考虑水土互馈关系的区域水土资源联合优化配置

针对水土资源空间不匹配、水资源总量不足及土地资源利用程度不高等问题,以二元水循环理论为基础,构建考虑水土互馈关系的区域水土资源联合优化配置模型。该模型包括产水模块、水土联合配置模块和土地模拟模块,以GDP最大和基于生态绿当量的区域植被覆盖率(EGE-RVC)最高为目标函数,并提出了一种耦合约束法、逐次逼近法和非线性规划的三层嵌套算法进行求解。以河南省洛阳市为例对模型和方法进行验证,结果表明,洛阳市可利用水量增加了4463万m^(3),GDP提高了12.5%,EGE-RVC增加了2.6%,各用地类型缺水率不同程度下降。研究成果能够为区域水土资源优化配置研究提供新的思路和技术参考。

水工程联合调度知识图谱构建与应用研究

为了将水工程调度与新一代信息技术进行深度融合,立足流域水工程调度业务需求,按照知识建模、知识抽取、知识存储以及知识应用的总体思路,提出了合理可行的水工程联合调度知识图谱构建与应用总体技术方案,以及场景驱动的水工程联合调度本体构建方法。具体阐述了结构化、非结构化信息挖掘与知识抽取技术以及基于Neo4j图数据库的知识索引与可视化,并从防洪调度、水资源调配两个方面探索知识图谱的应用实例与发展方向。研究初步实现了调度知识图谱构建全流程贯通,可为知识图谱在水工程联合调度领域的进一步发展与应用提供借鉴。

绍兴市区多水源多目标联合调度研究与应用——以2035年绍兴市区规划用水情况为例

随着城市发展带来的用水需求增加,绍兴市区水资源供需矛盾日渐凸显,水源愈发成为制约城市发展的重要因素。通过研究绍兴市区水资源开发利用现状,指出现有优质水源无法满足绍兴市区近远期发展用水需求,以2035年绍兴市区规划用水为例,比选推荐绍兴市区多水源联合调度方案,并提出联合调度效益和进一步推动市区多水源联合调度的建议对策。

三峡水库及长江上游水库群联合调度航运发展需求及潜力研究

水库蓄水导致上游水位的抬升和下游最小下泄流量的增大,直接提升了河道通航水位,为航道尺度的提高奠定了基础。同时,枢纽拦蓄上游泥沙、清水下泄也导致了上游库尾回水末端淤积、下游河床冲刷及滩槽稳定性变差等问题,不利于航道条件的长期持续稳定。在全面发挥已有枢纽水资源调配作用的情况下,结合大规模航道治理,长江干线航道基本可实现“十四五”规划目标,但由于清水下泄,河道冲刷引起下游水位的下降,按照目前三峡水库最小下泄流量,2025年后航道维护疏浚方量将显著增加。2025—2030年,三峡水库需加大枯水期最小下泄流量至6150~6500 m^(3)/s,以保障下游砂卵石河段航道水位的稳定。上游水库联合调度适当增大下泄流量,可显著降低宜宾至重庆段航道尺度提升的难度。通过水库群优化调度,延长特定流量级持续时间,可降低航道日常维护的难度。

多水源联合调度供水方案研究

多水源联合调度供水是充分挖潜地区供水水源调节能力,优化区域水资源配置的有效手段。以勃利县城区供水规划为例,明确了远期城区供水水源,研究并制定了多水源联合调度原则,开展长系列径流调节计算,合理确定了规划新建水库规模。结果表明,长系列径流调节计算过程中,已建及规划新建水库水位消落频率有所增加,实现了水库调节能力的充分挖潜。研究成果可为其他地区制定多水源联合调度方案提供参考。

灌区全渠道闸门智能联合调控系统研究与应用

灌溉农业是中国干旱半干旱地区广泛分布的一种农业生产方式,合理利用灌区水资源是发展节水型农业的关键。针对景电灌区渠道复杂、分布范围广、用水高峰期人工投入大以及水资源管理效率低等问题,建立了灌区水量调配模型和闸群智能调控模型,开发了灌区全渠道闸门智能联合调控系统。通过对灌区干支斗渠的联调联控、动态调节和实时监控,实现了在最优节水目标下灌区水资源的智能联合调度管理,提高了水资源管理效率和利用率,减少了灌区现场维护的频率,降低了人工投入和运营成本。该系统的研究与应用将促进农业节水增效,对类似灌区水资源科学管理具有借鉴意义。

