灌区水资源实时优化调度

根据实时调度原理及农业水资源配置特点，建立了分层耦合的水资源实时优化调度模型，该模型包括供需水中长期预测、中长期优化配置、供需水实时预报、短期渠系配水和基于模糊识别的实时修正5个模块，应用该模型可实现对预报、决策、实施、修正的滚动向前调度。在中长期优化调度模块中提出了利用模糊聚类和马尔科夫时间序列的预测方法对有效降水量进行预测，并根据预测的年型计算作物需水量和地下水可开采量。实例计算表明，应用该模型实行的实时优化调度与各种供水已知情况下的理想最优调度方案偏差较小。     

黄河"数字水资源管理调度"建设

黄河“数字水资源管理调度”应具备黄河水资源管理调度信息实时采集、传输、存储处理和监测以及水资源实时预报、水资源实时分配、水量实时调度、引黄涵闸远程实时监控、主要控制断面小流量预警、取水许可网上审批、水资源实时管理等功能。它由1个二级水量调度决策支持系统、3层计算机网络结构、4类信息采集系统构成。黄河水资源管理调度决策支持系统是“数字水资源管理调度”的技术核心，它由水资源预测预报、水资源监测管理、水量调度方案管理、水量调度业务处理与综合监视、危机调度管理、取水许可管理等子系统组成，并包含骨干水库联合调度模型、黄河干流春夏秋冬四季实时调度模型、枯水径流演进预报模型等。     

黑河流域水资源实时调度系统

本文结合黑河流域实际情况和流域发展的现实需求，提出了“宏观总控、长短嵌套、实时决策、滚动修正”的流域水资源实时调度的模式，并应用自适应控制方法，建立了流域水资源的实时调度系统，包括相互嵌套的实时调度预报子系统、实时调度决策子系统和实时修正子系统。实时调度预报子系统主要包括长期和短期径流预报、土壤墒情预报和需水预报；实时调度决策子系统包括长期和短期调度决策；实时修正子系统是根据采集的实时信息，进行长期和短期调度的修正。     

黑河流域土壤墒情预报模型

针对黑河流域水资源匮乏问题,考虑了流域下垫面因素、气象因素以及实时灌溉的空间分布对土壤墒情的影响,为满足流域水资源实时调度模型系统的需求,建立了适合于该流域的土壤墒情预报模型;利用该模型对黑河流域2001年研究区内各计算单元不同作物的净灌溉定额和需水量进行计算,并与传统方法计算的需水量比较来检验模型的可行性。在黑河流域水资源实时调度需水计算中进行了初步应用,结果表明该模型能满足流域水资源实时调度的需要。     

水资源管理“四预”总体框架设计与应用思路

围绕水资源管理“预报、预警、预演、预案”业务需求，以“动态评判、精准模拟、场景推演、智慧决策”为路径，提出“四预”的功能需求和内部逻辑关系，提出水资源管理“四预”系统整体构架设计。以水资源动态评价和动态调配功能为主线，分析从动态评价预报、动态分级调配、方案智慧生成的“四预”核心工具支撑研发需求，融合物联网、大数据、数字孪生、人工智能等新一代信息技术，建立融合区域水量分配、年度计划制定、月度方案生成、实时调度支撑、产品自动生成的业务功能体系，构建水资源数字化治理新模式，为水资源管理“四预”的技术研发、业务应用提供借鉴和参考。     

长潭水库防汛调度综合信息系统及技术要点

长潭防汛调度综合信息系统的建立使得水情自动测报系统中心站具备雨情、水情、发电机组实时数据采集与处理、水务计算与管理、水文资料整编、水库水文预报、水库防洪调度、水库优化调度、防汛业务管理等功能,系统依靠先进的计算机网络软、硬件技术,有效增强了数据安全性,为准确、及时地实施水库调度决策提供了依据,并有效实现了数据共享。     

