黑龙港项目区“四水”转化水量计算

大气水、地表水、土壤水、地下水称为“四水”。在水循环过程中,大气降水是地表水、土壤水、地下水的源泉,降水到达地表后转化为地表水、土壤水和地下水,而地表水、土壤水及地下水又通过蒸发回到了大气,成为大气水的重要组成部分。本次区域“四水”转化关系分析的目的是通过对降水后水量在区域上再分配的计算,进一步探讨降水、径流、蒸发、土壤储存、地下水补给等要素之间的平衡关系,为合理利用本区水资源提供依据。     

盘龙河流域水资源管理关键性问题探讨

针对盘龙河流域水资源管理中存在的问题,结合最严格水资源管理制度,从用水总量控制与水量分配、初始水权和水权制度、水资源统一管理、水资源监控体系建设、重点流域水生态承载力研究、水电工程水量统一调度和水生态文明建设7个方面提出措施及建议,为盘龙河流域水资源管理提供参考。     

华北平原区地表水与地下水统一评价的二元耦合模型研究

在系统分析华北平原区“四水”转化机理和地下水补、径、排规律的基础上，研究和提出一种基于“四水”转化水文模型和地下水数学模拟模型的二元耦合模型，并结合安阳市水资源评价实例，较好地解决了大埋深条件下平原区水资源统一评价问题，为华北地区乃至全国开展第二次水资源评价工作进行了有益的尝试，并积累了一些宝贵的经验。     

水资源问答

1、什么叫水资源?广义地说,自然界所有的以气态、固态和液态三种形式存在的水统称水资源。包括大气水、海洋水、湖泊水、河流水、土壤水、地下水、冰川水和生物水。这些水的总量约14.5亿立方公里。假如平铺于地球表面,其平均水深可达2800米。然而,地球上绝大部分水是不宜于人类使用的。海洋水占地球总水量的94%,因含盐分太高(每升含盐量35克),不能为人们直接使用。陆地上淡水资源量约2800万立方公里,占总水量的2%,而其中冰川水约有2400万立方公里,古淡水资源量的85%,主要分布在南北极,开发利用十分困难。比较容易开发利用的淡水资源,即通常所讲的水资源,指可以不断循环更新的河流水、湖泊水、地下水和土壤水的动态水量,总量约400万立方公里。仅占地球总水量的千分之三。由于这些水量的     

平原区饱和—非饱和土壤水运动模型及数值算法研究

以土壤水运动理论为基础,构建了研究区三维饱和-非饱和土壤水运动模型,通过网格剖分模拟研究区各个位置土壤的体积含水率以及变换过程,并采用多个算例验证模型的稳定性和准确性。计算结果可知,土壤水分及地下水水位变化过程符合土壤水运动原理和日常经验,重现了特定土壤水运动的基本过程,为探究平原区水循环过程、水分转化关系以及进行大尺度平原区水文预报提供理论基础。     

面向对象模块化的分布式水文模型MODCYCLE Ⅱ：模型应用篇

应用分布式水文模型MODCYCLE开展了天津市水循环模拟研究,对天津市1997—2004年期间的水量转化关系及人工参与下的流域水量平衡状况进行了分析,并从5个方面对模型进行了验证。模拟结果显示:天津市1997—2004年8年平均水资源总供给量为74.09亿m3,总耗用量为71.26亿m3,总排泄量为8.70亿m3,总蓄变量为-5.82亿m3,其供给项中降水量所占比例为74.2%。此外,上游来水和外调水也是天津市重要的可利用水资源;耗用项中陆面蒸发蒸腾量所占比例最大,达到76.8%;排泄项中97.3%的水量均流入渤海;土壤水、地表水和浅层地下水8年平均补排基本平衡,深层地下水由于缺乏补给量,一直处于超采状态。研究表明,MODCYCLE模型为刻画复杂的区域"自然-社会"二元水循环特性提供了一套有力的方法和工具。     

节水农业中的土壤水研究

概述节水农业的概念、现状及土壤水的相关研究成果：农田水循环是以降水—地表水—土壤水—地下水“四水”转化为主要形式的农田水的大循环；土壤植物大气连续体是农田水的小循环,土壤水在其中发挥了水量和水势贮存转运站的作用；土壤水是“四水”转化和土壤植物大气连续体的中心环节和联系纽带.初步探讨了以节水高产为目标的田间土壤水分的最优调节问题.     

华北平原区地表水与地下水统一评价的二元耦合模型研究

伴随着人类活动的加剧,我国华北地区尤其是华北平原区产汇流条件发生了深刻变化,传统的评价理论和方法已很难适用于人类活动影响下的水资源评价,目前迫切需要研究和探索在人类大规模活动影响下平原区水资源统一评价的理论与方法。为此,本文在系统分析平原区“四水”转化机理和地下水补、径、排规律的基础上,研究和提出一种基于“四水”转化水文模型和地下水数学模拟模型的二元耦合模型,并结合安阳市水资源评价实例,较好地解决了大埋深条件下平原区水资源统一评价问题,为华北地区乃至全国开展第二次水资源评价工作进行了有益的尝试,并积累了一些宝贵的经验。     

塔里木河下游应急生态输水的"四水"转化研究

2000年5月至2003年7月,由博斯腾湖向塔里木河下游实施了5次应急输水,大西海子水库累计输水量达13. 79亿m3。开展应急输水的地表水、地下水、土壤水与大气水的四水转化研究,可以为评价输水的水文效应、生态效应及选择适当的输水方案提供依据。根据输水过程中有关水文要素的监测资料,分析了地下水、土壤水的变化,在水量平衡分析的基础上开展了“四水”转化的研究。分析表明,随着河道输水的进行,河道两侧地下水水位上升、土壤含水量增加,同时存在不同程度的滞后;在已经完成的输水过程中,大约有50%的水量用于补给地下水与土壤水,其余的50%消耗于植被蒸腾、水面蒸发与土面蒸发;在大西海子年下泄水量3. 5亿m3 的条件下,塔里木河下游地下水位将逐步稳定在埋深5~6m,恢复与维持的植被面积也将趋于稳定。     

基于可持续发展的区域水资源优化配置研究

运用可持续发展的水资源优化配置理论,以区域经济发展与水环境保护相协调为目标,建立地下水开采漏斗区水资源多目标优化配置模型。采用多目标遗传算法对漏斗区水资源进行合理配置。优化配置结果表明:基本解决了漏斗区供需矛盾,缓解了地下水的开采压力。     

利用蒸腾蒸发管理技术实现真实节水研究

依据研究区域降水量、灌溉水量、土壤含水量,分析计算单一作物的耕地蒸腾蒸发、多种作物的耕地蒸腾蒸发、耕地与非耕地的综合蒸腾蒸发;依据降水量、可利用的入境水量计算区域可利用水量,并结合水资源配置等因素分析确定目标蒸腾蒸发。利用目标蒸腾蒸发进行水权分配。采用3种节水措施,建立相应水资源配置方案,利用SWAT模型进行情景分析,通过方案比较,制定符合特定区域的、切实可行的用水规划方案。试验结果表明,采用综合节水措施后的节水效果优于单一的工程措施,综合节水措施与种植结构调整相结合节水效果更佳。     

建设水资源实时监控管理系统：水利现代化的技术方向

水资源优化配置水资源管理的重点，而水资源实时监控管理系统在水资源优化配置中又具有举足轻重的作用。水资源实时监控管理系统由数据库、模型库、知识库、在线数据采集子系统、综合信息管理子系统、综合分析与决策支持子系统、实时控制管理系统等组成。     

流域水资源水量水质集成管理模型研究进展

将流域水资源水量水质集成管理模型分为优化模型、模拟模型、优化和模拟相结合模型以及决策支持系统四大类,按此分类总结了目前国内外研究的相关进展,并针对模型中出现的水量水质耦合项,分析了直接求解法、大系统分解协调技术、逐步求解法和情景优选法等水量水质变量的解耦原理和技术,并展望了流域水资源水量水质集成管理模型在水资源优化配置、生态环境需水配置和水资源冲突协调领域中的应用前景。     

Cloud-Based Multidimensional Parallel Dynamic Programming Algorithm for a Cascade Hydropower System

The joint optimal operation of cascade reservoir system can greatly improve the utilization of water resources. However, the complex high-dimensional and non-linear features and calculated costs often hinder the refined operation and management of reservoirs. Recently, the local parallel computing has become an effective way to alleviate the "curse of dimensionality". Current local parallel computing has hardware limitations, which is difficult to adapt to large-scale computing. This study proposes a novel parallel dynamic programming algorithm based on Spark (PDPoS) via cloud computing. The simulation experiments are carried out for a comparative analysis of the solution efficiency, influence factors and stability of cloud computing. The results are as follows: (1) The efficiency of the cloud-based PDPoS is related to some factors; the number of CPU cores is the main influencing factor, followed by the operator, and the architecture has the least influence. (2) The runtime variance of cloud computing is 2.03, indicating cloud computing has high stability. (3) Under the same configuration (i.e., CPU and memory), the runtime of cloud computing is 41.5%?~?110.3% longer than that of physical machines. However, cloud computing has rich resources, good scalability, and good portability of online operations, which is an attractive alternative for optimal operation of large-scale reservoir system.

     

关于创新“集体水资源”管理制度的初步思考

“集体水资源”是当前我国水资源管理的“盲区”,情况不清,管理缺位.据估算,集体水资源数量可观.加强集体水资源管理不仅是实行最严格水资源管理制度的根本要求,也是农民合理权益的重要保障.借鉴农村集体土地、林地和草原资源的管理经验,提出建立集体水资源管理的产权登记制度、承包经营制度、用途管制制度和占用补偿制度的初步思路.建议今后要高度重视集体水资源问题,加快开展集体水资源专项调查和集体水资源管理重大专题研究.     

