基于GIS网络模型的水资源优化配置系统设计与实现

基于GIS网络模型的水资源优化配置系统是一个基于数据库、Arc Engine技术、C~#语言等联合开发的决策支持系统,该系统利用GIS的可视化技术以及几何网络模型将水资源优化配置模型概化,绘制相应的水资源配置系统网络图,通过对复杂的水资源、社会经济、生态环境系统进行简化和抽象,以节点和线要素构成网络图反映三大系统内在的逻辑关系,利用灵活的模块化数学模型对多目标的水资源管理进行调配,最终得到优化配置结果,为水资源管理提供技术支持。通过示范区域赣江流域水资源优化配置模型的应用,表明该系统是一个简捷实用、易操作的决策支持系统平台。     

利用水资源配置系统确定供水工程的建设规模

本文在分析水利工程建设特性和供水工程水资源配置原则的基础上,探讨了水资源需求、系统简化、水资源调度策略、计算方法对供水工程建设规模的影响,提出了确定供水工程建设规模的基本思路和步骤,并具体应用到某干旱区生态环境保护工程。水资源配置“三次”平衡分析确定供水工程建设规模的主要步骤为:(1)绘制水资源配置系统网络图;(2)进行需求分析,包括经济、生态环境需水;(3)制定水资源调度策略;(4)进行水资源配置“三次”平衡分析,初步确定供水工程的建设规模;(5)进行流域耗水平衡分析,分析经济与生态的耗水比例;(6)确定供水工程的规模以及供水工程实施建议。     

基于生活、生产和生态环境用水的水资源配置模型

从实际需要出发探讨并给出了水资源系统及水资源配置模型的基本概念和定义;研究了水资源系统网络图的绘制方法;给出了用该图概化和表示系统中的需水、水源、工程以及水的运动等复杂关系的方法;从时间结构和空间结构两个方面介绍了全面考虑生活用水、生产用水和生态环境用水要求的、系统反映各种水源及工程供水特点的水资源配置模型的建模思路和技巧,给出了模型的基本任务和主要约束方程.该模型在河南省安阳市水资源可持续利用综合规划中进行了实际应用,推荐的配置方案合理,计算速度很快.该模型可以应用于大型复杂水资源系统.     

水资源配置中的生态耗水系统分析

在分析水循环中经济用水和生态用水特点的基础上，根据流域二元水循环模式和耗水平衡原理、径流过程和需水过程的特点，简述了水资源配置系统分析的思路和方法。在分析不同地区生态保护目标特点的基础上，给出了水资源模拟中生态耗水的计算方法，建立了以湖泊或湿地耗水、河道生态用水约束、区域地表生态耗水以及流域出境下泄水量构成的流域生态耗水系统，与水资源配置系统有机地结合在一起，并以松辽流域水资源综合规划嫩江流域的成果简要地说明了生态耗水的分析计算。     

南水北调(中线)工程系统水资源优化配置研究探讨

分析了南水北调工程调水区和受水区的特点及其在跨流域水资源优化配置中的地位和作用;从沿线社会经济发展、水资源系统的工程和空问范围等角度,系统分析了南水北调工程沿线水资源系统的构成及特点;在此基础上,对南水北调工程沿线水资源系统水资源优化配置的目标、研究内容和实现水资源优化配置的措施进行了初步探讨,以期对南水北调工程沿线水资源优化配置的研究和实施提供参考。     

浅谈水资源管理中的资源配置

从水资源在可持续发展中的基础性地位和至关重要的作用出发，在介绍世界水资源管理的几种主要模式的特点的基础上，强调了水资源统一管理对提高水的利用效率的重要作用，指出水资源优化配置是实现水资源可持续利用的重要手段，从分析水资源的自然、经济、生态等基本特征，提出水资源科学配置的必要性和紧迫性，重点探讨了充分发挥政府配置和市场配置双重作用，实现以两级政府为主，市场调节的水资源配置机制。     

基于协同学原理的流域水资源合理配置模型和方法

本文在分析水资源配置系统协同特征基础上,根据协同学理论中有序度概念和支配原理,分别对水资源配置系统中社会、经济和生态环境子系统设置序参量,并结合信息熵原理,构建了一种基于协同学原理的流域水资源配置模型,一定程度上有效解决了水资源合理配置系统中多目标、多维数求解问题,并将此理论运用于我国南方丰水地区——东江流域水资源合理配置,得出了满意结果。     

