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1.1GIS技术在水资源规划与评价中的应用在常规水资源评价中,一般只重视评价区域水资源及其利用数量,而无法利用有效工具评价水资源空间分布变化。在这种情况下,严重影响区域水资源利用效率分析结果的可靠性。GIS具备空间数据管理和分析功能,将其应用到水资源评价中,不仅能够提供直观、理性的可视化工具,而且还能够准确、快速处理空间信息,存储、管理和分析水资源评价数据,为研究区域水资源利用的空间差异提供有效表达手段。同时,在水资源规划管理中,以GIS技术为依托搭建水资源规划管理平台,能够为水资源规划提供大量地形地貌、土壤植被、生态环境、气象水文、社会经济等方面的信息,满足水资源规划管理对空间信息的需求。此外,水资源规划管理平台,还能够在自动生成流域自然地理和社会要素地图的基础上,绘制流域水资源供需图、水污染分布图、供水影响图、灌溉规划图等,进而分析流域水资源蓄量、空间分布与人口分布的关系,为水资源规划提供高层次的决策依据。
1.2GIS技术在生态用水量计算中的应用所谓的生态用水量也被称之为生态需水量或是生态环境用水量,这是随着生态环境逐步恶化而出现的新概念,从广义的角度上讲,生态用水就是维持全球生态系统水分平衡所需要的实际水量,如河流、湿地等维持自身功能的需水量。生态用水是目前水文水资源领域中研究的重点课题之一,借助GIS集成生态环境调查结果及相关数据,可以为生态环境的评价、管控以及其它方面的应用研究提供详实、具体的资料。同时,通过地理信息系统获取各个地区不同的土地覆盖植被类型的面积,再结合生态用水量的计算模型,便可准确计算出生态用水量。
1.3GIS技术在防洪减灾中的应用防洪减灾是一项系统性较强的工作,其中主要包括对洪水风险特性的了解和认识、对水灾成灾机理的探讨以及对防洪减灾体系的完善等内容。GIS技术在防洪减灾中的应用体现在如下几个方面:①防洪决策支持系统。GIS在该系统中的应用有空间数据管理,如查询、检索、更新等,借助GIS的空间分析能力可以为防汛指挥决策提供决策支持,并为各种应用模型的构建提供数据支撑。②洪涝灾害风险分析。应用GIS技术可以将洪水的危险性和承灾体的易损性以及损失评估等几个方面的自然、地理、社会因子的相应权重进行空间叠加,这是分析洪涝风险及对其进行区划的有效手段之一。③防洪。GIS技术在城市防洪中主要有以下几个方面的应用:积水退水的预测预报、排水设施管理、暴雨分布的可视化显示、暴雨时空特征分析等等,这为城市防洪工作的有序进行提供了强有力的技术支撑。
2.GIS在水文水资源领域应用中的发展趋势展望
2.1GIS研发标准统一化当前,在GIS技术研发领域尚未建立统一的技术规范和标准,使得GIS开发平台和数据模式呈现出多样化的特征,缺乏对GIS技术在水文水资源领域研发的针对性。为有效解决这一问题,应当建立统一的GIS应用规范和研发标准,使GIS能够满足大范围内的水文信息交流,为构建水文水资源信息管理网络平台提供技术支撑。
2.2建立水文水资源地理空间数据库以GIS技术为依托,建设标准化、规范化的水文水资源地理空间数据库,如水旱灾情数据库、雨情数据库、水情数据库等。将流域内的水文水资源信息、生态环境信息、自然资源信息、社会经济情况等信息纳入到数据库中,并做好数据库的实时更新工作,始终保持数据信息的全面性和准确性,为水文水资源管理与决策提供依据。
因为水资源污染严重,各种各样的问题不断出现,不得不紧急采取措施来避免出现更多的问题。目前,我国解决这些问题大多都是由各级政府出面,不仅要投入大量的资金,还要花费很多的时间和精力来治理水资源。近年来,黄河流域水资源治理就是在中央机关的帮助下,通过经济招标给地方政府来实施,但效果不明显。对水资源的管理包括治理和治污两方面,治理完成,污染现象再次发生,治标不治本。造成这种现象的根本原因在于水资源产权和监控体系存在问题。水资源作为一种具有公共属性的自然资源,也是拥有一些相互依存、使用分散、联合作用的公共属性。为避免因水资源引起争端,应充分利用政府和市场的力量。解决我国水资源污染治理和水环境保护最关键的因素就是设立对应的管理机构,发挥市场主导资源的根本作用,最终达到对水资源管理的目标。
2水资源污染治理与水资源环境保护的市场化运营模式
2002年编撰的《中华人民共和国水法》已明确规定,我国的水资源隶属国家所有。虽然法律这样规定,但水资源却只归属国家政府机关,致使水资源所有者利益缺失。使每一份水系资源拥有真正的产权所有人,进行分级处理是解决这一问题的有效方法。水资源的国有资产公司负有相当大的责任,其中如何治理江河水污染、控制水资源环境的2次污染和保护水资源至关重要。这种职责就是要实时监控水环境的变化,也要对已发生污染的水资源及时治理。公司可将这些治理情况实时到网上,让群众监督,也可以向市场拍卖税务污染治理项目。治理污染的资金来源一方面是国家政府的财政补贴,另一方面由包揽水资源进行管理从而获取利益的水公司拨付。我国水资源的治理到现在都没有取得实质性成绩的根本原因就是没有调动群众积极性,如果有群众参与,一切事情都会有事半功倍的效果。治理水资源是利国利民的事情,全民有参与的必要性。可加大治理水资源重要性的宣传力度,争取更多的民众参与其中。
3水资源污染治理与水环境保护市场化运营的意义
进行水资源污染治水管理和水环境保护措施计划十分必要。一方面,中国国情造成独有的水资源特性,这种特性会模糊承担河流湖泊治理环境保护项目的责任,因为如今社会主义市场化的发展要求,会对水资源治理产生消极影响。所以,采用合适的治水模式,达到对水资源的合理使用和有效保护,提高水资源用水率,让水资源真正循环利用,这便是水资源治理与水环境保护市场化运营的意义所在。我国各地水资源分布不均,有的地方水资源丰富,存在水资源浪费现象,而有些地方严重缺水,以至于生活用水都十分困难,这种水资源现状的差异让人们对水资源产生误解。因为用水效率不高,水资源污染严重,水环境保护欠缺,节约水的潜力非常大,却很少有人有这种意识。水资源污染治理与水环境保护市场化运营的有效作用是:
1)保证水资源合理利用,避免水资源浪费的情况发生,促进实现水资源的可持续发展;
2)加强水资源污染环境保护和水资源治理,促进的水资源的循环利用;
1.1工程概况为缓解绥阳县中心城区近期城市生活用水严重缺水问题,拟在绥阳县洋川镇团山村的石梁河上游修建团山水库。水库坝址距绥阳县城17km,坝址以上流域面积14.7km2,多年平均径流量922万m3;水库校核(P=0.2%)洪水位918.62m,设计(P=2.0%)洪水位917.41m,正常蓄水位915.00m,死水位886.00m;水库总库容721万m3,正常蓄水位库容571万m3,死库容30万m3,兴利库容541万m3,库容系数58.7%,属多年调节水库。
1.2分析范围及论证范围团山水库分析范围为石梁河全流域(流域面积239km2)及受水区绥阳县中心城区退水所涉及的洋川河全流域(流域面积126km2),共计365km2;取水水源论证范围为石梁河团山水库坝址以上流域(流域面积14.7km2);取水影响论证河段为团山水库库区河段(河长约2.84km,库区面积约0.42km2)、团山水库坝址至石梁河河口区间河段(河长25.3km),共计河长28.1km;退水影响范围主要为洋川河绥阳县城污水处理厂退水口至下游河口区间长9.7km河段。