Water Conservation in Oman

ABSTRACT

Limited resources and growing needs for water have triggered a nationwide campaign for water conservation in the Sultanate of Oman. A land and soil survey study of Oman shows the availability of more arable land than present water resources could support. Groundwater is the main source for agricultural production. Overpumping at rates higher than the natural recharge has resulted in lowering of the ground water table, while seawater intrusion has led to an increase in soil salinity. A comprehensive water program is underway to: (1) conserve water through efficent irrigation, use of soil additives, modern irrigation systems, agronomic management, and institutionalization; and (2) augmentation of resources via introduction of more desalinization plants, more waste water treatment, use of brackish water; water fog collection, and water harvesting by building recharge dams.     

Pond and Irrigation Model (PIM): a Tool for Simultaneously Evaluating Pond Water Availability and Crop Irrigation Demand

Agricultural ponds are an important alternative source of water for crop irrigation to conserve surface and ground water resources. In recent years more such ponds have been constructed in Mississippi and around the world. There is currently, however, a lack of a tool to simultaneously estimate crop irrigation demand and pond water availability. In this study, a Pond-Irrigation Model (PIM) was developed to meet this need using STELLA (Structural Thinking, Experiential Learning Laboratory with Animation) software. PIM simulated crop land and agricultural pond hydrological processes such as surface runoff, soil drainage, and evapotranspiration as well as crop irrigation demand and pond water availability. More importantly, PIM was able to decide when to conduct crop irrigation based on management allowable depletion (MAD) root zone soil water content and to determine optimal ratios of agricultural pond size to crop land with sufficient pond water available for crop irrigation. As a case demonstration, the model was applied to concomitantly estimate row crops (i.e., corn, cotton, and soybeans) water irrigation demand and pond water availability in a farm located at East-central Mississippi. Simulations revealed that corn used more soil water for growth than soybeans, whereas soybeans needed more irrigation water than corn and occurred due to less rainwater available for soybeans growth. We also found that there was one time for corn, zero time for cotton, and two times for soybeans when the pond water level was drawn to near zero for irrigation from 2005 to 2014. PIM developed in this study is a useful tool for estimating crop irrigation demand and pond water availability simultaneously.     

区域良性水循环的探讨和示范

区域良性水循环的核心内容是节水、雨水利用和中水回用（包括污水处理）的集成应用，开源节流相结合，通过水的循环利用，提高用水效率，争取达到零排放的目标。本文在区域良性水循环理论研究的基础上，选择北京市怀柔应急水源地进行示范，完成了节水、办公楼及路面的雨水收集和利用系统，中水处理及回用系统，绿地灌溉系统的集成应用，提出了小区域水资源高效利用、零排放的良性循环模式。在示范区内，下雨时路面不产生积水，生活污水被全部处理和应用，绿地灌溉均采用处理后的水，植物长势良好，充分体现了水在小区域的良性循环，该模式对整个北京市的大区域良性水循环的建立具有一定的借鉴和示范作用。     

水利工程灌浆大数据平台设计与实现

随着云计算、大数据、物联网的发展,水利工程各类采集数据与日俱增,面对如此大规模的数据集,传统存储、计算相关的理论和方法已不能满足海量、多源、异构数据的存取与处理。针对水利工程灌浆大数据,设计平台总体架构,搭建Hadoop分布式集群,设计并行化数据挖掘算法,实现水利工程灌浆大数据平台,并基于B/S服务模式进行平台展现、应用和管理。平台功能模块主要包括数据资源下载、数据集上传与运行、自定义算法、运行状态及结果和大数据可视化等,并结合白鹤滩水利工程建立基于随机森林的灌浆工程单位注入量预测模型和基于K-Means聚类的灌浆成果异常检测模型进行应用示范。平台的设计与实现融合水利工程结构化与非结构化数据,将大数据集群并行计算和数据挖掘技术应用到水利工程中,改变传统随机抽样和单一挖掘分析模型,采用多粒度、多层次、多渠道的分析模型对数据全量进行挖掘分析,从海量数据中挖掘分析出于管理、决策和生产有用的信息,实现了数据资源的集成共享、业务的高效处理、数据信息的知识发现,提高了数据存储和处理效率和精度,为当前水利工程大数据的存储与计算提供一种新的解决思路     

水利信息云建设初探

现阶段“云计算”技术及布局已经日趋完善,但“云计算”技术在水利信息化中的应用还比较少,因此需要探讨“水利信息云”的建设.在阐述云计算定义和特点的基础上,提出“水利信息云”的概念,指出“水利信息云”结构主要由信息采集层、通信网络层、信息处理层、应用服务层构成,并采用? Eucalyptus?搭建“水利云”云计算平台,整个云计算平台可以看作成?1?个数据中心,由支撑系统、计算设备、业务信息系统?3?个逻辑部分组成.最后指出水利信息云解决方案,分析水利信息云的应用前景和发展方向.