论文部分内容阅读
摘要：随着社会经济的快速发展，我国水资源的浪费与短缺等问题日益突出，缓解水资源优势、保障城市水资源的正常供应显得尤为重要。因此，研究城市水资源调度与管理是一个迫在眉睫的任务。
关键词：城市水资源实时调度管理
中图分类号：TV211.1文献标识码： A 文章编号：
21世纪时代的主题是和平与发展。发展，在任何一个时代都是重要的主题之一。在社会经济快速发展的同时，各种资源的需求也随之增加，其中水资源的重要性越来越显得突出。因此，缓解水资源浪费，保障城市水资源的正常供应，彰显水资源优势。因此，研究城市水资源调度与管理是一个迫在眉睫的任务。
一、流域水资源实时调度的研究现状
国外对城市水资源调度与管理的研究始于20世纪60年代,最初主要侧重于城市供排水的管理研究。我国水资源调配研究从20世纪80年代末,以供水水库或地表水和地下水的联合调度为重点，并在国家“七五”攻关中加以应用和提高。随后中国水利水电科学研究院等在国家“八五”攻关中提出了基于宏观经济的水资源优化配置理论；同时,黄河水利委员会进行了“黄河流域水资源合理分配及优化调度研究”,该研究是我国第一次进行全流域水资源合理配置研究,取得了较为成功的经验。
二、城市流域水资源实时调度存在的问题
我国流域水资源实时调度研究与实践处于刚刚起步阶段,以往的工作主要集中于部分河系、区域或部分工程,对水资源系统某一单项问题进行研究,主要研究对象是地表水资源,决策目标相对单一,时空尺度相对较小,流域尺度水资源实时调度研究成果和实践经验相对较少。存在的问题主要有:
（一）水资源实时调度研究目标单一
水资源实时调度主要集中于流域水资源系统的某一方面,综合考虑的是全流域社會经济发展用水和生态环境需水,统一调度地表水、地下水和降水资源,而进行全流域水资源实时调度仍没用应用于实践。
（二）流域水资源实时调度与流域水资源合理配置和水循环过程缺乏有机联系
现状基于专家经验的流域水资源实时调度没有与流域水资源合理配置和流域水循环过程有机联系起来,仅仅追求短时间的调度可行性,难以保证长期配置的合理性。
（三）缺乏后效性评价
由于现有的监测体系很不完善,难以满足流域水资源实时调度的需求,容易造成调度的盲目性;同时,流域水资源调度缺乏系统的评估体系,容易造成不合理调度效应的阶段积累,甚至伴有不可恢复的后果。
（四）流域水资源调度的管理手段落后
现状流域水资源实时调度仍处于依靠经验和简化计算阶段,与计算机、遥测遥感、GIS、实时通信等现代新技术的结合远远不够,需要开发流域水资源实时调度系统,为科学决策提供支持,改进流域水资源管理水平。
三、城市水资源实时调度与管理理论框架的建立
（一）城市水资源实时调度与管理理论的原则
建议整体项目按照“先进性与实用性相统一、改进完善与新建扩建相统一、兼容性与扩展性相统一和总体规划、分步实施”的原则进行。水资源的统一管理和优化配置涉及到社会、经济和环境等方面，水资源优化配置的内涵将随着社会经济的发展而进一步得以发展，水资源优化配置的范围将进一步扩大。因此，水资源实时监控系统不但应具有很强的实用性，而且还应具有扩展性及兼容性以及适应发展的需要和满足不同用户的需求。在建设中应打破部门分割和地区界限，从整体利益和长远战略目标出发，统筹规划，引导整体系统的建设方向;充分考虑现有基础，防止重复建设，避免浪费;根据实际需要及可能，分期实施，急用先建，逐步推进。近期应以水资源优化配置为重点，不断扩大建设内容，逐步形成完整的水资源监控与调度系统。
（二）城市水资源实时调度与管理理论框架的建立
1．实时调度与管理内涵。
城市水资源实时调度与管理是指根据实时监测的水量、水质、供用水等信息,通过所建立的水资源系统模拟模型进行实时评价与预报,并根据实时评价和预报的结果,按照事先制定的调度规则对城市水资源的供、用、耗、排等过程进行科学调配,以确定未来时段城市水资源的管理运行策略。该系统主要通过现代化的计算机技术、“3S”技术、水情自动监测与传输技术、系统工程和数值计算等高科技手段,利用实时的动态的配水计划真正指导城市用水,达到“总量控制与定额管理”以及“科学调度与统一管理”的目的。它应包括实时监控、数据存储及分析、水资源系统模拟、实时评价、实时预报、实时调度与管理、实时预警以及实时控制等功能模块。城市水资源实时调度与管理系统的主要目的是为实现城市水资源的“总量控制和定额管理”管理理念服务的,也为城市取水许可管理、供水管理、水资源费管理、节水管理、排水管理和供水安全的实时预警等提供决策依据。
2．实时调度与管理框架
根据城市水资源实时调度与管理的内涵以及水资源信息的获取、存储、分析、决策以及实施的过程,将城市水资源实时调度与管理框架分为数据获取、数据管理、评价、预报、管理、调度及实施与控制7个层次,以及实时评价、实时预报、实时管理和实时调度4个主要决策部分,各个部分的主要内容、相互关系以及整体框架见图1。
四、实例分析
以江苏省江水北调工程为例进行简单分析。
江苏省江水北调工程以京杭大运河为主要输水干线，串联洪泽湖、骆马湖、微山湖，共有九级抽水泵站，形成了江水、淮水、泅水互济互调的水资源系统。该工程运行40年来，在防洪、除涝、灌溉、工业及城市供水、航运等方面发挥了重要作用。尽管江水北调工程建设已具相当规模并渐趋完善，但是运行管理水平仍比较低，如:调度所需信息提供不及时、不全面;缺乏方便、快捷、实用的决策支持手段;尚未建立防洪调度与兴利调度之间相互协调的供水调度模型。调度方案的定性分析较多，定量指标较少，科学性还不够;缺乏统一规划和设计，使已建成的应用系统彼此独立，难以实现综合利用，影响了整体效益的发挥。为较大幅度地提高用水效率，提高水资源开发、利用、治理、配置、节约、保护的水平，江苏省决定建设苏北地区水资源配置监控调度系统工程。
根据我国城市水资源量化管理和科学管理的需要,城市水资源实时调度要解决江水北调供水系统复杂的调度运行问题，必须建立一个能适应各种复杂条件和满足实时调度要求的模型系统。开发的系统组成包括来水预报、需水预测、实时调配模型、在线水流水质仿真等模型。
调度运行系统模拟过程为:
(1)了解掌握与供水调度有关的各种信息，包括天气趋势、水雨情、工情、需水情况等。
(2)根据掌握的信息对下一时段系统的来水和需水进行预报和预测。
(3)拟定系统水量调配的可行方案集。
(4)通过模拟分析工具对可行方案集的各种方案进行模拟计算，模拟出各种方案的实施后果。
(5)将模拟计算结果提交给在线水流仿真模型进行水流过程的仿真预测。通过上述过程所得到的综合分析结果，包括水量分配和水流过程的仿真将提交给决策支持系统供决策者进行会商分析和评价。通过分析评价，进行必要的方案调整和补充，最后选出满意的方案付诸实施。在方案实施的过程中，还将根据具体实施效果以及天气形势、水雨情、工情、需水清况等的发展变化，及时反馈给调度决策者，以便及时进行方案调整。
五、结语
与管理理论技术体系相比较,建立的城市水资源实时调度与管理模型框架,给出了城市水资源的“评价—预报—管理—调度—预警”的滚动决策过程。城市水资源系统是一个复杂系统,理论成果需要在实践中进一步不断完善，有待进一步研究,这也是他们今后城市水资源调度管理的研究重点。
参考文献：
[1]王士武,等.水资源系统实时调度[J].黑龙江水专学院,1997,12(3):45-47.
[2]邵东国.多目标水资源系统自优化模拟实时调度模型研究[J].系统工程,1998,16(5):19-24.
[3]谢新民,蒋云钟,闫继军,等.水资源实时监控管理系统理论与实践[M].北京:中国水利水电出版社, 2005
[4]樊尔兰,李怀恩.分层型水库的水量水质综合优化调度[M].西安:陕西科学技术出版社, 1996.
关键词：城市水资源实时调度管理
中图分类号：TV211.1文献标识码： A 文章编号：
21世纪时代的主题是和平与发展。发展，在任何一个时代都是重要的主题之一。在社会经济快速发展的同时，各种资源的需求也随之增加，其中水资源的重要性越来越显得突出。因此，缓解水资源浪费，保障城市水资源的正常供应，彰显水资源优势。因此，研究城市水资源调度与管理是一个迫在眉睫的任务。
一、流域水资源实时调度的研究现状
国外对城市水资源调度与管理的研究始于20世纪60年代,最初主要侧重于城市供排水的管理研究。我国水资源调配研究从20世纪80年代末,以供水水库或地表水和地下水的联合调度为重点，并在国家“七五”攻关中加以应用和提高。随后中国水利水电科学研究院等在国家“八五”攻关中提出了基于宏观经济的水资源优化配置理论；同时,黄河水利委员会进行了“黄河流域水资源合理分配及优化调度研究”,该研究是我国第一次进行全流域水资源合理配置研究,取得了较为成功的经验。
二、城市流域水资源实时调度存在的问题
我国流域水资源实时调度研究与实践处于刚刚起步阶段,以往的工作主要集中于部分河系、区域或部分工程,对水资源系统某一单项问题进行研究,主要研究对象是地表水资源,决策目标相对单一,时空尺度相对较小,流域尺度水资源实时调度研究成果和实践经验相对较少。存在的问题主要有:
（一）水资源实时调度研究目标单一
水资源实时调度主要集中于流域水资源系统的某一方面,综合考虑的是全流域社會经济发展用水和生态环境需水,统一调度地表水、地下水和降水资源,而进行全流域水资源实时调度仍没用应用于实践。
（二）流域水资源实时调度与流域水资源合理配置和水循环过程缺乏有机联系
现状基于专家经验的流域水资源实时调度没有与流域水资源合理配置和流域水循环过程有机联系起来,仅仅追求短时间的调度可行性,难以保证长期配置的合理性。
（三）缺乏后效性评价
由于现有的监测体系很不完善,难以满足流域水资源实时调度的需求,容易造成调度的盲目性;同时,流域水资源调度缺乏系统的评估体系,容易造成不合理调度效应的阶段积累,甚至伴有不可恢复的后果。
（四）流域水资源调度的管理手段落后
现状流域水资源实时调度仍处于依靠经验和简化计算阶段,与计算机、遥测遥感、GIS、实时通信等现代新技术的结合远远不够,需要开发流域水资源实时调度系统,为科学决策提供支持,改进流域水资源管理水平。
三、城市水资源实时调度与管理理论框架的建立
（一）城市水资源实时调度与管理理论的原则
建议整体项目按照“先进性与实用性相统一、改进完善与新建扩建相统一、兼容性与扩展性相统一和总体规划、分步实施”的原则进行。水资源的统一管理和优化配置涉及到社会、经济和环境等方面，水资源优化配置的内涵将随着社会经济的发展而进一步得以发展，水资源优化配置的范围将进一步扩大。因此，水资源实时监控系统不但应具有很强的实用性，而且还应具有扩展性及兼容性以及适应发展的需要和满足不同用户的需求。在建设中应打破部门分割和地区界限，从整体利益和长远战略目标出发，统筹规划，引导整体系统的建设方向;充分考虑现有基础，防止重复建设，避免浪费;根据实际需要及可能，分期实施，急用先建，逐步推进。近期应以水资源优化配置为重点，不断扩大建设内容，逐步形成完整的水资源监控与调度系统。
（二）城市水资源实时调度与管理理论框架的建立
1．实时调度与管理内涵。
城市水资源实时调度与管理是指根据实时监测的水量、水质、供用水等信息,通过所建立的水资源系统模拟模型进行实时评价与预报,并根据实时评价和预报的结果,按照事先制定的调度规则对城市水资源的供、用、耗、排等过程进行科学调配,以确定未来时段城市水资源的管理运行策略。该系统主要通过现代化的计算机技术、“3S”技术、水情自动监测与传输技术、系统工程和数值计算等高科技手段,利用实时的动态的配水计划真正指导城市用水,达到“总量控制与定额管理”以及“科学调度与统一管理”的目的。它应包括实时监控、数据存储及分析、水资源系统模拟、实时评价、实时预报、实时调度与管理、实时预警以及实时控制等功能模块。城市水资源实时调度与管理系统的主要目的是为实现城市水资源的“总量控制和定额管理”管理理念服务的,也为城市取水许可管理、供水管理、水资源费管理、节水管理、排水管理和供水安全的实时预警等提供决策依据。
2．实时调度与管理框架
根据城市水资源实时调度与管理的内涵以及水资源信息的获取、存储、分析、决策以及实施的过程,将城市水资源实时调度与管理框架分为数据获取、数据管理、评价、预报、管理、调度及实施与控制7个层次,以及实时评价、实时预报、实时管理和实时调度4个主要决策部分,各个部分的主要内容、相互关系以及整体框架见图1。
四、实例分析
以江苏省江水北调工程为例进行简单分析。
江苏省江水北调工程以京杭大运河为主要输水干线，串联洪泽湖、骆马湖、微山湖，共有九级抽水泵站，形成了江水、淮水、泅水互济互调的水资源系统。该工程运行40年来，在防洪、除涝、灌溉、工业及城市供水、航运等方面发挥了重要作用。尽管江水北调工程建设已具相当规模并渐趋完善，但是运行管理水平仍比较低，如:调度所需信息提供不及时、不全面;缺乏方便、快捷、实用的决策支持手段;尚未建立防洪调度与兴利调度之间相互协调的供水调度模型。调度方案的定性分析较多，定量指标较少，科学性还不够;缺乏统一规划和设计，使已建成的应用系统彼此独立，难以实现综合利用，影响了整体效益的发挥。为较大幅度地提高用水效率，提高水资源开发、利用、治理、配置、节约、保护的水平，江苏省决定建设苏北地区水资源配置监控调度系统工程。
根据我国城市水资源量化管理和科学管理的需要,城市水资源实时调度要解决江水北调供水系统复杂的调度运行问题，必须建立一个能适应各种复杂条件和满足实时调度要求的模型系统。开发的系统组成包括来水预报、需水预测、实时调配模型、在线水流水质仿真等模型。
调度运行系统模拟过程为:
(1)了解掌握与供水调度有关的各种信息，包括天气趋势、水雨情、工情、需水情况等。
(2)根据掌握的信息对下一时段系统的来水和需水进行预报和预测。
(3)拟定系统水量调配的可行方案集。
(4)通过模拟分析工具对可行方案集的各种方案进行模拟计算，模拟出各种方案的实施后果。
(5)将模拟计算结果提交给在线水流仿真模型进行水流过程的仿真预测。通过上述过程所得到的综合分析结果，包括水量分配和水流过程的仿真将提交给决策支持系统供决策者进行会商分析和评价。通过分析评价，进行必要的方案调整和补充，最后选出满意的方案付诸实施。在方案实施的过程中，还将根据具体实施效果以及天气形势、水雨情、工情、需水清况等的发展变化，及时反馈给调度决策者，以便及时进行方案调整。
五、结语
与管理理论技术体系相比较,建立的城市水资源实时调度与管理模型框架,给出了城市水资源的“评价—预报—管理—调度—预警”的滚动决策过程。城市水资源系统是一个复杂系统,理论成果需要在实践中进一步不断完善，有待进一步研究,这也是他们今后城市水资源调度管理的研究重点。
参考文献：
[1]王士武,等.水资源系统实时调度[J].黑龙江水专学院,1997,12(3):45-47.
[2]邵东国.多目标水资源系统自优化模拟实时调度模型研究[J].系统工程,1998,16(5):19-24.
[3]谢新民,蒋云钟,闫继军,等.水资源实时监控管理系统理论与实践[M].北京:中国水利水电出版社, 2005
[4]樊尔兰,李怀恩.分层型水库的水量水质综合优化调度[M].西安:陕西科学技术出版社, 1996.