以用水工艺过程为主题的高效用水管理

根据工业用水的特点,以平台为基础,结合软件信息技术,以用水工艺过程为主题,搭建用水管理系统。对每一项用水工艺环节进行信息处理和数据分析,发掘节水潜力。对各用水工艺过程科学管理,制订合理适用的用水定额和用水指标。制订用水工艺过程的主题,对每一项用水环节深入分析,部分带动整体,从而实现工业企业的高效的用水管理。     

钢铁工业用水过程可视化及节水评价

钢铁工业是现代社会扩大再生产的基础,在工业领域中是用水大户,在当下水资源供需矛盾突出的情况下对区域水资源短缺及行业用水竞争产生不小挑战。解决问题的思路是深入剖析钢铁工业的用水过程,以精细化的节水评价挖掘各环节节水潜力。通过组件和知识图将钢铁工业用水情况过程化表达,涉及来水、用水、排水等过程,最终在综合集成平台上展现。具体以焦化工艺用水过程为例,介绍知识图的绘制和节水评价的实现。结果表明,可视化有利于钢铁工业用水过程化管理,在此基础上的节水评价是真实可信的,可为决策服务,从而达到强监管的目的。     

基于AutoCAD的用水调度策略演示及信息管理系统

介绍了一个用水调度策略演示和信息管理系统的框架结构和关键技术。该系统基于AutoCAD平台，使用了AutoDesk公司提供的二次开发工具ObjectARX和ADO数据库连接技术，能够根据数据库中的数据运用用水调度策略，以动画的形式表现用水区的用水调度过程。     

关于多污染因子用水网络的建模与优化方法

当前对大规模多污染因子水网络的研究尚未深入,故用水网络设计多缺乏实际意义。今利用用水过程污染物传质模型构造水回用网络模型,以配合法求解多污染因子情况下最小新鲜水用量的实现方法,每1用水过程入水以新鲜水、低污染回用水和高污染回用水配合获得,使各过程关键污染因子为依据的进水流量比尽可能趋近1。各过程按出口极限浓度之积由低到高依次运算。该方法以过程为运算单元,避免软件求解,不受用水网络规模的限制,此方法在用水网络优化技术方面有所创新。最后通过实例说明该方法有效,以其指导某石化企业,节水效率达到17.81%。     

间歇过程用水网络优化设计方法研究

间歇过程用水网络的研究已经引起了人们的关注,近十年取得了一定的发展.本文对带有非传质及有流率变化的间歇化工用水过程用数学规划法进行优化设计,确定过程的最小新鲜水用量、最小废水排放量以及优化后的用水网络.该方法利用中间储罐来排除时间对水再利用的限制,考虑了用水单元的流率限制,建立用水网络超结构和非线性规划数学模型,利用GAMS求解该模型,得到间歇过程最小新鲜水用量、废水量以及优化后的网络结构.实例计算证明该模型可行、方法简单.     

用水成本不确定条件下生态工业园区全局用水网络综合研究

提出并建立园区层面全局用水网络的超结构模型,运用数学规划法,以用水成本最小化为目标,确定新鲜水用量及其对应的全局用水网络结构.以新鲜水价格变化为驱动力,提出新鲜水价格区间与其对应的用水网络综合的关系.以某园区为实例,当水价分别在0～0.7,0.7～2.58和大于2.58美元/10～3gal区间时,对应的新鲜用量分别为1829×103gaVd,529×10～3gal/d和0 gal/d.随着新鲜水价格的增加,新鲜水的用量会逐渐减少,相应的再生水处理单元数会逐渐增加.     

用水制度管理分析研究

日常生产和生活离不开水,我国是一个严重缺水的国家,如何加强用水管理,用水制度是十分重要的。本文从用管理的角度出发,提出了用水制度的管理,其主要内容有计划用水制度,取水许可制度,水费、水资源费的征收制度等。通过用水制度的管理和加强,提高水的利用率,达到节约用水的目的。     

用水与换热网络同步优化综合

通常采用分步策略进行用水与换热网络综合集成,难以实现新鲜水与公用工程的同时权衡。因此本文提出首先序贯求解用水网络综合子问题的非线性规划和换热网络综合子问题的混合整数非线性规划,以获取可行初值;然后,进行流程完备结构拓扑,并构造连接方程实现相关变量的传递;最后,联立用水与换热网络优化综合问题,基于GAMS平台采用DICOPT求解器,通过MATLAB接口控制求解程序流程,采用随机初值策略强化获得全局最优解的机会,以获取高置信度的全局最优解。最后通过对单杂质和多杂质系统实例计算,结果表明本文提出的方法能实现用水和用能网络的权衡,不但获得了比文献结果更好的优化网络方案,而且找出了包括文献结果的若干近优方案,为过程设计提供了多种备用选择。     

间歇过程多杂质用水网络的研究

对含有多个杂质的间歇用水网络进行综合研究,提出了用水周期的概念,基于不失问题的内在特性原则,提出了模型简化的基本假设,并通过增加中间储罐来跨过时间约束,提出了基于超结构的多杂质用水网络模型,建立了该超结构模型的数学规划模型;提出了该数学模型的分步求解策略:①不考虑时间约束,将看成1个拟连续过程,获得间歇用水的目标网络;②引入时间约束,调整间歇用水网络结构,优化未稳定用水单元,向目标网络逼进;③最终获得最优的间歇用水网络结构.实例研究表明,本文提出的方法是问歇过程多杂质用水网络结构设计的有效工具,可在较少周期后获得稳定的网络结构,新鲜水用量可节省34.9%.     

