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        水資源管理典型模型技術(shù)研究綜述

        2015-12-17 23:56:27石春力金陶陶任海靜孔祥娟
        安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2015年10期
        關(guān)鍵詞:水質(zhì)用戶模型

        石春力,金陶陶,任海靜,孔祥娟

        (1.住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技發(fā)展促進(jìn)中心,北京 100835;2.中國環(huán)境規(guī)劃院,北京 100012)

        水是人民生活和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源,同時(shí)又是生態(tài)環(huán)境的制約要素,也是實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著城市化進(jìn)程加快,城市規(guī)模與分布密度不斷增大,水資源需求由局部問題演變?yōu)閰^(qū)域性突出問題,水資源進(jìn)入了綜合管理時(shí)期,其核心任務(wù)是保證供水,滿足城市的穩(wěn)定用水,確保各城市水資源管理部門能夠合理、均衡科學(xué)地分配水資源[1]。因此,加強(qiáng)水資源管理依然是解決當(dāng)前世界上很多地方水問題的主要途徑和有效手段。當(dāng)前不少國家和地區(qū),尤其是西方發(fā)達(dá)國家的水資源管理已達(dá)到相當(dāng)高的水平。

        水資源管理模型為改善水資源系統(tǒng)調(diào)度和分配、水資源區(qū)域規(guī)劃、水環(huán)境戰(zhàn)略保護(hù)提供決策支持和幫助,可以預(yù)測不同水文情景下的水資源缺乏問題[2]。特別是在城市雨洪頻發(fā)、氣候變化等綜合因素影響下,模型系統(tǒng)為預(yù)測水源-需求時(shí)空關(guān)系,設(shè)置最佳緩解措施提供一種有效的方法[3]。適當(dāng)?shù)馗深A(yù)可減少水源缺乏對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境的影響。

        1 水資源模型比較分析

        水資源模型的共同特點(diǎn)是計(jì)算研究流域內(nèi)每一時(shí)間步長的水量平衡,這些模型模擬了水資源的來源、去處以及在此過程中的變化情景,如時(shí)空范圍內(nèi)水質(zhì)情況。公共以及私人機(jī)構(gòu)已經(jīng)開發(fā)了多接口的圖形化交互界面模型,用于研究解決水系統(tǒng)中與水資源相關(guān)的規(guī)劃和管理問題,從而滿足不同層次規(guī)劃和決策需求[4]。該研究涉及的主要模型既有自身突出功能特征,相互之間又有差別,其主要功能差異比較如下:AQUATOOL、MODSIM和WEAP模型均是使用單一時(shí)間步長進(jìn)行優(yōu)化的模型,而RIBASIM和WARGI-SIM模型僅是基于if-then條件語句的模型。從技術(shù)上而言,MODSIM模型是解決河網(wǎng)流量問題的最優(yōu)工具,該模型根據(jù)物理、水文以及制度方面分配水資源[5]。WEAP模型使用標(biāo)準(zhǔn)的線性規(guī)劃的方法解決每一時(shí)間步長水資源分配問題,其目的是最大限度地滿足基于供需順序的水資源需求。在AQUATOOL模型中,地表水系統(tǒng)的模擬和管理1次完成,解決月時(shí)間步長的穩(wěn)態(tài)河網(wǎng)流量優(yōu)化問題。另一方面,僅用于模擬水資源系統(tǒng)的模型如RIBASIM和WARGI-SIM可以讓系統(tǒng)性能的指標(biāo)值更低(如用戶定義水資源供給水平的脆弱性或者依賴性)。但是,RIBASIM和WARGI-SIM模型更適于不能滿足系統(tǒng)理想條件時(shí),模擬制定實(shí)際管理措施。不同于傳統(tǒng)政策,這些措施能夠根據(jù)水庫的水文條件和存儲(chǔ)能力非常精確地確定水庫供水量,從而制定供給和需求次序。AQUTOOL、RIBASIM和 WARGI-SIM模型的管理措施是固定的,而在MODSIM和WEAP模型中是由系統(tǒng)狀態(tài)和水文條件綜合集成后的最佳管理實(shí)踐。尤其是最新版本的MODSIM模型是基于MS.NET框架開發(fā)的,該版本允許用戶在不修改源碼的情況下根據(jù)需求制定運(yùn)行條件。雖然通用的模型在制定情景措施的詳細(xì)程度和類型上存在差別,但是它們都包含了優(yōu)先次序的理念。

        雖然上述模型均具有水質(zhì)模擬功能,但是大多數(shù)水質(zhì)模型模塊和算法較水質(zhì)模型相對(duì)簡單。除此之外,MODSIM和WEAP模型嵌套了精確的二維水質(zhì)模型(如美國環(huán)保署的QUAL2E模型),以提供非常詳細(xì)而全面的系統(tǒng)水質(zhì)狀況,包括氨氮、硝酸鹽、有機(jī)和無機(jī)磷、藻類、沉積物、pH和病原體。這種綜合方法允許共同考慮水質(zhì)和水量作為水資源管理的先決條件。因此,用戶可以清楚地確定權(quán)衡水質(zhì)和水量之間的目標(biāo)。此外,MODSIM和WEAP模型可以與MODFLOW模型聯(lián)動(dòng),該模型是一個(gè)三維有限差分地下水模型,是研究地下水位變化對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響,反之亦然。然而,與MODFLOW模型聯(lián)動(dòng)耦合不是一項(xiàng)簡單的工作,這需要大量的校準(zhǔn)工作。在AQUATOOL模型中,用戶可以選擇其中一個(gè)模塊模擬地下水情況,模擬范圍從一個(gè)水庫模塊到一個(gè)不規(guī)則含水層的分布式模塊。

        2 水資源模型主要功能介紹

        2.1 AQUATOOL模型 AQUATOOL是西班牙瓦倫西亞大學(xué)(UPV)開發(fā)的一個(gè)DSS系統(tǒng),該模型用于包含多個(gè)水庫、含水層以及需求中心的復(fù)雜流域水資源管理和決策[6-7]。在WINDOWS系統(tǒng)下運(yùn)行,AQUATOOL已經(jīng)可以由不同的程序語言編譯,如C++、Virual Basic和FORTRAN等。目前,該決策支持系統(tǒng)已經(jīng)升級(jí)拓展了一些模塊,包括模擬模塊(SimWin)、在SimWin模塊基礎(chǔ)上運(yùn)行水資源系統(tǒng)管理模塊(SimRisk)、以月為步長的優(yōu)化模塊(OptiWin)以及模擬地下水分布的特征值法(AquiVal)模塊。SimRisk是以月為步長進(jìn)行模擬,可以用于非線性過程,如蒸發(fā)和滲透。SimWin分為5類面向?qū)ο蟮倪B接,允許用戶再生成水資源損失,節(jié)點(diǎn)之間的水動(dòng)力鏈接,水庫以及基于水位的流量和含水層限制[8]。

        2.2 MODSIM模型 MODSIM決策支持系統(tǒng)是由美國科羅拉多州立大學(xué)在20世紀(jì)70年代末研發(fā)的[9]。MODSIM模擬系統(tǒng)通過優(yōu)化非線性水網(wǎng)流量,對(duì)每一時(shí)間步長內(nèi)水資源分配進(jìn)行模擬(如蒸發(fā)地下水回流、水道損失等),并進(jìn)行連續(xù)評(píng)估,使用拉格朗日算法RELAX-IV解決問題。MODSIM使用.NET框架開發(fā)的,具有很強(qiáng)的環(huán)境實(shí)用性,不需要重新編譯程序語言[10]。水庫平衡程序運(yùn)行把水庫分成若干個(gè)控制區(qū)用來控制水庫儲(chǔ)水的空間分布[11]。此外,水庫的調(diào)度運(yùn)行規(guī)則以及需求分配可以由用戶根據(jù)水文狀態(tài)變量最終確定。MODSIM可以與MODFLOW聯(lián)動(dòng)分析地下水和地表水交匯區(qū)[12],也可以像QUAL2E模型一樣評(píng)估污染控制措施效果[13]。MODSIM含有一個(gè)現(xiàn)有綜合措施的隨機(jī)優(yōu)化框架,可以通過動(dòng)態(tài)軟件包CSUDP獲得。主要模塊的應(yīng)用需要專門培訓(xùn)、外部模塊,如果沒有建模經(jīng)驗(yàn)很難掌握。

        2.3 RIBSIM模型 RIBASIM是由荷蘭DELATRARES(前DELFT研究中心)基于流域不同水文條件開發(fā)的模型軟件包[14]。RIBASIM主要是解決流域內(nèi)不同地點(diǎn)的水資源輸入與供水系統(tǒng)中特定用戶關(guān)系的模型,它允許用戶設(shè)定規(guī)劃情景、每一情景預(yù)設(shè)操作規(guī)則/水資源供給預(yù)測。通過強(qiáng)大的圖形界面,根據(jù)用戶定義的目標(biāo)進(jìn)行不同情景對(duì)比分析。水需求分析涉及面廣泛(人口、經(jīng)濟(jì)、作物需水量),可以在不同層次上對(duì)現(xiàn)在和未來水資源需求進(jìn)行比較分析,進(jìn)而評(píng)價(jià)農(nóng)作物產(chǎn)量和作物缺水造成的損失[15]。RIBASIM根據(jù)目標(biāo)存儲(chǔ)體積以及復(fù)合區(qū)域設(shè)定分配規(guī)則。雖然RIBASIM簡單易用,但是進(jìn)行詳細(xì)分析時(shí)需要大量的數(shù)據(jù)支持[16]。

        2.4 WARGI-SIM模型 WARGI是一個(gè)用于幫助用戶理解水資源匱乏地區(qū)水庫系統(tǒng)的水資源供給和需求相互關(guān)系的有用工具。自20世紀(jì)90年代中期以來,意大利卡利亞里大學(xué)陸地工程系的水資源研究小組(WRG)開發(fā)的WRARG模型已經(jīng)得到擴(kuò)展,并集成了新的模塊[17]。WARGI模型包括若干相互關(guān)聯(lián)模塊,主要包括模擬模塊(WARGI-SIM)、優(yōu)化決策模塊(WARGI-OPT)、水庫水質(zhì)優(yōu)化模塊(WARGIQUAL)以及情景優(yōu)化模塊(WARGI-SCEN)[18]。為了評(píng)價(jià)抗旱減災(zāi)措施以及改善這些措施的干旱指標(biāo),WRG最近開發(fā)了完全 整合了 WARGI-SIM 和 AWRGI-OPT 的 新 版 本。WARGI已經(jīng)在GRID環(huán)境下運(yùn)行,以滿足在干旱條件下大規(guī)模模擬分析復(fù)雜水資源系統(tǒng)[19]。在WARGI-SIM模型中,水資源分配是根據(jù)用戶定義的優(yōu)先次序進(jìn)行模擬的。此外,用戶可以定義年保留體積函數(shù)以及保留區(qū)退水降到滿足用戶選擇的高級(jí)別需求點(diǎn)。WARGI-SIM是一個(gè)相對(duì)簡單模型,它可以幫助非專業(yè)人士解決復(fù)雜水資源系統(tǒng)的主要問題和爭端[20]。

        2.5 WEAP模型 WEAP(Water Evaluation and Planning System)模型是在美國軍工部水力工程中心資助下,由英國斯德哥爾摩環(huán)境研究機(jī)構(gòu)(Stockholm Environment Institute,SEI)開發(fā)的用于水資源綜合規(guī)劃分析的工具。它具有靈活而友好的用戶接口,主要實(shí)現(xiàn)供水、需水、水質(zhì)和生態(tài)保護(hù)的水資源系統(tǒng)模擬。將水資源的供給與需求、水量與水質(zhì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境等要素綜合在一個(gè)整體框架之下,全面評(píng)估資源管理策略。目前已在全球數(shù)十個(gè)國家開展了應(yīng)用研究。Rachid等研究了阿爾及利亞奧蘭市水資源的分配及2011~2030年替代方案,揭示了該地區(qū)水資源的脆弱性,為該地區(qū)水資源的可持續(xù)性提供了支持[21]。根據(jù)不同需要選擇不同的數(shù)據(jù)水平及形式,可以同時(shí)滿足當(dāng)?shù)丶傲饔蛩Y源管理要求,結(jié)果表達(dá)靈活多樣,具有多個(gè)接口,可以與其他模型或軟件聯(lián)用,如 GIS、QUAL2K、MODFLOW、PEST 等模型[22-25],表現(xiàn)出良好的兼容性及可擴(kuò)展性。

        3 發(fā)展趨勢

        隨著信息技術(shù)的發(fā)展,集成信息分析處理能力的模型系統(tǒng)更容易為非專家所接受。未來水資源工具的發(fā)展需求如下:

        (1)GIS技術(shù)已經(jīng)用于用戶界面、數(shù)據(jù)處理、分析以及可視化的設(shè)計(jì)。文中所涉及的決策支持系統(tǒng)(DSSs)都集成了不同水平的地圖或者視圖顯示功能。越來越多的決策支持系統(tǒng)采用GIS技術(shù),尤其是主流商業(yè)軟件和工程領(lǐng)域,產(chǎn)品體現(xiàn)了地理信息系統(tǒng)強(qiáng)大的適用性,如Google Earth、Arc-View、ArcGIS、MapWindow、MAPGIS 等。

        (2)水資源規(guī)劃模型面臨的主要挑戰(zhàn)是模擬結(jié)果的表達(dá)以及模型不確定性,尤其是關(guān)于制定措施和解決研究區(qū)域的水資源分配問題。水資源規(guī)劃模擬的核心是模擬情景的設(shè)置,一般是在統(tǒng)計(jì)假定發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)情況下對(duì)未來的不確定做出規(guī)避降低風(fēng)險(xiǎn)的決策。絕大多數(shù)決策支持系統(tǒng)情景方案的設(shè)定以及模擬預(yù)測都是基于經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。目前,研究的重點(diǎn)是研發(fā)更切合實(shí)際的水資源規(guī)劃和管理的概化框架和管理程序以及情景分析工具。

        (3)一些創(chuàng)新已經(jīng)應(yīng)用到水資源模型中,通過可視化的模擬環(huán)境和交互工具進(jìn)一步強(qiáng)化了非專業(yè)用戶的模擬分析水平,類似的軟件有Visual Basic、Excel、SAS軟件等。

        (4)免費(fèi)開放源軟件包括Linux系統(tǒng)共享軟件以及云計(jì)算技術(shù)為今后模型技術(shù)發(fā)展提供了可能性。

        [1]陶濤,劉遂慶,李樹平,等.城市水資源管理模型的研究進(jìn)展[J].水資源與水工程學(xué)報(bào),2005,16(1):60 -62.

        [2]SULIS A,SECHI G M.Comparison of generic simulation models for water resource systems[J].Environmental Modelling & Software,2013,40(3):214-225.

        [3]LOUCKS D P,STEDINGER J R,HAITH D A.Water Resource Systems Planning and Analysis[M].Engle wood Cliffs,NJ Prentice-Hall,1981:108-115.

        [4]ASSATA H,VAN BEEK E,BORDEN C,et al.Generic simulation models for facilitating stakeholder involvement in water resources planning and management:A comparison,evaluation,and identification of future needs[M].US Deparment of Energy Publications,2008:381 -387.

        [5]任希巖,謝映霞,朱思誠,等.在城市發(fā)展轉(zhuǎn)型中重構(gòu)——關(guān)于城市內(nèi)澇防治問題的戰(zhàn)略思考[J].城市發(fā)展研究,2012(6):71-77.

        [6]ANDREU J,CAPILLA J,SANCHIS E.AQUATOOL:A computer-assisted support system for water resources research management including conjunctive use,in Decision Support Systems[M].Springer,1991:333 -355.

        [7]ANDREU J,CAPILLA J,SANCHíS E.AQUATOOL,a generalized decision-support system for water-resources planning and operational management[J].Journal of Hydrology,1996,177(3):269 -291.

        [8] GUTIéRREZ ENRíQUEZ M M,ARISTIZáBAL RODRíGUEZ H F,IMPLEMENTACIóN DEL SISTEMA SOPORTE A LA DECISIóN AQUATOOL ENLA ZONA CENTRO DEL DEPARTAMENTO DEL VALLE DEL CAUCA[J].Ingeniería de Recursos Naturalesydel Ambiente,2011(6):40-46.

        [9]LABADIE J,BALDO M,LARSON R.MODSIM:decision support system for river basin management:Documentation and user manual[M].Dept.of Civil Eng.,Colo.State Univ.,F(xiàn)t.Collins,CO,2000.

        [10]LABADIE J,LARSON R.MODSIM 8.1:River Basin Management Decision Support System.User Manual and Documentation[J].Colorado State University,F(xiàn)ort Collins,2007,123:85 -88.

        [11] MARTIN Q W.Multireservoir Simulation and Optimization Model(SIMV):Program Documentation and User’s Manual[M].Austin,Texas,USA:Texas Depart of Water Resources,UM -38,1982:35 -37.

        [12]BERHE F T,MELESSE A M.Modesim-based water allocation of Awash River Basin,Ethiopia[J].Proceedings of Watershed Management and Operations Management,2013,109:118 -128.

        [13]BROWN L C,BARNWELL T O.The enhanced stream water quality models QUAL2E and QUAL2E-UNCAS:documentation and user manual[R].US Environmental Protection Agency.Office of Research and Development.Environmental Research Laboratory,1987.

        [14]HSU N S,CHENG K W.Network flow optimization model for basin-scale water supply planning[J].Journal of Water Resources Planning and Management,2002,128(2):102 -112.

        [15]HYDRAULICS W D.RIBASIM,Version 6.32[M].WL Delft,Holland:Deflt Hydraulics,2004:1-125.

        [16]OMAR M M.Evaluation of actions for better water supply and demand management in Fayoum,Egypt using RIBASIM[J].Water Science,2013,27(54):78-90.

        [17]SECHI G M,SULIS A.Water system management through a mixed optimization-simulation approach[J].Journal of Water Resources Planning and Management,2009,135(3):160 -170.

        [18]SECHI G M,SULIS A.Water system management through a mixed optimization-simulation approach[J].Journal of Water Resources Planning and Management,2009,135(3):160 -170.

        [19]SECHI G,SULIS A.Operative indicators for drought mitigation tools in multireservoirsystems.Options Méditerranéennes [M].Série A:Séminaires Méditerranéens(CIHEAM),2008.

        [20]MATROSOV E S,HAROU J J,LOUCKS D P.A computationally efficient open-source water resource system simulator-Application to London and the Thames Basin[J].Environmental Modelling & Software,2011,26(12):1599-1610.

        [21]BOUKLIA-HASSANE R,YEBDRI D,TIDJANI A E B.Prospects for a larger integration of the water resources system using WEAP model:a case study of Oran province[J].Desalination and Water Treatment,2014(ahead-of-print):1 -10.

        [22]CHOI S J,KIM J H,LEE D R.Decision of the water shortage mitigation policy using Multi-Criteria Decision Analysis[J].KSCE Journal of Civil Engineering,2012,16(2):247 -253.

        [23]MABMANN J,WOLFER J,HUBER M,et al.WEAP-MODFLOW as a Decision Support System(DSS)for integrated water resources management:Design of the coupled model and results from a pilot study in Syria[M]//MALOSZEWSKI P,WITCZAK S,MALINA G,et al.Groundwater Quality Sustainability.International Association of Hydrogeologists Selected.CRC Press,2012:173.

        [24]YAGHOBI B,SHABANLOU S,YOSEFVAND F.Simulation of rainfallrunoff using WEAP model(case study:Qaraso basin)[J].Agricultural Communications,2014,2(4):63 -68.

        [25]TZABIRAS J.A GIS based district information system for water resources management and planning[R].in EGU General Assembly Conference Abstracts,2014.

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