基于地表水和地下水联合调控的水资源配置模型研究

基于水库与地下水联合运用的耦合模拟模型,建立了基于河道内与河道外生态环境需水及下游灌溉用水需求双重作用的水资源优化调控模型,研制和开发了集数据库、模型库和人机交互界面等于一体的水资源优化调控模型计算软件,并以沈阳市沈北地区为例进行了实证研究。通过对石佛寺供水系统不同组合方案长系列逐月调算和对比分析,提出了推荐的石佛寺供水系统地表水与地下水联合优化调控模式和设计供水规模。研究结果为沈阳市的协调发展尤其是沈北地区未来的跨越式发展提供了安全的供水保障,且可推动我国地表水与地下水联合优化调控理论研究和应用,为其他地区和流域开展类似工作提供参考。

水量水质联合调控思路与研究进展

本文首先分析了水量水质联合调控在当前水管理中的需求,结合水量水质联合调控的研究现状和进展,归纳了水量水质联合调控所遵循的一般步骤,并对涉及到的关键技术进行介绍,最后对该领域今后的重点工作予以展望。

基于改进SD的区域水土资源联合配置研究

将区域水土资源联合配置的多学科综合与新技术的应用成果相结合,以水土资源联合配置的体系为基础,定量刻化了水资源、土地资源配置系统与社会、经济、环境发展之间的互动影响关系,将包括需水、供水、土地需求及供给和生态环境影响等相关的水资源、土地资源联合配置的要素,与社会、经济、环境系统耦合成一个复杂的水资源-土地资源-社会经济-生态模拟系统,利用基于图论改进的流率基本入树的系统动力学(SD)规范建模方法,建立起了比较完整的区域水土资源优化配置的系统动力学流率基本入树模型。运用该模型,对位于苏南丘陵地区的句容市按照不同水土资源联合配置方案(情景)的水资源、土地资源与社会经济环境耦合系统进行模拟计算,该计算结果可为水资源、土地资源的联合统一管理提供基础支撑。

基于节水优先和工程布局调整的塔里木河流域节水潜力

为挖掘寒旱区内陆河流域的节水潜力,论证山区水库替代平原水库的可行性,以塔里木河三源流阿克苏河、叶尔羌河、和田河及其干流(简称“三源一干”)为研究对象,在“节水优先”治水方针的指导下,考虑源流区山区水库群、干流区平原水库群以及各行业用水需求,建立并求解了现状水平年和远景水平年的水库群联合调配的模拟与优化模型。结果表明:水库群调度节水的关键在于降低河道内及平原水库库区中无效的蒸发渗漏损失;2035年远景水平年,通过山区水库群联合优化调配的最大节水潜力为2.46亿m 3;制定了源流山区水库替代干流平原水库的布局方案,即结然力克、大寨、其满、帕满、喀尔曲尕和塔里木等6座平原水库的兴利库容分别可削减17%、17%、17%、33%、100%、100%,该方案在保障塔里木河干流供水任务情况下可增加0.21亿m 3的节水潜力。研究成果为实现流域水资源科学调控、保障区域水安全和生态安全提供了理论与技术支撑。

供水库群的聚合分解协调模型

针对供水库群联合调度的多水源多用户水资源配置问题,选择供水过程均匀为系统目标函数,基于大系统聚合分解理论,设计了一种对供水水库群聚合分解协调的算法.在此基础上,为了充分发挥库群的联合调度能力,使库群的调度过程具有可控性,提出了一种基于优先度的调度方案.与经典的分解协调法相比,聚合分解协调法具有较强的实用性.

南水北调与引滦供水联合调度初探

分析京、津、唐区域需水状况和南水北调中线供水(引江水)及滦河流域来水、供水(引滦水)情况,根据南水北调中线工程、引滦工程和相关河系相连互通现状,采取区域水资源联合调度,实现引江水与引滦水的优化配置和对冲平衡,最大限度地节约和高效利用水资源,减少对自然的干扰,使其达到顺其自然、顺应自然的目的。其联合调度的思路和方案可用于南水北调中线受水区北京市、天津市及沿线各有关城市和供水水源,实现跨流域、大空间的水资源优化配置。

基于引水限制调度线的并联水库系统供水优化算法及应用

以实现梯级水库群或者水源连通工程水量补偿式调节为目标,针对并联水库的联合供水特征,采用引水限制调度线控制引水水库可引水量,引入粒子群算法构建了并联水库优化调度模型。通过优化引水调度线提出可以改进并联水库系统的调度规则和调度方法,将优化和常规调度有机结合,并根据并联水库系统实际运行条件设置模型的目标函数、约束条件和参数设置方法。以X市S水库和L水库组成的并联水库系统为实例,采用该模型进行优化模拟。结果表明:并联水库系统经优化年均弃水量比两库单独供水的弃水量减少5 496万m^3,末库容比两库单独供水时提高203万m^3。在95%供水保证率时,并联水库系统供水系统的年供水能力比双库单独供水能力之和提高了5 556万m^3。优化形成的引水限制调度线分布形态合理,并联供水系统经过优化大幅度提高了水库系统的供水能力,证明了基于引水限制调度线的并联水库系统供水优化算法的可行性,该方法对并联水库联合调度具有重要参考价值。

