个链点出了问题，则需要在系统的最高层次上通过调整供需关系来达到子系统间的协调。

    2.4城市水系统的功能特征
    
    根据系统论原理，系统的功能和结构是统一的，功能以结构为基础，也就是说结构决定功能。城市水系统的结构是分层次的，其功能也应该是分层次的。在系统层次上城市水系统的总体功能是满足城市社会经济和自然环境的用水需求，亦即生活、生产、生态等“三生”用水需求。考虑到城市水源是自然环境的重要组成部分，也可以将城市水系统的功能表述为：在一定的约束条件下，最大限度地满足城市社会经济的合理用水需求。这里所指的约束条件有三层含义：一是不能破坏水资源量的补排平衡；二是不能破坏水资源的质量状态；三是不能破坏水资源的赋存环境。