大系统分解协调算法在黄河干流水库联合调度中的应用

结合黄河干流水库群（包括水电站）实例，本文建立了优化调度模型，采用大系统分解协调原理推导了模型的求解算法，并给出了详细的求解步骤。应用文中建立的模型和提出的算法对黄河干流水库联合调度获得了满意的成果。

黄河龙门至三门峡河段污染物降解系数动态特征研究

为揭示不同水文条件及污染源的动态变化对污染物降解系数的影响,本研究以黄河龙门至三门峡河段为研究对象,对河流污染物降解系数的动态特征进行分析研究。以枯水年为代表水文年,根据黄河龙门至三门峡区间各河段的实测资料,用基于Matlab回归分析的参数估计方法反算出各河段不同水文条件下的CODcr和NH3-N的综合降解系数,通过实例模拟对计算结果进行检验和验证。研究结果表明,不同水文条件下采用不同的污染物综合降解系数更符合河流污染物降解的实际情况。

基于OGC的中客户端WebGIS解决方案

万维网地理信息系统(WebGIS)已是当今GIS发展的一个热点,文章通过对现有WebGIS开发模型的研究,结合开放地理信息系统联合会(OGC)的WMS、WFS标准,探讨了基于OGC规范的中客户端模型的WebGIS的关键技术,并针对一些WebGIS的实际功能进行了具体实现。

一种基于OGC规范的SQL解析算法设计

为了能够在网络环境下使用WFS的属性查找地理实体功能,该文在介绍OGC相关规范的基础上,提出了一种SQL解析算法,该算法依据SQL逻辑规则,利用权值作为SQL子句的优先级,经过容错分析、语法分析、词法分析、SQL解析和生成XML5个步骤,实现了将SQL查询转换为符合Filter规范的xml的功能,从而简化了WFS的实体查询操作。该算法经过验证可知能够很好地实现SQL解析功能,这为采用WFS服务器的WebGIS开发提供了便利。

陕西省山洪灾害时空异质特征及驱动力研究

山洪灾害时空异质特征研究是制定山洪灾害防治政策和措施的重要依据。为加强陕西省区域山洪灾害防治的针对性,采用标准差椭圆、重力模型等方法对山洪灾害时空分布特征进行分析,利用地理探测器定量评价陕北、关中、陕南3个区域山洪灾害驱动因子及其相互作用。结果表明:陕北山洪灾害高发期由8月提前至7月;山洪灾害高发区逐渐向陕南东南部转移;陕北、关中、陕南地区最强驱动降雨分别为暴雨、大雨、中雨,决策者应考虑不同区域间山洪灾害驱动力的差异,因地制宜制定防洪措施。

宝鸡峡灌区解决缺水问题的对策研究

近年来 ,水资源短缺 ,各灌区缺水已是一个普遍现象。围绕宝鸡峡灌区的供水水源及缺水状况 ,本文以系统分析的思想为基础 ,从新增加工程以及水源工程的联合运用 ,确定理论上合理、经济上可行的规模和运行方式 ,并提出综合解决该地区缺水问题的对策 。