1.3区域水资源状况及其开发利用分析分析范围内主要河流有团山水库所在河流石梁河、工程受水区绥阳县中心城区退水所涉及的洋川河。石梁河系芙蓉江右岸一级支流,属长江流域乌江水系,全流域面积239km2,主河道全长32.2km,主河道加权平均坡降为11.9‰,流域形状系数0.231,多年平均径流量15000万m3。洋川河系洛安江左岸一级支流,全流域面积126km2,河长28.9km,主河道平均比降11.8‰,流域形状系数0.151,多年平均径流量7900万m3。分析范围内已建成灌溉水库工程2处,小型引水灌溉工程42处,提水灌溉工程30处。灌溉面积22182亩(其中水田20339亩,旱地1843亩)。分析范围内水资源总量22900万m3,现状开发利用水量1786万m3,水资源开发利用率7.80%;耗水量1079万m3,占水资源总量的4.7%。分析范围内水资源开发利用程度一般,水资源具有一定开发利用潜力,为促进区域经济发展,有条件和必要对石梁河水资源进行进一步的开发利用。
1.4取用水合理性分析城市生活用水方面:绥阳县城市生活用水量预测主要根据《室外给水设计规范》(GB50013-2006)采用分类预测法进行预测,远期规划水平年(2030年)采用180L/(人•d);供水管网损失10%;未预见水量按10%考虑;水厂自用水量按总用水量的5%计。由于县城工业用水单独考虑,故上述所取定额符合一般城市生活用水规律。农田灌溉用水方面:根据当地灌溉习惯结合现状灌溉渠系实际情况,下游农田灌溉P=80%保证率灌溉用水定额水稻取320m3/亩、玉米56.4m3/亩、辣椒45.9m3/亩、油菜59.3m3/亩基本合理。用水总量控制指标方面:绥阳县现状用水量1.787亿m3,2015用水指标1.812亿m3、2020用水指标1.985亿m3、2030用水指标2.041亿m3,分别比现状增加0.025亿m3、0.198亿m3和0.254亿m3,团山水库供水量仅0.0599亿m3,而且主要是用于绥阳县城生活用水,符合《遵义市实施最严格水资源管理制度指标方案》对用水总量控制指标的要求。
1.5取水水源论证团山水库坝址以上流域面积14.7km2,多年平均径流量922万m3,经长系列调节计算,团山水库坝址处流域水资源量可满足团山水库设计供水量599万m3/a(P=95%城市供水588万m3/a、P=80%农田灌溉用水10.8万m3/a)的要求。至规划水平年(2030年)上游流域内用水较现状增加耗水量仅占来水量的0.03%。因此,团山水库工程取水在水资源量方面是可靠的。根据坝址河段水样水质检测结果,现状水质能满足集中式供水水源地和农田灌溉水质要求。取水口以上流域内无工矿企业,主要污染源为少量农田灌溉用水退水,农村生活用水基本无退水,今后水质下降的可能性不大。取水口以上流域今后将划为水源地保护区,农田灌溉用水退水量将进一步削减,同时严禁新设排污口等活动,取水水源水质可得到保障并有改善的可能。取水口河段具备成库建坝的地形地质条件,同时取水口的设置也能够满足水库泥沙淤积需求和取水量的需求,且坝址下游农田灌溉用水今后由团山水库生态放水管一并下放,管道尺寸满足放水要求,取水口设置合理可行。
1.6取水和退水影响分析团山水库取水对区域水资源量虽有一定影响,但按多年平均径流量的10%(0.029m3/s)下放生态流量,对区域水资源及下游河道的生态影响较小。水库下游有农田灌溉工程,灌溉设计流量为0.021m3/s,下游灌溉用水量由生态放水管统一下放,对下游农田灌溉取水影响不大。同时,建议在初蓄期积极引导灌区群众进行适度水改旱,尽可能减少灌溉用水量,确保水库尽早正常蓄水,正常发挥效益。团山水库工程在建设期其污废水按退水处理方案处理达标后排入石梁河,坝址河段枯季情况下接纳排放的污废水后悬浮物(SS)、五日生化需氧量(BOD5)、化学需氧量(COD)浓度均小于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅳ类水质要求。施工期对河道水功能区造成一定影响,但该影响将随着施工的结束逐渐减弱直至消失。运行期影响较大的绥阳县中心城区城市用水退水。退水影响的洋川河属“洛安江绥阳遵义县保留区”,由于纳污河流洋川河退水口来水量较大,只要对城市用水产生的污废水处理达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)“一级标准A标准”后排放,退水对水功能区的影响较小,加之影响河段无其他用水户取水,故绥阳县中心城区城市用水退水对水功能区和第三者的影响不大。
1.7水资源保护措施项目建设过程中,要对生产废水和生活污水采取有效措施处理后达标排放,严禁将污废水直接排入河道;作好水土保持工作,对弃渣进行妥善处理,对项目施工造成的地表恢复植被[6]。对水库大坝、泵站及库尾河段进行水质监测,遇异常情况要查明原因并报告当地水行政主管部门,同时停止供水并采取措施即时解决。水库蓄水前,必须对淹没区进行库底清理,以免蓄水后淹没区内植物腐烂、农厕中粪便等造成二次污染。水库管理站修建化粪池处理生活污水,污水经处理后用于浇灌农田和绿地,生活垃圾拟与当地生活垃圾一同处理。加大水土保持工作力度,植树种草、对库区25°以上坡耕地实行退耕还林、坡改梯等水保工程,缓解库内泥沙淤积,逐步恢复库区库周生态环境的同时,提高水库自身运行年限。合理安排水库蓄水计划,通过下泄一定流量等措施来减小水库蓄水和运行对下游河段生态环境和农田灌溉的影响。建立一个自上而下的水资源保护领导小组,主要负责水库在运行过程中,实施水资源保护的领导、管理和监督实施工作。配合涉及县、乡、村对负责范围内水资源保护措施实施情况进行监督管理,搞好工程水资源保护工作。
2结论
论文摘要:为了研究20个城市的分配水问题,首先我们假定生活,工业以及综合服务业用水的增长率保持不变,然后使得每个城市个人生活用水标准都一样,这样可根据人口加权计算,即生活用水(r为2010年个城市的人口,Q为总的掉水量110亿立方米,为第i个城市生活用水),为了让北方的经济发展尽量的快,我们在此把总的经济效益当成目标函数,由此得第一种模型,然而考虑到污染的问题,设每种水的污染程度不同然后减掉污染情况,我们采用单位体积污染水的净化成本来衡量每种水的污染程度,由此三者对单位体积的水所带来的污染程度(污染后单位体积的水的净化费用)分别记为
,则总的污染损失最后得到第二种模型的目标函数
结果证明这种方法能够有效快速的算出分配水的方案。
一.问题的提出
水利工程建成后,预计2010年年调水量为110亿立方米,主要用来解决沿线20个大中城市的生活用水、工业用水和综合服务业的用水,分配分别为40%、38%和22%。这样可以改善该地区的生态环境和投资环境,推动经济发展。用水指标的分配总原则是:改善区域的缺水状况、提高城市的生活水平、促进经济发展、提高用水效益、改善城市环境。根据2000年的统计数据,各城市的人口数量差异大,基本状况和经济情况也不相同,各城市现有的生活、工业和综合服务业的用水情况不同,缺水程度也不同(如表所示)
二.问题的分析
2.1关于背景的分析
我国是一个水资源短缺且分布很不均匀,南方地区水资源较为丰富,占到全国的80%以上,而处于干旱半干旱的北方地区,水资源十分匮乏,许多学者调研提出要彻底解决中国北方水资源短缺的问题,不需采取跨流域调水,即“南水北调,南水北调工程2002年末正式动工,此举将极大化解北方城市的供水压力,在为工业服务业提供水资源的同时,也将大大提高居民的生活和城市环境,它不仅可以长生巨大的经济效益,而且其长远的社会和生态效益更无法估量。
2.2问题一分析
