沿海中小河流域地表-地下水库联合调控洪水资源利用研究:Ⅰ.方法与模型

针对沿海中小河流域地表-地下水库复杂工程系统,因缺少联合调控方法而导致洪水资源利用难的问题,解析地表-地下水库系统结构与功能,定量模拟地表水库调度、闸坝调控下河流和地下水动力过程,并利用智能替代模型提升水动力过程计算速度;在此基础上通过研发时/日/月多时间尺度模型耦合嵌套方法,构建了兼顾计算精度与效率的地表-地下水库联合调控模型。该模型实现了洪水、地表-地下水相互作用和供水等时间尺度差异明显的调节过程的统一调配,可为沿海中小河流域洪水资源利用提供新思路与技术支撑。

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。

平原区地表水与地下水联合调控模型研究

平原区三水转化关系强烈,由地表水和地下水形成了统一的水资源系统。本文研究分析了基于费用准则和供水量准则的地表水与地下水联合调控模型,以合理开发、优化调度本区的水资源,充分发挥该区地表水库和地下含水层空间的联合调蓄作用,提高水资源的利用率,达到最佳的社会效益、环境效益和经济效益。

基于平原水库的地表水和地下水联合调控模式研究

平原区人口稠密、经济发达、大型基础设施众多,为解决该区水资源短缺的矛盾,建成了诸多的平原水库,但由于其功能特性的差异,水资源开发利用的模式不尽相同．以辽河石佛寺水库枢纽一期工程为例,探讨了平原水库的上下水源联合调控技术．

分布式地表水-地下水耦合数值模型研究进展

系统梳理地表、地下各水文过程中常见的控制方程以及数值求解方法,指出单一地下水模型和单一地表水模型在解决耦合问题中的短板。回顾近年来的相关研究,归纳出11种常见的耦合模型。从模型原理和适用方向2个方面对已有研究概括总结,将耦合方法划分为松散耦合型、半松散耦合型和紧密耦合型,分析耦合模型在变化环境下的地下水-地表水转化关系、河道生态流量以及地表水-地下水联合调度方面的应用。未来可以重点关注耦合模型在复杂地貌、多样化参数、模型识别验证方法、运算效率以及多学科交叉等方面的研究。

地表水地下水联合调度研究现状及其发展趋势

分析了国内外多种水源联合调度、联合管理研究状况及存在问题，并对该研究领域的发展作了进一步分析和预测，展望了该研究领域前景。

干旱内陆河流域地表水地下水联合调度研究进展

地表水-地下水联合调度是解决干旱内陆河流域水资源短缺的一个有效途径,对干旱区水资源优化配置具有重要意义。以地表水地下水联合调度内涵为基础,分析了干旱内陆河地表水-地下水联合调度模式的国内外研究现状,对地表水地下水联合调度的研究方法进行了评价并指出存在的不足之处,展望了地表水与地下水联合调度的研究趋势。指出在未来地表水-地下水联合调度中应加强与气象学、生态学等多学科交叉研究。探讨内陆河水资源高效利用模式和基于生态健康和环境发展的内陆河环境需水定值方法与阈值。开发内陆河地表水地下水联合调度信息系统和管理模式。指出综合水循环组成部分的集成模型是地表水-地下水联合调度模型发展的必然趋势。

包头市地下水-地表水联合调度多目标管理模型

运用管理模型对地下水和地表水资源优化调度 ,解决包头市水资源短缺问题。首先建立双层含水层地下水流数值模拟模型 ,并求得地下水系统单位脉冲响应函数。考虑水资源与社会、经济和环境的关系 ,构建地下水 -地表水联合调度多目标管理模型。决策变量为潜水和承压水开采量、各地表水厂向各管理子区的供水量 ,主要目标为最大限度完成工业总产值、供水费用最小、最优控制地下水位和尽量满足农业灌溉用水。模型归结为求解线性目标规划问题。结果表明 ,优化总供水量为 6663 8 9× 1 0 4 m3·a- 1 ,其中地下水供水量为 1 3 5 0 6 2× 1 0 4 m3·a- 1 ;优化方案最大限度地满足规划需水量 ,使有限的水资源发挥最大的经济效益 ;通过对地下水开采量的控制 ,地下水流场趋于合理。

玛纳斯河灌区地表水与地下水联合调度模型

通过分析新疆农八师玛纳斯河灌区水资源供需状况,结合灌区的灌溉系统、农作物种类及灌溉制度,建立了以灌区地下水抽水总量最小为主要目标,以灌区农业经济总效益最大为次要目标的地表水与地下水联合调度模型,并采用目标规划法对模型进行了求解,得到了在不同保证率下灌区地表水和地下水联合调度方案及农作物种植面积。结果表明:灌区供需水高峰期不一致和灌溉系统的蓄水、输配水能力不足是产生灌区水资源供需矛盾的主要原因,应适当调整灌区农业种植结构,改造灌区水利工程。

灌区地表水与地下水联合调控分析

地下水过度开采会导致地下水漏斗,并导致地表沉降等恶劣的环境问题。井渠联合调控模型可以科学地调控地下水和地表水,合理解决不同用户间的竞争用水,提高水资源分配率。阿克苏河灌区位于我国西北地区,由于当地缺乏科学的水资源调控,导致地下水过度开发,威胁到当地经济的发展。通过灌区地下水进行数值模拟和均衡计算,提出一种地下水与地表水联合调控模型,对当地水资源优化利用具有重要意义。同时预测了2020年当地各部门需水量,研究结果可以指导当地水资源合理配置。

干旱灌区地表水和地下水联合利用耦合模型研究

通过动态耦合运算分布式地下水模拟模型与水资源优化配置模型的技术路线,建立了干旱灌区地表水和地下水联合利用耦合模型,该模型既可以对灌区地表水和地下水进行优化调度,又可以合理控制区域地下水位.最后将耦合模型应用到黄河流域某灌区,并对灌区2020和2030年的水资源进行了优化配置,同时对不同区域的地下水埋深进行了控制.研究成果可为干旱灌区的水资源高效利用、盐碱化防治等方面提供借鉴和参考.