黄土高原城市工业污水排放脱钩分析及驱动效应分解——以陕西省为例

黄土高原地处中国干旱与半干旱地区,水资源稀缺、生态脆弱。随着城市工业的不断发展,其面临着工业发展与水资源消耗、污水排放等多层矛盾,深入探究黄土高原城市工业发展与污水排放的关系以及污水排放的驱动效应具有研究意义。以陕西省为研究对象,使用Tapio脱钩模型对其10个地级市的工业污水排放脱钩状态进行测算分析,并进一步使用LMDI模型对其工业污水排放的驱动效应进行分解。研究发现,(1)各地工业污水排放变化存在一定的差异。2011—2014年除西安、咸阳、宝鸡、汉中出现下降趋势以外,其他地区均呈现增长趋势,而渭南增速最快为79.71%,其次是商洛、安康、榆林、铜川、延安。2014—2017年除榆林以外,其余各地区均是下降态势,且榆林在该时间段增速最快,达118.89%。2017—2020年,除咸阳、铜川呈现增长趋势以外,其余各地区均为负增长,但相对而言铜川地区增速不大,为1.45%;咸阳增速较大,为162.43%。(2)陕南工业发展与污水排放的脱钩状态总体较为理想,关中地区西安市脱钩状态较理想,其余各地区仍有较大的改进空间;陕北地区两市总体而言,脱钩状态不理想,工业发展模式以低效扩张与粗放扩张为主;近年来铜川、咸阳、延安、榆林等4个地区出现向非理想化负脱钩状态演变的情况。(3)陕西省污水排放驱动效应可分解为工业用水结构强度效应、工业用水强度效应、工业规模效应与人口规模效应4个效应。而总体来看,从地区与时间两个维度对工业污水排放的驱动效应进行分解的测算结果基本一致。

快速城市化进程下西安市水网格局演变特征研究

为揭示城市化对水网的影响,科学规划水网布局,以国家中心城市西安市为研究区域,基于2000、2010和2020年3期遥感影像和水网数据,从水网数量和结构特征两个方面剖析2000—2020年快速城市化进程下城市水网格局时空演变特征,揭示城市化水平与水网特征之间的定量关系。结果表明:2000—2020年建设用地面积不断增加,2020年占到西安市总面积的比重达13.25%,城市化进程由加速发展阶段转变为成熟阶段;西安市水网数量特征呈现持续降低趋势,河网密度和水面率分别衰减了26.47%和20.69%,河流发育系数、河网复杂度等水网结构特征呈现“先增后减,总体衰减”的趋势,衰减率分别为19.87%和17.01%。水网格局根据城市化率不同空间分布差异显著,在自然因素和人类活动共同作用下,西安市整体河网结构稳定度趋于1,水网发育较为稳定;水网格局变化受城市化影响较大,其中,河网复杂度与水面率受城市化的影响大于其对河网密度和河流发育系数的影响。

渭河干流洪水演变趋势与变异特征研究

通过揭示渭河干流洪水演变趋势与变异特征,为流域防洪减灾和水资源管理提供参考。考虑日径流特征对洪水序列分析的影响,基于渭河干流6个典型水文站点1990—2020年逐日流量资料,采用块极值模型(Block Maxima Model,BMM)、超阈值峰量模型、Mann-Kendall检验和Pettitt突变检验分析洪水演变趋势与变异特征。结果表明:渭河干流洪水发生的时间和空间尺度上存在差异,时间尺度上,在1990—1993年、2003—2005年、2011—2013年及2018—2020年洪水出现频率较高;空间尺度上,渭河中下游地区发生洪水灾害频率较高。年最大洪峰流量总体上呈现增加趋势,超定量洪水发生次数呈减少趋势,洪水指标序列的变异点存在集聚性。研究结果可为流域防洪安全和水资源开发利用提供依据,助力流域高质量发展。

可持续发展视角下浙江省城市水资源生态盈亏时空分异研究

随着浙江省经济社会的不断发展,水资源消耗量不断增加,而水资源可持续发展能力深刻影响着经济社会的发展与进步,深入探究水资源利用问题意义重大。文章旨在分析浙江省水资源生态盈亏状况,进而探讨其水资源可持续发展能力,以便更好地识别水资源利用存在的问题,为地方水资源管理提供一定的理论支撑与决策依据。基于可持续发展视角纳入人口因素,使用人均水资源承载力模型、人均水资源生态足迹模型以及人均水资源生态盈亏模型,分析浙江省2011—2020年城市水资源生态盈亏时空分异规律及水资源可持续发展能力。结果表明:①浙江省人均水资源承载力总体较高,但时间演变波动性较大;人均水资源生态足迹整体呈现下降趋势,人均水资源生态盈亏状况长期为盈余。②浙江衢州、杭州、宁波一直为水资源生态盈余状态,但随着时间的推进,杭州、宁波这种盈余状态有所减弱;嘉兴、湖州、绍兴、舟山、台州长期以来整体处于水资源生态亏损状态,但这种亏损状态近年来有向好趋势;③水资源可持续发展能力整体呈现由西南向东北减弱的空间分布格局。④水资源可持续发展能力整体良好,但时间演变波动性极强,且城市水资源可持续发展能力两极分化较为严重,舟山市、绍兴市、嘉兴市、湖州市、台州市5地可持续发展能力为负值。由此可见,浙江省水资源可持续发展问题深刻影响着其社会经济发展命脉,各地区要积极贯彻绿色发展理念。

