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系统分析的主要环节是对概化后的水资源系统建立某种数学模型，包括建立目标函数和一些约束条件方程。然后根据数学模型的特性 （线性或非线性、确定性或随机性、静态或动态、单目标或多目标），选择各种不同的优化技术求解数学模型。在建立和求解数学模型时，一般以某种最优化准则（如经济总效益最大，不利影响最小）出发来选定系统中各建设项目及其地点，确定各工程的规模和设计参数，拟定系统所服务的各部门的供水、供电等数量和水质。对于已建系统则拟定某种准则下的联合运行的最优策略，使系统的利用效益最大和不利影响如洪涝灾害损失、环境污染影响最小。

系统分析的主要途径有解析法和模拟法两种。解析法常用的有数学规划法、古典最优化法、梯度法等；模拟法指把水利系统输入、输出和系统各单元之间的有机联系以数学式表达，然后在电子计算机上直接模拟计算各种方案下的系统效益，最后比较、权衡选定最优的开发方案或运行策略。

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