水资源全要素配置框架下的三次平衡分析理论研究与应用

本文在回顾水资源配置历程的基础上,针对当前新形势下水资源配置的基本要求在原有三次平衡分析基础上,提出了水资源全要素优化配置框架下新的三次平衡分析。水资源全要素配置模式下的三次平衡分析是从水量的供需平衡、污染物排污总量控制和水功能区水质达标以及河道生态流量要求等多重目标出发,根据供水、治污和水环境保护要求进行分层次分阶段分析,为实行最严格水资源管理制度提供了强有力的技术支撑。     

水资源全要素配置框架下的三次平衡分析理论研究与应用

文章在回顾水资源配置历程的基础上,针对当前新形势下水资源配置的基本要求在原有三次平衡分析基础上,提出了水资源全要素优化配置框架下新的三次平衡分析。水资源全要素配置模式下的三次平衡分析是从水量的供需平衡、污染物排污总量控制和水功能区水质达标以及河道生态流量要求等多重目标出发,根据供水、治污和水环境保护要求进行分层次分阶段分析,为实行最严格水资源管理制度提供了强有力的技术支撑。     

适合长江流域的水资源合理配置模型研究

水资源配置问题在我国北方地区研究较多,但是针对长江流域等南方地区的研究则相对较少。根据长江流域季节性缺水和水质性缺水的特点,在尊重用水现状基础上,从社会、经济和生态环境等方面追求公平与效率之间的平衡,合理设置了目标函数和约束条件,建立了适合长江流域的水资源合理配置优化模型,并运用大系统"分解协调"原理提出了相应计算方法。     

北京市水资源配置模拟模型研究

在分析北京市水资源利用现状的基础上，提出并开发了基于规则控制的北京市水资源配置模拟模型。通过分析水资源系统供、用、耗、排主要环节中所涉及的要素和相互连接关系，抽象概括出系统中的主要对象，建立了满足北京市配置目标要求的水资源系统网络概化图。在模型中，以1956～2000年45年的长系列水文历史数据和未来规划水平年需水预测数据为基础，通过控制水利工程运行规则、渠道过水能力、用水户受水优先序等变量，以及对天然与人工二元耦合情况下水资源在网络系统中运移转化和相互作用过程的模拟，实现北京市水资源的综合配置。     

基于规则的水资源系统模拟

本文在归纳总结国内外水资源系统模拟研究现状的基础上，提出以规则控制方式实现水资源系统模拟。通过分析水资源系统供、用、耗和排各个环节中所涉及的各类元素及其作用，抽象概括出系统中存在的主要对象，建立符合实际的水资源系统节点图。模型以不同类型的规则描述水利工程的运行和水源对用户的分配，以及天然与人工二元耦合关系下各类水源在网络系统的运移转化和相互作用，实现对系统水量运移转化的透明化控制，建立适用于不同区域的通用化模型。实例证明，通过该种模拟方式可以结合不同区域实际状况、用户需求和实际经验，灵活制定和调整计算规则，提供可靠有效的模拟结果。     

基于路径熵的长距离输水系统脆弱性研究

为定量分析长距离输水系统的脆弱性,综合运用图论和信息熵理论,建立长距离输水设施系统脆弱性计算模型。首先,根据输水系统拓扑结构网络图,分析长距离输水系统特征,阐明输水系统脆弱性产生机理;其次,依据水流不确定性,提出输水系统路径熵概念,定义最大路径熵,计算相对路径熵,表达输水系统脆弱度;最后,运用深度优先算法(DFS)对节点按离水源距离由近到远进行分层排序,借助序贯方法逐层逐点对模型进行求解。工程案例表明:该输水系统整体脆弱度为0.237 7,可靠性高;节点14脆弱性最小,脆弱度为0.047 0;脆弱度大于0.500 0的节点有6个,应重点监控并优化。本方法为长距离输水线路设计和确定重点监控对象提供决策支持。     

基于蒸腾蒸发量指标的水资源合理配置方法

本文基于真实节水理念,提出了基于流域或区域蒸腾蒸发量(Evapotranspiration, ET)指标、以可消耗ET量分配为核心的水资源合理配置技术框架.该框架以分布式水文模型、多目标分析模型、水资源配置模拟模型等组成的模型体系为支撑,包括可消耗ET计算、可消耗ET分配和ET分配方案验证等技术流程,从流域或区域总来水量、蒸腾蒸发量和供水量、用水量、耗水量与排水量两层面,围绕ET指标进行水平衡分析与分配计算.以南水北调中线工程实施后北京市水资源合理配置问题为实例,进行了应用研究的尝试.     