水利移动服务平台的设计与开发

针对目前水利突发性灾害事件处理中存在的信息发布方式单一、信息发布实时性差和软件设计灵活性差、可扩展性不强等问题,研究如何将传统的水利应用方便、快速地扩展到移动设备上。本文采用本体理论以及框架、组件、WAP、Portal等技术,设计开发了水利移动服务平台。该平台具有开放性、智能性、易操作性、实用性等特点。通过在陕西省水利厅和水利部水文局防汛中的实际应用,表明该平台在水利行业中可为突发性灾害事件的处理提供快速发布信息和获取信息,具有一定的实用价值和应用前景。

WMS下的WebGIS开发及与水环境信息服务平台集成

通过对开放地理信息系统联合会(OGC)的WMS规范介绍,探讨了实现基于OGC WMS规范的WebGIS的关键技术和开发方案,提出了一个具体的开发步骤和方法,建立了WebGIS系统;实现和采用了eXo门户技术开发的黄河水环境监测信息服务平台的无缝集成,较好地解决了信息服务平台和WebGIS两种不同信息展示方式的结合,增强了信息服务平台的功能.

蓄水和蒸发条件下土壤过渡层中水盐运移规律研究

在国内外有关土壤水盐运移规律研究成果的基础上,应用陕西省卤泊滩综合治理和谐生态模式,分析了在蓄水和蒸发条件下,土壤饱和层与非饱和层之间的过渡层中盐分变化规律以及对土壤饱和层和非饱和层盐分的影响。针对3组不同初始条件,分别开展了室内试验和数值模拟。结果表明,在地下水位基本稳定情况下,土壤非饱和层与饱和层之间存在一个10～20cm的过渡层。在蒸发条件下,由于土壤毛管的水分蒸发作用的最低范围在过渡层内,所以过渡层有隔离下层盐分作用。如果土壤非饱和层含盐量高,蒸发可能呈返盐;如果土壤非饱和层含盐量不高,但过渡层含盐量高,蒸发也可能呈返盐;过渡层如果含盐量低,蒸发返盐的可能性很小;但过渡层以下的饱和层盐分,不管含盐量高低,均处于相对稳定状态。过渡层对下层高含盐的隔离作用显著。

基于ARIMA模型的大坝安全监测数据分析与预测

大坝安全监测数据是既可能有趋势性又可能有季节性的时间序列数据,为了准确地对其进行分析与预测,运用较适合处理非平稳性时间序列的ARIMA模型,首先通过差分将非平稳时间序列平稳化,然后通过自相关函数和偏自相关函数进行模型识别,得到若干初选模型,进而估计各初选模型中的参数,并根据贝叶斯信息准则确定最终模型,最后利用最终模型对监测数据进行拟合和预测。以李家峡水库大坝的一组安全监测数据为例,通过模型计算,对模型拟合和预测数据与实际位移数据进行比较,结果表明,ARIMA模型在大坝安全监测数据的分析与短期预测方面有较高的精度,具有可行性。

