Global Water Demand and Supply Projections

Abstract

This paper presents a modeling approach for projections of water demand and supply for domestic, industrial, livestock, and irrigation at the basin or country level in a global scope. Particular emphasis is put on simulating water availability for crops taking into account total renewable water, non-irrigation water demand, water supply infrastructure, and economic and environmental policies at the basin or country level. This paper focuses on concepts and methodology involved in the modeling exercise. Data assessment and results are presented in a companion paper (Rosegrant and Cai, 2002).     

An Integrated Groundwater Management Mode Based on Control Indexes of Groundwater Quantity and Level

Groundwater is an important source of freshwater throughout the world. Due to over-exploitation of groundwater over many years, a number of potential adverse hydrogeological problems have raised. To reduce such adverse effects, it is necessary to carry out strict groundwater management in over-exploited areas. In this study, quantity-level binary control management mode has been developed in Tianjin. Initially, the management is the key to determine control levels of groundwater including the blue line levels (proper levels) and red line levels (warning levels), the blue line levels can be determined by the ground settlement recovery scenario, and the red line levels can be determined through planning groundwater exploitation scenarios. By comparing the real-time observed groundwater data with the blue levels and red levels the management grade of groundwater levels which are present, can thus be identified. Secondly, the corresponding management strategies would be determined by the management grade. On this basis reasonable groundwater levels and mining schemes can be made. Finally, the water quota for each sector can be optimized and adjusted in real time according to the binary groundwater management methodology established in this study. Thus, the exploitation of groundwater can be monitored and dynamically managed by the real-time monitoring levels and the sustainable utilization of groundwater resources can be achieved. To achieve all the objectives mentioned above, it is necessary to provide a powerful tool through the utilization of a numerical model for groundwater management. Based on geological and hydrogeological conditions in Tianjin city, a three-dimensional numerical groundwater flow model was established by coupling a one-dimensional soil consolidation model with MODFLOW model. Through calibration and verification, the model showed good simulation accuracy. It proved that the new management mode can provide a scientific basis for groundwater management.     

地球静止轨道卫星在水利行业中应用综述

首先列举了涉及水利相关静止卫星的发展状况,阐述了静止卫星的发展历程,并从探测器精度、覆盖范围、成像时间、数据传输方式和姿态控制方式等方面对各国主流静止卫星进行了参数对比,指出静止卫星具有连续、同步、大尺度、多角度观测地球的能力,使得静止卫星不仅用于天气预报、气候预测等气象领域,还可以满足众多非气象领域包括水利行业的应用需求。其次,综述了静止卫星在水利行业中的应用领域和国内外的应用现状,分析了静止卫星水利相关应用参数,列举了静止卫星在水文监测、水旱灾害监测和水情传输中的应用实例,并进行了静止卫星在水利行业可用性分析,指出由于卫星传感器性能和在水利领域应用技术水平的限制是造成目前静止卫星在水利行业应用的业务水平不高的原因,需要加大稳定、高轨高精度和多种荷载传感器的研发投入。最后,对未来发展方向提出了设想,认为提高数据处理、同化技术水平,加强进入水利行业的应用能力,可以提高静止卫星数据在水利行业的业务化应用水平。     

多头搅拌桩与高压摆喷桩在截渗工程中的应用

结合太仓市应急水源地工程实例,比较分析了多头搅拌桩与高压摆喷桩两种施工方法在围井试验中的检测结果,利用AUTOBANK(水工有限元分析系统)建立渗流稳定及抗滑稳定模型,说明模型建立的原理及采用的公式,计算各种工况下的渗流稳定及抗滑稳定。结果表明:在土坝渗流中,高压摆喷桩与多头搅拌桩形成的连续墙,渗透系数相近,且均满足防渗的设计要求;高压摆喷桩形成的桩体连续性、芯样的完整程度差,喷浆孔位置薄弱;多头搅拌桩形成的墙体成墙均匀,相对搭接好,且施工工艺不会破坏原有土坝的完整性,并在工程施工质量、工程造价、施工功效方面具有显著的优越性,对环境的影响小。基于多头搅拌桩的特点及优越性,该工法将会广泛应用于各种实践的截渗工程中。     

柔性夹紧件的结构设计与有限元分析

为了实现微靶装配体的自动装配并保证装配精度,提出了一种通过弹性变形与半圆柱靶腔实现柔性夹持与自定心的装置.该装置的核心部件是柔性夹紧件,由橡胶材料加工而成,用于对内直径仅为800～1 000μm、壁厚约25～75μm的半圆柱靶腔的夹持.利用有限元软件对上述柔性夹紧件的结构设计是否合理进行分析和验证,通过反复的设计和修改以及软件分析和仿真验证,最终确定了一种较为合理的夹紧件结构设计方案.该设计方案不仅能满足对夹持半圆柱靶腔所提出的大部分要求,而且可以实现对其他类似形状的微小、薄壁的圆柱形物体的夹持.     

基于回声状态网络的飞机混沌时间序列预测模型

准确检测飞机即将发生的故障或预测其状态的变化趋势,对于实现飞行安全具有重要意义。文章针对传统基于回声状态网络在故障预测中的不足,构建了基于小波降噪的回声状态网络预测模型。该模型保留了非线性时间序列回声状态网络预测的优势,并采取小波变换对混沌时间序列进行降噪预处理,有效提高了含噪混沌时间序列的预测精度。论文通过对某飞机发动机滑油散热器温度时间序列数据序列进行预测分析,表明文中模型具有较好的预测精度,验证了模型的有效性。     

混合关键度驱动的实时调度研究

针对当前运行于不可预测开放环境下的嵌入式多使命复杂关键型系统,需要减少运行成本和处理不可预测工作负载情况的问题,文章提出一种混合关键度驱动的非对称式过载保护最小空闲调度策略。系统过载时,为共享同一处理器的不同关键度任务提供非对称式保护,禁止低关键度任务干扰高关键度任务,完全避免了传统的"关键度反转"问题。在恢复暂时阻塞的不同关键度任务时,在速率单调调度的基础上,引入关键度主导的截止期驱动动态调度策略,可使潜在处理器利用率达到100%。实验结果表明,这种新算法的综合性能优于当前已有的混合关键度任务调度算法。     

碳酸盐岩气藏岩电参数试验研究

为了提高储层参数的精度,针对某区块碳酸盐岩岩心开展试验研究,根据试验分析结果提供更为准确的测井资料解释模型.讨论在不同含水饱和度及围压条件下岩心电阻率的变化规律,并探讨围压对岩心电阻率的影响机理.     

交叉型平面二自由度移动并联机构运动学性能分析

为研究一种新型平面二自由度移动并联机构的运动学性能,建立其运动学模型,推导出位置正/逆解的解析表达式,定义运动学性能指标,分析不同构型的性能指标表达式,探讨性能指标与机构尺寸之间的关系,并绘制相关的性能图谱.得到该并联机构具有较大有效工作空间与机架尺寸比值、导轨长度短等优点.这些性能图谱为该并联机构的优化提供了参考.     

溶胶-凝胶法制备PZT薄膜及其物性特性分析

以三水合乙酸铅、四正丁氧基锆和钛酸四丁酯为原料,并以乙酰丙酮为熬合剂,乙二醇甲醚为溶剂制备PZT溶胶;在Si-Pt基板上采用溶胶-凝胶法制备热释电薄膜.采用KW-4A型匀胶机,甩胶速度为4 500r/m,甩胶30s,在马弗炉中烧结温度为400℃,退火温度分别为600℃,650℃,700℃.使用AFM观察表面形貌,在拉曼光谱仪下观测拉曼峰.试验结果表明:在600℃,650℃,700℃退火时均形成拉曼峰,650℃退火时局部区域内薄膜材料的表面光滑而致密,700℃形成了三方、四方共存的钙钛矿相结构.