简要信息

    【获奖类型】应用一等奖
    【任务来源】全国水资源综合规划专题研究
    【课题编号】资020510/基建058
    【课题起止时间】2004年1月～2007年12月
    【完成单位】水资源所
    【主要完成人】王  浩、甘  泓、蒋云钟、韩素华、游进军、汪  林、魏传江、赵红莉、谢新民、王志璋

    立项背景

    为了全面落实国家实施可持续发展战略的要求，认真贯彻中央关于新时期治水的方针政策，水利部和国家发展计划委员会于2002年4月部署开展全国水资源综合编制工作，规划的中心任务之一是制定水资源合理配置方案。中国水利水电科学研究院承担规划专题研究“流域及区域通用化水资源供需分析及配置模型分析系统研制”，目的是研究开发一套可为流域和区域水资源配置以及水资源宏观管理提供分析研究手段的流域及区域通用化模型分析系统。

    研究内容

    主要技术成果

    本项目的主要成果包括软件系统、数据库和技术文档三种形式。
    软件成果是“流域及区域通用化水资源供需分析及配置模型分析系统”软件系统，包括基于专家规则的水资源供需平衡分析模型、基于优化技术的水资源供需平衡分析模型的2个核心模型，需水预测模块、节约用水模块、水资源保护模块、供水预测模块、流域水量平衡分析模块、多目标方案比选模型等7个辅助模块，以及水资源网络概化图绘制软件、数据库综合维护2个基础模块，共9部分内容，软件系统采用C/S体系结构。
    支撑配置系统运行的专用数据库包括属性数据库和空间数据库两部分。属性数据库支撑系统运行，包括各计算模块的专用数据表格。空间数据库存储系统分析计算和信息发布所需空间信息，包括各类分区、主要河流水系、水文测站等。

    关键技术内容

    （1）以需求为中心整合水资源规划所涉及不同专业模块
    课题研究提供的软件系统完全满足全国水资源综合规划的《任务书》、《工作大纲》、《技术细则》要求，提出了具有通用性的水资源供需分析与配置模型系统。系统以水资源评价和水资源开发利用评价为基础，集需水、节水、水资源保护、供水、水资源供需平衡分析、水量平衡分析及多目标方案比选等功能为一体，并建立各模块间信息传递与反馈，以便相互叠代，取得优化的水资源配置格局。
    （2）以水资源二元演化过程为基础，架构全方位水资源模拟模型
    模型开发中将流域水循环系统与人工用水的供、用、耗、排水过程相适应并互相联系为一个整体，同时考虑天然水主循环与人工侧支水循环的相互作用，在接纳水资源及其开发利用情况调查评价基础上，动态模拟长系列逐时段多水源向多用户的供水量、耗水量、损失量、排水量及蓄变量过程，实现全方位仿真模拟国民经济用水的供用耗排过程，提供了较实用的水资源配置分析平台。
    （3）模拟与优化方法并存的水量配置分析技术
    将模拟和优化方法为中心的模型集成到同一平台下，实现同样输入条件下不同思路的配置方案分析。并引入多目标优化分析工具，实现对于不同偏好目标设置下的水资源配置策略。
    （4）先进的计算机与数据库技术
    采用面向对象技术设计整个系统框架，划分各子系统模块。模型开发平台选用微软的net平台，使用Power Designer 9.0进行系统数据库设计，动态生成SQL脚本文件，进行优化后创建物理数据库。系统选用美国ESRI公司的Map Objects控件进行地理信息系统集成开发，实现地理信息系统功能的无缝集成，为模型的通用化奠定了基础。
    （5）系统集成实现通用化的模型平台
    项目研制的软件系统由综合数据库、模型库及系统操作平台集成形成。模型库包括需水预测、供水预测、供需平衡模拟、水资源保护、节水预测、水量平衡和多目标分析等多个模块。各功能模块根据相应的技术要求和计算特点选用不同的编程语言和软件包进行开发，并通过合理的系统操作平台和整体设计整合为一个界面友好、操作方便、适用性强和具有通用化特点的大型系统。

    创新点

    （1）首次构建了通用的流域和区域水资源配置分析系统。在分析水资源配置的基本功能和数据要求的基础上，根据不同地区的水资源特点和资料条件，提出相应的简化处理途径和通用的系统网络图绘制技术，实现了通用化模型构建。
    （2）首次提出了耦合供、需、节水预测与水量平衡等功能模块的整体性配置模型系统，各模块也能单独使用，从而通过系统集成构建了一个界面友好、操作方便、适用性强并具有通用化特点的大型配置分析软件系统。
    （3）以水资源二元演化结构为基础的全方位的仿真模拟计算，将流域水循环与人工用水的供、用、耗、排水过程相适应并互相联系为一个整体，同时考虑天然水主循环与人工侧支水循环的相互作用，构建了整体性的系统水循环过程。
    （4）模拟和优化并行的水量配置分析平台。系统可以同时应用基于规则的模拟模型和基于优化的模拟模型的水资源配置工作，在同一个平台上综合对比规则模型和优化模型的方案运算结果，适于分析者判断，便于人工经验干预。
    （5）基于允许耗水量的水量配置决策控制机制。通过分配区域的经济用水可消耗水量判定区域的水量配置合理性，控制区域用水后的下泄水量。
    （6）基于规则的水资源配置模拟技术。建立基于设计规范、决策程序和人工智能的规则集，引导系统进行确定的水量分配，使模拟过程变得透明、可控，符合设计要求，适于分析者判断，便于人工经验的应用。
    （7）首次综合运用数据库、组件式模型库、组件地理信息系统、决策支持系统等技术开发水资源供需分析及配置模型分析系统，实现了整体化的水资源配置综合数据库平台、应用服务平台及辅助决策交互平台。

    应用前景及社会经济效益

    本模型系统在促进流域和区域的水资源综合规划工作、提高规划技术水平中起到了重要的作用，产生了经济效益。通过模型计算为规划编制工作节省了大量工作，降低了成本。仅在水资源综合规划工作中，通过模型进行配置与传统方法相比减少了大量工作量以及相关设备和耗材的投入，产生了直接经济效益，并且模型工具还可以持续应用于未来的水资源规划管理。
项目研究成果还具有较为显著的社会效益。通过本模型系统的应用，对于改善和提高流域和区域水资源规划管理的科学化、信息化和现代化水平产生了积极影响。课题研究成果为水资源规划中统筹协调生活、生产和生态环境用水，实现流域水资源开发利用的综合决策提供了可靠的科学依据，对促进流域和区域的水资源的合理开发管理，支持当地社会经济的可持续发展，有着积极的作用。

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