水资源水质水量联合调控研究进展

水资源短缺和水质恶化等问题是当前制约我国社会经济发展的重要因素之一,可通过水质水量联合调控方式解决我国当前水资源问题。从水质水量联合配置模型的构建、发展、耦合模拟和应用等方面,总结了国外水资源水质水量联合调控的研究成果,分析了国内水质水量联合调控的研究现状,指出了现有研究的不足,并展望了未来发展方向。

桥式同心配水器的研制与试验

针对偏心和桥式偏心配水器在大斜度井、深井、多层分注井以及采出水回注井中应用时测调成功率低和效率低等问题,研制了桥式同心配水器。该配水器拥有较大桥式过流通道,配水器与可调水嘴一体化结构设计,水嘴无级连续调节,中心通道内机电一体化同心测调作业。该配水器在长庆油田现场试验210口井,最大井深2 835 m,最大井斜46.2°,试验成功率100%,一次测调成功率90%以上,平均单井测调时间8 h,试验效果良好,具有广阔的推广应用前景。

“环路输水模式”在北京市供水系统中的应用分析

根据北京市南水北调水资源配置方案、水厂布局、调蓄系统规划,输水系统引入城市"环路输水模式",优化了北京市供水系统。"环路输水模式"的闭合、互相相通、双向输水、互为备用、可靠性高、调度灵活等特点,使北京市供水系统实现了"三水"(即:外调水、本地地表水和地下水)联合调度,降低了调蓄库规模,提高了供水保证率,有效地解决了北京市近、远期供水需求,为国内大、中城市输水管路建设做出了新的尝试,提出了新的思路。

许昌市水资源多模式联合调度与合理配置

水资源短缺是制约城市经济社会发展的重要因素,合理配置和有效利用有限的水资源是解决水资源供需矛盾的有效途径。以许昌市国家水生态文明试点城市建设为例,在分析水资源开发利用现状的基础上,运用定额法对需水量进行预测。以多年平均水资源量为基础,2011年作为研究基准年,根据水资源取用方式、工程方案及各种水量需求等,利用MIKE BASIN建立水资源配置模型,对许昌市水资源供需平衡进行模拟,通过三次供需平衡分析,得到不同规划水平年水资源供需配置方案,最终达到水资源供需平衡,使有限的水资源发挥最大效益。研究结果表明,本地水资源结合南水北调、引黄调蓄、中水回用等多模式联合调度,可以满足许昌市中长期经济社会可持续发展用水需求,对未来许昌市水资源可持续利用具有重要的指导意义。

黄河流域水土资源联合配置技术框架

黄河流域生态保护和高质量发展上升为重大国家战略,对黄河流域水土资源配置提出了新要求。随着气候变化和人类活动的影响,黄河流域面临水资源总量不足、水土资源空间不匹配、水沙异源和生态用水用地矛盾突出等问题。在分析黄河流域水土资源所面临问题及成因的基础上,以山水林田湖草整体保护、系统修复和综合治理为导向,基于已有水土资源要素数据和精密监测获取的数据,识别黄河流域水土资源演变规律及生态关键阈值,构建基于水土资源高效利用与保护的黄河流域水土资源联合配置模型。本研究旨在规范黄河流域水土资源开发,为黄河流域生态保护和高质量发展提供技术支撑。

沿海围垦区水资源优化配置与联合调度

江苏沿海围垦规模巨大,世界尚无先例。沿海滩涂开发利用,水资源保障是关键,而围垦区水资源优化配置与联合调度技术又是水资源保障关键技术之一。分析国内外水资源优化配置研究现状,研究围垦区水资源需求管理措施、盐碱环境下多水源多用户淡水资源联合调度技术以及围垦区水资源优化配置,以实现沿海围垦区水资源公平、高效和可持续利用。

黄河流域旱情监测与水资源调配技术框架

针对黄河水资源短缺、干旱频发、旱灾损失大等重大问题,以应对干旱的黄河流域水资源调配为切入点,开展大型灌区旱情实时监测、应对干旱的径流洪水预报、大型梯级水库群优化调度以及干旱风险管理等关键技术研究,提出干旱评估与演变特征识别、灌区干旱实时监测、洪水/径流预报、多年调节水库旱限水位最优控制、水库多分期汛限水位优化、梯级水库群协同优化调度、干旱应对与风险管理等关键技术,形成大型灌区旱情实时监测、径流/洪水预报以及黄河梯级水库群调度等技术平台,集成黄河流域旱灾监测与预警、抗旱水源调度等综合技术体系框架,实现黄河流域干旱的有序应对,显著提升应对干旱的黄河水资源调配技术水平。