三峡入库站含沙量预报方法初探与试预报

为满足三峡水库实时调度和管理需求,针对较小含沙量的预报,初步建立了以上下游站含沙量关系模型为基础、结合短期水雨情预报的三峡入库站含沙量预报体系和方法;提出了含沙量预报精度评价指标;介绍了2012年汛期泥沙试预报情况和预报精度评价结果。评价结果表明,含沙量预报与实际值较贴近,说明建立的预报体系和方法具有较好的可行性和时效性,预报精度满足三峡水库泥沙调度要求。     

水资源调度中蓄水工程下游区间入流预报效益计算模型

本文通过分析有、无水文预报的水资源调度误差的概率分布函数和分布函数参数的确定，从概率的角度出发，建立了水资源调度中水文预报效益计算模型。该模型以区间径流估计误差值的方差、水资源调度供水保证率和调水过程的水库放水历时等数据为基础，定量地描述了水资源调度中水文预报效益的计算方法。实例应用结果表明：水文预报效益与有、无水文预报时的径流估计误差的均方差的差值成正比；并随供水保证率的提高而增大，即供水保证率越高水文预报效益越大，且水文预报效益的增长率也越高。     

黄河流域旱情监测与水资源调配技术框架

针对黄河水资源短缺、干旱频发、旱灾损失大等重大问题,以应对干旱的黄河流域水资源调配为切入点,开展大型灌区旱情实时监测、应对干旱的径流洪水预报、大型梯级水库群优化调度以及干旱风险管理等关键技术研究,提出干旱评估与演变特征识别、灌区干旱实时监测、洪水/径流预报、多年调节水库旱限水位最优控制、水库多分期汛限水位优化、梯级水库群协同优化调度、干旱应对与风险管理等关键技术,形成大型灌区旱情实时监测、径流/洪水预报以及黄河梯级水库群调度等技术平台,集成黄河流域旱灾监测与预警、抗旱水源调度等综合技术体系框架,实现黄河流域干旱的有序应对,显著提升应对干旱的黄河水资源调配技术水平。     

黄河防汛会商预演系统设计及“四预”功能构建研究

水利部提出推进智慧水利建设，加快构建具有预报、预警、预演和预案“四预”功能的智慧水利体系。针对2021年黄河秋汛洪水情况，在“黄河一张图”的基础上，搭建“数字孪生”数据底板，实现对黄河流域降雨与洪水预报、工程调度、洪水演进、洪水淹没等水旱灾害防御工作的实时预警、预报分析、调度决策、精准化预案和数字化仿真。设计了黄河防汛会商预演系统总体框架，分析水雨情监视及预报、水工程调度和洪水演进三个重点业务工作流程，开展“数据底板、预警、预报、调度、预演和预案”功能构建研究，剖析了系统实施过程中面临的技术难点，提出相应的技术解决方案。系统建成后可提供具备“四预”功能的综合性会商决策体系，提升水旱灾害防御现代化会商和管理能力。     

缺水型大城市多水源调配管理技术体系与方法研究

针对缺水型大城市多水源供水系统日益庞杂带来的规范化和精细化调配管理问题,通过强化最严格水资源管理制度对城市多水源统一调配和管理的指导作用,从前期调配评估、调配系统构建、调度规程制定、调配方案编制四方面,探讨了缺水型大城市多水源调配管理技术体系,提出了城市水源-工程-单位-用户四层供水系统网络拓扑结构、城市供用耗排水量流转关系、水资源调配工程与管理体系、水资源日常调度规程、多水源联合调度模型等关键技术问题的解决思路与方法。将该技术体系应用于北京市水资源统一调配管理,结果表明:北京市供水系统可划分为4类水源-11类供水工程-4大水管系统-5大用户的网络拓扑结构。在此基础上,可构建由36家机关单位组成的水资源三级调度管理体系,按照调度会商-决策-实施-调整为核心的调度流程,依据统筹用水管控、水源配置、水量调度原则编制的水量调配方案开展日常水量调度工作。研究成果可为水行政主管部门推进水资源精细化调配管理工作提供技术支撑。     