间歇过程多杂质用水网络的超结构模型及求解

增加中问储罐摆脱时间约束,将间歇过程多杂质用水网络看成一连续过程.先建立引入分配因子的间歇用水网络的超结构模型,求解出最优网络,其次引入时间约束,确定再用次序,在最短的周期内使网络结构达到稳定,最后通过优化储罐和分配器的数量,找出间歇过程多杂质用水网络的最优结构.实例证明本文的方法可以有效解决间歇过程多杂质用水网络的问题.     

A geospatially-enabled web tool for urban water demand forecasting and assessment of alternative urban water management strategies

This study develops and demonstrates the Integrated Urban Water Model (IUWM) for forecasting urban water demand with options to assess effects of water conservation and reuse. While water and energy balance drive hydrologic, storage and recycling simulations on a daily timestep, social and infrastructural processes are resolved by spatially distributed parameters. IUWM is deployed as an online tool with geographical information system (GIS) interfaces, enhancing its ease of use and applicability at building to municipal scales. The performance of the model at varying spatial scales was evaluated with extensive water metering data for the City of Fort Collins, Colorado. The calibrated model provided very good estimates of demands at individual block group as well as the municipal service area. The capacity of IUWM for the assessment of the spatiotemporal variability of water consumption and effects of water demand management strategies under climate and urban growth scenarios is discussed.     

水利图集编制方案研究与实践

针对水利图集编制方法的研究不足,水利制图对地理信息整合利用水平不高等问题,运用数字制图和数据库管理等技术,探索信息数据的地图化开发利用方式,设计水利图集的编制方案,促进水利制图在信息化建设中的深度融合.分析水利图集的功能需求,设计编目分组结构和主题内容,基于水利地理信息平台组织地图数据,建设底图库,进行主题表达设计和要...     

面向水域保护的水域信息管理平台建设研究

为加强水域保护,实现水域管理的信息化和规范化,提高水域保护的效率与科学水平,设计并开发基于WebGIS的水域信息管理平台。以镇江市为研究区域,从水域管理和规划的双重需求出发,整合数据资源构建水域本底数据库、完善水域档案资料,在此基础上,采用框架结构设计和面向对象相结合的技术,设计并实现水域一张图管理、水域动态监测、洪涝分析、侵占补偿、查询统计、变化分析、档案管理和权限设置等功能模块。水域信息管理平台的应用一方面可以辅助政府工作,有效提升河湖水域管理与保护工作水平,另一方面可为水域保护与规划、城市排水系统建设及城市用地规划等相关工作提供数据服务、技术支撑和科学化测评手段,同时可为其他城市水域保护信息化平台建设提供参考。     

An improved whale optimization algorithm for forecasting water resources demand

Water demand forecasting can promote the rational use of water resources and alleviate the pressure on water demand. By analyzing the use of water resources, this paper establishes three models of water demand forecasting, logarithmic model, linear and exponential combination model and linear, exponential and logarithmic hybrid models. In order to accurately estimate the demand for water resources, an improved whale optimization algorithm based on social learning and wavelet mutation strategy is proposed. The new algorithm designs a new linear incremental probability, which increases the possibility of global search of the algorithm. Based on the social learning principle, the social ranking and social influence are used to construct the social network for the individual, and the adaptive neighborhood learning strategy based on the network relationship is established to achieve the exchange and sharing of information between groups. The Morlet wavelet mutation mechanism is integrated to realize the dynamic adjustment of the mutation space, which enhances the ability of the algorithm to escape from local optimization. The latest CEC2017 benchmark functions confirms the superiority of the proposed algorithm. The water consumption from 2004 to 2016 in Shaanxi Province of China is used for the experiment. The results show that the performance of the proposed algorithm for solving the three water resources forecasting model is better in comparison to other algorithms. The prediction accuracy is as high as 99.68%, which verified the validity of the model and the practicality of the proposed algorithm.     

Economic and environmental assessment of irrigation water policies: A bioeconomic simulation study

We present a bioeconomic modeling approach that links the biophysical crop growth model CropSyst to an economic decision model at field scale. The developed model is used in conjunction with a genetic algorithm to optimize management decisions in potato production in the Broye catchment (Switzerland) in the context of different irrigation policy scenarios. More specifically, we consider the effects of water bans, water quotas, and water prices on water consumption, profitability, and the financial risks of potato production. The use of a genetic algorithm enables the direct integration of the considered decision variables as management input factors in CropSyst. We employ the farmer's certainty equivalent, measured as the expected profit margin minus a risk premium, as the objective function. