通用水资源调配模型WROOMⅡ：应用

本文以南水北调中线水资源调配为实例,采用通用水资源优化调配模型WROOM进行45年长系列建模、求解及结果分析。首先,根据南水北调中线水资源系统特点,提出了WROOM模型在南水北调中线水资源调配中系统概化的指导思想;然后,阐述了模型设置方案的基本思路,采用多种优化方法,以供水优先级与是否考虑农业生态供水为控制参数选取了5种方案,并进行建模求解。通过对不同控制参数下供需平衡的对比分析,说明了不同方案的特点,可以为中线水资源实时调度方案的制定提供参考。     

通用水资源调配模型WROOM I：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WR00M（Water Resources Optimal Operation Model）。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。     

基于MOSCEM-UA算法的水文模型参数优化

详细阐述了水文模型参数多目标自动优化过程,并以此来评估水文模型在率定过程中所体现出来的异参同效性。采用集总式Hymod模型研究海河流域宽城水文站以上流域。在模型参数优化率定过程中涉及到的主要模型参数有:土壤最大持水量,土壤持水量空间分布指数,快、慢速流分水系数以及快、慢速流退水系数。采用了两个对立目标,通过MOSCEM-UA算法的多目标参数优化,可以得到多个目标空间的Pareto解集、径流预测区间和相对应的参数范围。     

南水北调中线工程分水口敏感性研究

南水北调中线工程按闸前常水位方式运行,分水口(退水闸)流量变化会引起渠道水位的波动,工程正常运行要求渠道水位下降速率不超过0.15 m/h。为了满足这一要求,构建南水北调中线工程一维水力学模型,分析分水口(退水闸)流量变化引起的渠池下节制闸闸前水位的变化过程,进而确定其敏感性。结果表明:同一渠池、同一工况下,不同分水口的敏感性不同;渠道流量越大,分水口的敏感性越小。但是不同渠道流量下的分水口敏感性差异极小,在实际运行中可忽略其影响,用不同渠道流量下的敏感性平均值来最终表征敏感性。     

WEP模型参数自动优化及在汉江流域上游的应用

本文将全局参效自动优化算法-复形进化算法,引入WEP-L模型,并成功应用于汉江上游流域.通过复形进化算法参数自动优化,可找到WEP-L模型的一套较优的参数.同时,为比较不同目标函数对参数敏感性与自动率定的影响,分别对8种目标函数进行了参数敏感性分析及自动率定.结果显示,如果以水量误差和纳什效率系数为评价标准,排序后的残差平方和及其变化形式的效果较好.WEP-L模型参数敏感性分析及参数自动化率定的实现,可提高WEP-L模型参数率定的科学性和客观性,从而方便WEP-L模型的推广与应用.     

基于水库调度的河流突发水污染应急处置

天然河流水污染事件频发,如何运用水库应急调度降低污染损失具有重要意义。以突发水污染事件应急处置为目标,分别构建了水污染溯源、浓度预测和水库应急调度模型,并通过数值模拟的方式对水库调度方案进行优选,最终建立了一套完善的水库应急调度技术体系。将技术运用于贺江2013年水污染事件应急处置分析,结果表明,模型重构的监测断面污染物浓度过程与实测过程较为接近,优选的水库调度方案及其处置效果也与实际情况基本吻合。结果说明本文建立的水库应急调度关键技术体系可运用于指导河流突发水污染事件应急处置。     

基于耦合概率密度方法的河渠突发水污染溯源

以水动力计算为基础,依据正向浓度概率密度与逆向位置概率密度的耦合关系,构建了以污染源位置和释放时间为参数的相关性优化模型,并利用微分进化算法实现了模型的求解。在此基础上,根据污染物正向浓度概率密度函数构建优化模型确定了污染物强度。耦合概率密度方法将突发水污染溯源问题转换为两个最小值优化问题,原理简单,求解方便,实现了污染源参数的解耦。在求解优化模型时,将梯度概念引入到微分进化算法中,提高了搜索效率。将所提出的溯源方法运用于仿真实验案例以及南水北调中线应急示范工程实例,结果表明,模型溯源效果好、模拟精度高,溯源结果对于河渠突发水污染事件应急处置具有一定指导意义。     

西江流域CMORPH降水产品精度评估及水文效应研究

为分析卫星降水产品在西江流域的应用精度,为无资料地区的径流模拟提供数据支撑,结合基于雨量计监测的逐日降水产品CGDPA,对降水产品CMORPH进行多尺度精度评估,并以此驱动CREST模型进行径流模拟。结果显示:CMORPH能较好地再现西江流域日降水空间分布,日尺度上相关系数为0.71,月尺度上相关系数提高到0.88,在4季尺度上相关系数分别为0.52、0.75、0.67、0.47;在西江流域各降水等级频率计算中,除近乎无雨和微量降雨出现较大偏差外,其余等级频率计算结果与CGDPA近似。CMORPH日降水事件探测能力是POD为0.69、FAR为0.24、CSI为0.56。水文模拟效应中,CGDPA和CMORPH在整个观测时期内的纳什效率系数和相关系数分别为0.81和0.91、0.80和0.92。由此可得如下结论:CMORPH和CGDPA的相关系数在日月尺度上较高,但会随着季节的不同而发生变化。CMORPH的日降水探测能力较好,且在水文效应评估中取得了较好的效果。最终证明,CMORPH在西江流域可替代地面雨量计数据,从而在降水数据获取上提供便利。     

南水北调通水前北京市水资源情势及应对措施

北京是严重缺水的特大城市,为满足人口增长和城市规模不断扩大的用水需求,北京市的发展不得不靠超采地下水来维系,而现有的水资源开发模式,造成水资源的过度开发,已经引起了严重的水生态问题。且北京市供水水源构成逐渐多样化,再生水利用率加强,地下水开采量得到有效控制,地表水供水量呈减少趋势,大量通过外调水来缓解用水压力,应急水源按照常规水源利用等趋势显现。通过详细阐述北京市水资源情势及供需水分析,提出了南水北调通水前的相应的应对措施,而对水资源合理配置,调整产业结构以使之与当地水资源承载能力相匹配,才是势在必行的根本措施。