甘肃河西走廊内陆河流域节水战略选择——地表水与地下水联合管理

过去20多年甘肃河西走廊内陆河流域的水资源管理经历了各类制度改革,不同程度地推动了地表水和地下水的联合管理。但是,由于机构设置及其权限制约以及改革目标差异,河西走廊地区的3个内陆河流域水资源管理效率差异化越来越显著,与石羊河流域相比,黑河和疏勒河流域的监管制度和管理办法并未完全跳出多头管理体制的窠臼,地表水和地下水没有形成有效的联合管理。通过梳理3个流域的水资源管理机构设置和管理模式,总结农业灌溉用水监管的经验教训,对比分析地表水和地下水联合管理措施在实践操作中的利弊,进一步探讨流域联合管理的实践意义和实现路径,寻求普遍适用于内陆河流域水资源的管理办法,保障内陆河流域节水战略的顺利实施。近10 a的实践经验表明:地表水和地下水联合管理是内陆河流域提高水资源利用效率、促进水资源可持续利用最为有效的路径,更是实现区域生态环境绿色发展的必由之路。

宝鸡峡灌区地表水与地下水联合调度研究

针对宝鸡峡灌区水资源开发利用中存在的问题,结合灌区作物种植结构、灌溉方式,建立了地表水与地下水联合调度模型,以灌区经济效益最大为目标,以供需水平衡、可供水量、地下水位等为约束条件,以优先利用地表水为原则,进行了模型求解。结果表明:丰水年、平水年、枯水年3种水文年份灌区灌溉水源均应以地表水为主、地下水为辅;增加地表水供水的比例,有利于灌区经济效益的提高,可以起到以丰补枯、涵养地下水源、缓解水资源供需矛盾的作用。

防治土壤盐碱化地表水地下水联合管理模型

对防治土壤盐碱化的地表水地下水联合管理模型的一般结构进行了描述,重点介绍了国内防治土壤盐碱化的地表水地下水联合管理模型及其优化方法的研究现状,对代表性文献进行了评述。分析了联合管理模型中存在的不足,并就该研究领域的发展趋势提出了个人看法。

地下水与地表水联合调度智能监控系统

以控制地下水位在合理范围为目的的地下水与地表水联合调度智能监控系统,由相对独立的地下水与地表水联合调度数值模拟和计算机监控两部分组成,数据交换通过Access数据库实现.系统的内部体系与运行流程分为信息采集层、调度决策层和决策执行层3个层次,外部结构由一个数据分析处理中心站和若干个设置于监控现场的控制子站组成,中心站与各个子站采用无线数据传输.先由计算机监控部分采集相关数据,然后就不同的井渠配水比例和灌溉模式分别通过地下水与地表水联合调度数值模拟系统进行模拟与预测,以人机交互的方式确定最优配水方案,再通过计算机屏幕上虚拟的操作面板发出控制指令,由计算机监控部分实施具体灌溉.构成了集信息采集、数据分析、优化调度和可视化操作于一体的模块化设计、分布式、人机交互的智能监控系统.监控系统子站的CPU采用睡眠唤醒模式工作,以减少受干扰概率.触点采样施加100 V,25 mA交流电,以提高在潮湿环境下长期工作的可靠性.系统设计理念先进,结构合理.经试验,系统工作稳定、可靠,可为同类系统的设计提供借鉴与参考.

地下水地表水联合模拟的解析单元法理论及应用

本文介绍了解析单元法的基本理论及适用条件 ,并运用该方法 (GFL OW1软件 )计算了某水库蓄水过程中库首结晶岩区风化裂隙水渗流场变化 。

区域地表水地下水联合运用的分解协调优化方法

研究了水库与含水层构成的联合运用系统优化运行问题。考虑系统的分布参数特性，应用广义响应函数耦合物理模型与优化模型；基于系统的递阶结构及复杂关联，提出一种分解协调优化方法。将该方法应用于邢台区域水库含水层联合管理问题，得到满意结果。

剡江流域地下水与地表水联合调度模型

以宁波剡江流域为例，建立了地下水与地表水联合调度模型，给出了联合调度的优化方案，并与其单独开发进行了对比。结果表明，联合调度是提高该流域水资源利用率的有效途径。

引洮工程中地表水地下水资源的联合调度与利用

定西内官—香泉盆地具备良好的地下水赋存条件,多年来一直为城区生活、工业及当地农业发展提供水源,但随着当地各方面用水需求的增加,盆地地下水开采量逐年上升,导致采补失衡,地下水位下降严重.旨在改善甘肃中部定西一带极度缺水现状的引洮供水工程即将开工建设,结合盆地地形、地理、地质条件,综合研究工程外调地表水与当地盆地地下水的联合调度运行管理具有重要意义.文中结合引洮工程规划,进行了联合利用的初步分析.

北方小流域地表水与地下水联合开发新模式探讨

以沈阳市辽河支流长河-羊肠河流域为例,分析水资源开发利用面临的主要问题,提出以地表拦蓄及生态修复与地下水库相结合的水资源开发新模式。情景模拟分析结果表明,该流域采用联合开发模式常规可供水量为10万m3/d,应急可供水量为50万m3/d,可持续应急4个月。这种联合开发模式可为本流域及北方其他小流域的水资源开发利用提供参考。