基于人工鱼群算法的浐灞河流域水资源优化配置研究

【目的】建立以经济、社会和环境效益相对最优为目标的水资源优化配置模型,为实现水资源的协调发展提供支持。【方法】以浐灞河流域为研究对象,采用人工鱼群算法建立水资源优化配置模型并进行求解。【结果】利用建立的水资源优化配置模型,对浐灞河流域各规划水平年(75%保证率)3种不同效益权重组合下的水资源进行了优化配置,配置后相对最优的结果是:研究区2020年可供水量为25 210.8万m3,较配置前增加了2 603.8万m3,缺水率较配置前降低了9.12%;2030年可供水量为28 168.8万m3,较配置前增加了1 911.8万m3,缺水率较配置前降低了6.07%。【结论】通过不同权重组合下的效益计算,选择经济、社会和环境效益权重分别为0.40,0.25和0.35时的水资源优化配置结果,作为浐灞河流域水资源开发利用与社会经济和生态环境保护协调发展的最佳方案。

面向突发性水污染事件的三维可视化系统

针对突发性水污染事件的突发性、复杂性与潜在的次生衍生危害等特点,设计并开发了面向突发性水污染事件的三维可视化系统。对建设三维可视化系统的需求进行了分析,提出了系统的四层体系结构,基于三维地理信息系统World Wind组件,采用三维可视化环境建模、海量数据缓存机制以及基础地理信息集成等信息技术,开发了系统的基本应用与高级应用,将系统应用到2005年发生在松花江流域的突发性水污染事件中。实例表明:所设计的三维可视化系统具有集成性、可扩展性和较好三维表现力等特点,支持海量数据与复杂应用的集成与三维展示,为突发性水污染事件的空间模拟和决策支持提供支撑。

对应对城市洪涝问题的一些认识

城市化和气候变化让城市洪涝成为常态,频发、广发、急转、重灾的特征显现,应对城市洪涝更加成为广泛重视的研究主题。以往研究成果大多集中在对洪涝发生发展的机理认识和城市建设中的防御体系加强与改造方面,交叉应用现代信息技术的研究成果也不少,但城市洪涝作为自然灾害的一种,目前的应对成效还有很大差距。在相当长的一个时期内,就现存的应对条件,特别是当前急需要见效,研究者把重点放在机理研究和城市基础改造就不妥当,要把城市洪涝按突发事件对待,强化应急应对才是上策。本文遵循分治与综合思想,建议整合信息、计算、经验资源,探索与事件特征和过程相适应的情景组合、事件主题、模型方法组件、应对预案、模拟调控等的集成应用,提出了快速适应、不断积累、知识智慧服务的城市洪灾应对新模式。

面向水利信息化的中间件技术及其支持服务平台

水利信息化已在水利事业中占据了重要位置。中间件是近10年发展起来的软件技术,发展迅速。可成长 性、适应性、可管理性、高可信性等特点使其具有了广泛的应用前景。把中间件技术作为水利应用的首选, 是水利信息化发展的需要。在信息共享、应用整合及决策支持服务上,通过平台建设,把基础中间件平台 与行业应用特点相互对接将会实现创新和跨越式发展。

基于Multi-Agent的流域突发水污染扩散模拟

针对流域突发水污染事件的复杂性和不确定性,及其应急平台对未来污染状况获取的快速性,基于复杂性理论中的Agent建模思想建立水污染扩散模型。根据流域的二维空间数据,将其划分为多个三角形面元,用面元代表水质Agent,形成包含多个水质Agent的三角形格网系统,然后对污染物在水质Agent之间的扩散现象进行描述,提取水质Agent中的污染物"属性",并利用其对外界的"感知"能力和表现出的行为特征刻画水质Agent,构建出基于水质Agent的流域突发水污染物扩散模型。将此模型应用于松花江流域的突发水污染事件中,结果表明所建模型结构合理,能有效模拟出流域突发水污染事件。

跨流域水库群补偿调节的模型及DSS算法

针对跨流域水库群补偿调节问题，建立了多目标模型，并分析了求解方法和实用上的简化。通过大系统的递阶协调方法和决策者交互方式的补充，来实现综合的决策支持（ＤＳＳ）算法，其充分考虑了决策者对处理问题过程的参与，经决策者参与可以提高跨流域水库群间的补偿效益，符合应用上的要求。