A Water Quality Model with Three Dimensional Variational Data Assimilation for Contaminant Transport

The safety of water delivery and water quality in the South to North Water Transfer Project is important to China. When sudden pollution accidents happen in this project, a high-accuracy water quality model is needed to simulate contaminant transport. Data assimilation algorithm can be used to improve the accuracy of model, and a water quality model with three dimensional variational data assimilation (3DVAR-WQM), are developed in this paper. A contaminant transport experiment has been conducted for verifying the feasibility and accuracy of this model. After analyzing the simulated results in 3DVAR-WQM and the standard water quality model without assimilation, it has been found that the model with simulation estimates the arrival time and value of the peak concentration more accurately, and that the error between the simulated and observed data in this model is little. At the same time, the root mean square error of this model are smaller. This paper increases forecasting skills through data assimilation techniques, and it provides a tool for improving water quality management in the South to North Water Transfer Project of China.     

基于系统仿真理论的南水北调东线水量调度

南水北调东线工程是多水源、多用户、多调节水库的大系统，系统的可靠性至关重要。本文运用系统仿真理论建立了该工程的水量调配仿真系统和水量调度模型。采用模糊数学的理论将多目标函数转化为单一目标函数求解，进行了水量调配计算，并且引入了基于数理统计的拉偏试验方法进行仿真试验分析。试验结果表明计算所得东线工程调度过程合理，可靠性较高。     

WATER QUALITY MODELING AND POLLUTION CONTROL FOR THE EASTERN ROUTE OF SOUTH TO NORTH WATER TRANSFER PROJECT IN CHINA

1.INTRODUCTION South to North Water Transfer Project in Chinais designed to solve water shortage problem and support sustainable social and economic development in northern China.Eastern Route Project(ERP)is one of the three components of the water transfer project.Pumping water from the Yangtze River in Yangzhou,Jiangsu Province,ERP utilizes the Grand Canal and its parallel rivers to transfer water from south to north.It also employs Hongze Lake,Huoma Lake,Nansi Lake and Dongp…     

南水北调调蓄工程经济性的探讨

用于调节南水北调工程来水的有两类水库，在这两类水库中，一类为已建水库，位于南水北调中线以西较高位置，叫做“高库”，例如黄壁庄水库；另一类为拟建水库，位于中线以东平原洼地，也叫“低库”，以大浪淀水库为例．技术经济指标分析表明，第一类水库的供水成本明显小于后者，故得出如下结论：利用某些已建“高库”的闲置库容调节南水北调来水可能是经济的．     

南水北调中线引丹江口水库弃水可调水量分析

南水北调中线工程主要供水目标是华北平原的京、律、冀等地区，汉江丹江口水库是南水北调中线近期工程的水源地，地理位置优越，能自流向京、津地区和黄淮海平原供水，而且水质好。南水北调可调水量受到各方面的关注，近期有专家提出引丹江口水库弃不北调的方案。丹江口水库的弃水可调水量究竟能否满足南水北调（中线）供水区的要求，采用两种方法对比作了深入分析。结果表明，丹江口水库的弃水多年平均可达50亿m^3，但多年平均弃水可调水量仅为12.6～14.5亿m^3，年内分配不均，只发生在汛期的较短时间内，多年平均可调水天数不足25d，年际变化大，有36%的年份完全没有弃水发生。     

白洋淀生态补水分析与研究

白洋淀作为华北最大的淡水湖,最近几十年连续出现干淀现象及大量污水进入白洋淀,白洋淀生态环境遭到严重破坏。分析了利用南水北调初期富余水量向白洋淀进行生态补水的可能性,并进行了输水线路的方案比选,提出了由南水北调中线总干渠蒲阳河退水闸向白洋淀输水的最优线路。     

南水北调中线工程水资源配置研究

现介绍了南水北调中线工程水资源配置的主要方法和成果,包括水资源配置原则、渠道规模确定方法和配置模型。为适应中线工程的特点,这些方法均有一定程度的创新。采用这些方法确定的中线工程调水量、各省市分水量及总干渠规模为国家决策提供了科学依据,为总干渠设计提供了设计条件。这些方法具有广泛的推广价值。     

南水北调东线工程水资源水质管理的道德风险

应用信息经济学中委托代理理论,指出由于存在人的有限理性、水资源的公共物品特性、市场竞争不充分、存在地方保护主义、信息不对称、违规成本过低等原因,在南水北调东线工程水资源水质管理中存在道德风险,主要表现在水用户减少污水处理投资。建立南水北调东线工程水资源水质管理道德风险基本模型,得出了在信息完全的情况下供水公司的水质检测水平、水价和水用户的污水治理水平解。建立在道德风险环境下的水用户的污水治理投资水平决策模型和供水公司的水质检测投资水平决策模型,得出了水用户的污水治理投资水平解和道德风险表示形式,以及供水公司的水质检测投资水平解。对两个模型进行分析,并提出了降低南水北调东线水资源水质管理道德风险的措施:加强水质检测投资,完善监督机制;完善水权市场;制定适当的惩罚条款;建立水用户的用水信用机制,降低信息不对称的程度;进行产业结构的调整,加强社会经济的发展;提高污水治理技术水平。     

用可持续发展思想 研究解决北方缺水问题

北方水资源短缺问题，引起了全社会的广泛关注。为贯彻落实江泽民总书记关于南水北调工作的指示精神，水利部决定先开展北方地区水资源总体规划工作，可用持续发展的思想研究解决北方缺水问题，为南水北调工程的论证奠定基础，目前，第一阶段的工作进展顺利，各单位承担的专题研究已取得一些初步成果。     

南水北调中线工程水源地的水质保护

介绍了南水北调中线工程水源地丹江口水库的水质现状,分析了影响因素及存在的问题。指出了目前丹江口水库总体水质良好,符合水源地水质要求,但库周和上游地区水污染防治严重滞后,是水库水质的潜在隐患,应加大治理力度,采取有效措施,以保护丹江口水库水质,确保一库清水向北流。丹江口水库库区污染主要是农业非点源污染及库汊区水体的污染,针对污染现状,提出了对策建议。     

滹沱河断流区水环境劣变特征与地下调蓄潜力

本文通过对20世纪80年代以来滹沱河山前段的地表水和地下水环境劣变特征分析,阐明了山前拦蓄地表水和山前平原超采地下水对水环境影响的后果,并以大量实测资料为依据论证了被疏干地下含水介质空间的地下调蓄可利用性,系统阐述了研究区地下调蓄的基本条件和潜力,提出了南水北调客水利用地下调蓄条件发挥更大效益的建议。     

南水北调东线工程江苏段水环境问题及其对策

南水北调东线工程的实施，从整体上改善了江苏的水环境。由于工程90％利用的是现有的河道和湖泊，水环境存在着许多问题。就南水北调东线工程江苏段水环境问题的现状、存在的问题加以分析，并提出相应的对策，建设“南水北调清水廊道”工程。     

南水北调西线工程环境地质问题分析

南水北调西线工程是解决我国西北地区干旱缺水和补充黄河水资源不足的关键性工程。西线工程的建设与环境地质的相互作用及可能出现的冻土与冻害，水库诱发地震、库岸变形等都是不容忽视的环境地质问题，只有深入分析其特点并注重保护地质环境，才能最大限度地发挥西线调水工程环境地质的容量和效益，从而实现人类与环境地质的和谐发展。     

南水北调中线京石段应急供水工程水土流失特点及防治对策

通过分析南水北调中线京石段应急供水工程工程所经区域的地形地貌等自然环境、工程总体设计等方面的情况,提出工程水土流失类型多样化、发生集中化、强度大等特点,针对存在的问题提出水土保持防治措施。研究成果为今后建设南水北调市内配套工程以及其他输水工程提供参考。     

现代化水网建设与水资源优化配置研究

我国南水北调东线山东段、山东胶东调水等工程的相继开工建设，为山东省当地水、黄河水和长江水联合运用提供了难得的契机．结合跨流域调水工程，就山东省现代化水网建设及利用该系统进行水资源优化配置加以研究．在确定出水资源系统网络概化图的基础上，建立了山东省水资源供需平衡计算机模拟模型，按照现状年、2010年和2030年共3个水平年不同调水方案下的6个方案进行了模拟计算，为新时期山东省水资源开发利用决策提供了科学依据．     

城市水资源开发利用措施综合效益评价模型研究

本文运用层次分析法原理建立了城市水资源开发利用措施综合效益评价模型,根据可持续发展观与循环经济理念,从能源节约、水资源良性循环、生态环境保护、社会公平等角度出发,提出了综合反应社会、经济与环境效益的评价指标体系.以建立的模型与指标体系对天津市的污水回用措施、海水淡化措施与南水北调措施做了综合效益评价,结果表明,污水回用措施的综合效益高于南水北调措施和海水淡化措施,南水北调措施的综合效益又高于海水淡化措施.     

地下水的合理开发利用在南水北调中的作用

在系统阐述地下水资源概念和地下水含水层特点的基础上，分析了南水北调受水区地下水开采现状，探讨了解决城市和农村地下水超采的措施，利用地下水超采形成的地下库容调蓄当地降雨径流和引江水、合理开发利用地下水提高水资源利用率和利用改造咸水、防止土壤盐碱化等在南水北调中的作用。     

位山穿黄探洞应急加固工程大堤安全监测仪器安装埋设、观测及分析

介绍南水北调东线穿黄探洞应急加固工程大堤安全监测项目中测斜管、位移计、测压管等观测仪器的安装埋设、观测方法 ,并对所获得的观测资料进行初步的整理分析     

区域水资源短缺的多目标风险决策模型研究

在水资源短缺风险分析和评价的基础上,构建了区域水资源短缺的多目标风险决策模型,并提出了求解方法.应用该模型对包括北京和天津在内的首都圈进行水资源短缺风险决策分析.结果表明,要解决首都圈的水资源短缺问题,南水北调的作用是不可忽视的,其它水资源管理措施的投入也应该掌握一定的规模,这样才能保证区域社会经济的可持续发展和区域水资源的可持续利用.     

南水北调西线工程线路设计优化方案探讨

系统总结评价了南水北调西线工程设计方案。遵循自流调水、高水低走、纵向坡降均一化、梯级水库库容调节、多路联合调水原则,利用地理信息系统空间分析功能和水力学规划求解方法,计算设计了以米林桑白-岷县铁关门线为主线的高海拔、中高海拔和中低海拔3线联合的最优调水方案,最大调水量为1 777. 4×108m3/a。通过同红旗河方案比较,发现桑白-铁关门线调水方案规避了红旗河方案的缺点,具有线路短,纵向坡降大,交通便利的优点,并且避开了自然保护区和地质灾害高风险区。认为以中低海拔线为主的多线联合调水方案应当成为西线调水的首选方案。