宁夏引黄灌区适宜生态需水估算

欲实现黄河水资源的可持续利用，合理配置有限的水资源，大型引黄灌区水量平衡机制和耗水机理研究是一项基础性的工作，其中灌区生态需水的估算显得尤为重要。为此，在充分掌握相关资料的基础上，采用各自的计算模型对宁夏引黄灌区各类生态耗水要素的适宜需水量进行了计算。结果表明：在现状条件下，平水年份（降水频率50%）灌区周边的适宜生态需水量为11.12亿m3，枯水年份（降水频率75%）灌区周边的适宜生态需水量为12.72亿m3，这一研究结果为灌区基于生态的水资源的合理配置提供了科学依据。     

广义水资源合理配置研究(Ⅰ)——理论

本文探讨了广义水资源合理配置的理论内涵、配置系统、配置目标及协调与冲突、研究框架、调控机制、全口径供需平衡分析方法和后效性评价体系。广义水资源含义是指把狭义的径流性水资源拓展为包括土壤水和降水，合理配置是以此广义水资源为配置水源，以自然-人工复合系统为配置对象，以宏观经济分析为总控，以水循环模拟为基础，通过水量水质统一配置，实现水资源在经济社会和生态系统中高效配置，维持经济社会的健康发展，保障生态与环境的稳定，以水资源的可持续利用保障经济社会的可持续发展。     

基于水足迹模型的新疆水资源承载力分析

基于新疆1999-2014年统计资料,采用自下而上的水足迹概化方法,以水资源匮乏指标、水资源压力指数和水足迹经济效益为指标分析评价了区域的水资源承载力水平。结果表明:水资源承载力各指标均呈增长趋势,且水资源匮乏指标于2014年(枯水年)增长至1.03,表明水资源严重匮乏。建议在满足生态要求和粮食安全的前提下,调整农作物种植比例,增加低耗水高产值的工业产品生产,并通过跨区域调水和贸易来缓解区域水资源承载压力。     

作物生产水足迹量化方法与评价研究

农业用水效率评价是农业水资源管理的基础。作物生产水足迹有效的统一了旱作、灌溉农业以及不同尺度的水分利用效率评价指标,为农业水资源管理提供了新的评价指标与工具。本文在现有作物生产水足迹量化方法的基础上,提出了基于区域耗水量和区域用水量的作物生产水足迹量化方法,形成了三种适用于不同评价目标和尺度的量化方法。以中国大陆为研究对象,利用不同方法对小麦水足迹进行量化,探讨了三种方法的特点和适用性。研究表明三种量化方法具有各自的适用范围和科学内涵,基于田间作物蒸发蒸腾量所得到的作物生产水足迹能够反映田间尺度水分利用效率、农业资源禀赋;基于区域耗水量的计算方法能够反映区域尺度水分利用效率、农业资源禀赋和区域耗水特性;基于区域用水量的水足迹量化方法能够反映区域尺度水分利用效率、灌溉系统运行水平与农业生产用水量。鉴于三种作物生产水足迹量化方法的差异性,在进行水足迹量化评价时,需根据具体的研究尺度和评价目标确定作物生产水足迹量化方法,使量化和评价结果更为科学合理。     

通用水资源调配模型WROOMⅠ：理论

本文首先结合国内外水资源调配模型的研究现状,分析比较了几种模型的特点和差异;然后针对国内水资源调配模型存在的模型通用性差、软件化程度低、不能同时支持调度与配置等问题,开发了具有自主知识产权的通用水资源优化调配模型WROOM（WaterResourcesOptimalOperationModel）。 具体从系统网络概化、模型结构、目标函数及结果统计等4 个方面介绍了WROOM模型的理论方法,在此基础上还介绍了 WROOM模型的建模工具、开发的模型软件体系以及模型求解的基本方法等。