要综合考虑各种情况,给出2010年每个城市的调水分配指标,使得各城市的总用水量情况尽量均衡,我们考虑让每个城市都能供上足够的水,首先假设110吨全部用来解决这20个城市的用水问题(其中包括生活用水,工业用水及其服务业用水),“尽量均衡”的意思就是说让更需要水的城市多得到供水。由此为了更好的分配110吨水资源我们分别预测2010年的人口,工业情况以及服务业情况,再假设人均生活用水量,万元,服务业用水,万元工业增加值用水,均保持不变,即可预测生活用水,工业用水及其服务业用水的情况,再根据相加求和即可得到该城市总用水量,再根据求权重依次分配。
2.3问题二分析
由于各城市的基本状况和自然条件不同,对相同的供水量所产生的经济效益不同,从经济效益的角度,要注意到,每个城市的工业和综合服务业的发展受产业规模的限制,不可能在短时间内无限制的增长这一特点,我们采用logstic模型进行分析。工业产值及其服务业均可用灰色系统模型进行预测。
三.模型的建立
3.1预测2010年人口的模型
3.1.1模型的假设
1)假设各个城市人口自然增长率保持不变。
2)假设个个城市间人口数相对平衡,相互独立,互不影响。
3.1.2符号说明
1)x(t)为第t年某个城市的人口数
2)r(x)为自然增长率,是自然资源和环境条件所能容纳的最大人口数量。
3.1.3模型的建立
于是有:
(1)
对的一个最简单的假定是,设为的线性函数,即
(2)
设自然资源和环境条件所能容纳的最大人口数量,当时人口不再增长,即增长率,代入(2-2)式得,于是(2-2)式为
(3)
将(2-3)代入方程(2-1)得:
(4)
解方程(2-4)可得:
(5)
3.1.4模型的求解
为了对以后一定时期内的世界人口数做出预测,我们首先根据所给的数据依次求的全部城市的人口数。记为x=x(i,t)为第i个城市在第t年的人口。
将2000年看成初始时刻即,则2001为,以次类推,以2010年为t=10作为终时刻。用函数(5)对表3.1.1中的数据进行非线性拟合,运用Matlab编程得到相关的参数,可以算出可决系数(可决系数是判别曲线拟合效果的一个指标):
3.2预测2010年工业总产值和服务业总产值的logstic模型
3.2.1模型假设
1)工业产值和服务业产值也按logistic模型增长。(经过大量的资料证明工业产值和服务业产值的增长率在前面是逐渐的变大,后逐渐变小这符合logstic模型的增长趋势。)
3.2.3模型的建立
把上面第i个城市第t年的工业产值和服务业产值分别记为I(i,t){industry}S(i,t)[],则把第i个城市的人口增长模型中的x(t)改写成工业总产值和服务业总产值的logstic模型。
3.3综合调水问题
3.3.1模型的假设
1)个城市之间相互独立互不影响。
2)假设个城市人口,工业产值,服务业产值增长率保持不变。人口用水量不随时间变化,工业万元增长用水不变和服务业万元用水不变。
3)水只能一次性利用,不考虑循环利用。
4)个城市都处于缺水状态,都从外地调水,之间并不存在互不调水的问题。
3.3.2符号约定
3.3.3模型一的建立
为了使最大限度的使该地区的经济达到快速发展即
已知生活用水,工业用水以及服务业用水分配时所占的比例0.4,0.38,0.22
所以得
我们将人的生活用水按个城市所占人口平均分配,即
设人均产值为k则
(其中x为工业产值,y为综合服务业产值,rwei人口数)
设第i个城市的人均产值增加为
则
令为第i个城市在第n年的人均产值
(式中的n不是次方,而是第n年的含义)
设c为贫富差距,(一常数)为起初的贫富差距
贫富差距C定义为
为了不使贫富差距拉大我们要求
则得到一个规划问题
目标函数:
然而,我们考虑到居民日常生活用水,工业用水以及综合服务业对水的污染程度有所不同,我们的出了第二个模型如下
五.模型检验及其结果分析
5.1模型的检验
随着时间的增长我们发现人均产值在变小,人民生活用水质量不会差异很多,贫富差距会越来越小。
5.2模型结果分析
结果较为准确,到2010年20个城市工业调水最多的是第20个城市
六.模型优缺点分析
6.1模型的及其不足之处之处
模型一中按城市人口平均分配生活用水,虽然有所不足,但是能化简问题,使问题得到了很好的解决。
模型一可以看成模型二的特例,当很小时,可以忽略。的值要具体分析应用,由于地域不同可能会不一样。
模型没有考虑增速变化的情况,而且没有考虑水资源的循环利用问题,在全国实行科学发展观的今天我相信的值会越来越小。
6.2模型的优点
1)用logstic模型人口,预测工业和服务业较为准确,因为增长率按照时间在降低,就像美国的经济一样,总有一天会出现停滞状态,也就是说增长了最后会变成0,但是不是说绝对的这只是一个阶段的变化而已。
2)本模型考虑了环境污染的问题,用单位体积净化的成本来表述污染的程度,此处为本模型创新之处。
七.模型的改进
7.1关于2010年个数据的预测
可以用灰色系来预测2010年的工业产值及其综合服务业总产值,由于计算复杂所以采用简单的logstic预测。
7.2关于线性规划模型
计算过程中遇到了的的大小,可已经一步修正。
7.3运算运用矩阵
可以用matlab7.0直接求出二十个城市的情况。
参考文献
[1]姜启源等,数学建模(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2003
[2]郑錬,当代数学若干理论和方法[M].上海:华东理工大学出版社2002
[3]中国水利资源公报2009./WaterRes/2009
1.影响组织的发展。组织的持续发展,需要依靠优秀的人力资源管理,这对于水利施工单位来说,是同样适用的。水利施工单位在其人力资源管理过程中,若存在人才急缺、人才配置不当、组织结构建设不能满足业务需求等问题,将直接导致组织发展停滞、员工工作效率下降、工作技能提升慢、不能满足业务要求等问题的产生,进而使水利施工单位陷入“无力完成水利施工工作”的困境。
2.影响组织的稳定。水利施工单位在进行工程施工的时候,都需要施工队的加入。这些施工队往往存在流动性大、人员复杂、内部管理方式不一致的问题。这使得人力资源管理面临着“管理失效”的风险,涉及水利施工组织的稳定性,从而影响施工的整体效益。
3.影响业务的进度和质量。人力资源管理风险与水利施工单位的业务进度和质量有间接的关系。在组织内部如果员工利益的分配不均衡,会导致员工对组织心生不满、对工作缺乏动力等不团结的情况发生。长期下来,会降低员工的工作积极性,影响工作效率,从而阻碍水利工程施工的进度。更有甚者,还会导致优秀工程师和技术人员的流失,使水利施工单位直接失去保证其工程质量的顶梁柱。
二、规避对策
1.走人力资源培养之路。水利施工单位迫切需要积极主动迎接挑战,把人力资源管理问题提升到关系企业生死存亡的高度来认识。同时,企业要根据形势发展和市场变化,制定合理的人才培养发展规划。以抓“三支队伍”(即经营管理人员队伍、专业技术人员队伍、技术工人队伍)建设为主线,建设一批高级决策型人才、项目管理复合人才、专业技术人才、优秀班组长、高级技师、技师等操作型人才,打造一支作风过硬、结构合理、专业配套、技术精湛、能适应国际国内竞争需要的高素质专业人才队伍。
2.加强企业文化建设。水利施工单位应该加强企业文化建设,如企业文化宣传、组织外包施工队参与工程施工方案计划等。通过这些策略,吸引外包施工队,使外包队伍接受组织的管理原则,并按照这个原则进行内部人员管控,从而减少人员的流失,实现组织的稳定。