城市水资源需求管理信息系统初探——以北京市公共生活用水为例

论述了城市水资源需求管理的发展历程和城市水资源需求管理的内涵,提出了建立城市水资源需求管理信息系统的构架体系。以北京市公共生活用水的定额管理实践为例,初步建立了以MIS/GIS为基础的北京市公共生活用水需求管理信息系统平台。系统由数据编辑、用水数据与空间数据的查询、多种统计分析、用水定额模型、需水预测模型、节水评价模型、水价敏感度模型、报表输出等主要功能组成。系统界面友好,多种报表输出,预测数据易于输出到商业化软件中,数据统计方便,系统扩展性好,可以为北京市水资源规划、管理和配置乃至社会经济发展提供科学的决策依据。     

省级防汛指挥决策支持系统的建设与管理

根据作者近年来参与的一系列相关工作的经验和认识,介绍了省级防汛指挥决策支持系统的研究目标、功能特点、组成结构和关键技术,提出了"三层"体系结构(人机交互层、模型应用层、系统支撑层)和"五库十机"实用系统框架(数据库、模型库、方法库、知识库、文本库和数据接收、气象产品应用、汛情监视、信息服务、洪水预报、防洪调度、灾情评估、防汛管理、会商支持、城市防洪),指出基于Web GIS的信息管理、基于模型的应用开发和基于网络的应用集成,是省级防汛指挥决策支持系统建设和管理的关键技术。     

城市需水预测模型研究

需水量预测是供水决策,水利投资数额的重要参考指数,在水资源规划与管理中起着重要的作用。针对现有需水量预测方法存在局限性等问题,结合经济社会发展状况和水资源的特点,建立了城市需水预测模型。该模型能够较好地体现出社会经济、生态、环境和水资源各个系统之间的复杂关系。     

区域最严格水资源管理监测体系评价研究

随着发展新理念和治水新思路的贯彻落实,实行最严格的水资源管理制度的重要性更加突出,责任考核、责任审计、责任追究将更为严格,构建基础性的集约高效的水资源管理监测体系也更加迫切。以云南省为例,采用层次分析法,应用"边际效益递减"原理,建立了指标定量评价计算模型,对云南省的水资源监测体系进行了评价。研究结果表明:所构建的水资源管理监测体系以及所提出的方法和模型,可以作为区域最严格水资源管理监测体系评价评估研究的重要方法。     

基于调配管理的北京市多水源水量联合调度研究

针对北京市复杂供水系统多水源联合调配与管理,依据最严格水资源管理制度,在规划用水总量控制红线和用水效率控制红线管控下,充分考虑水行政主管部门调配管理目标与约束,绘制了基于水源-工程-单位(水管系统)-用户的多维嵌套北京市供水网络拓扑结构,建立了北京市多水源联合调度模拟模型,实现了用水管控、水源配置、水量调度统筹的多水源联合调度。计算结果表明:2019年全市用水管控39.6亿m~3,考虑输水损失和干流补水后,由本地新水供水20.3亿m~3,利用再生水11.5亿m~3,调用南水北调水9.7亿m~3;在现状工程条件下,为满足城市生活与工业用水和城区重点区域河湖基本生态需求,可充分调配南水北调水约9～10亿m~3;通过加大调水可进一步恢复本地水源储备和改善河湖生态环境。研究成果可为水行政主管部门开展日常水量调配工作提供技术支撑。     

生态水利与城市水资源科学配置

在综述了国内外有关生态水利研究的基础上，对生态水利的内涵、理论框架及实践原则进行了分析和阐述。对城市水资源的配置进行了分析，认为要把生态水利的发展观充分渗透到城市水资源配置的规划、设计、实施、管理各个层面，提出了基于生态水利思想的城市水资源科学配置的理论框架。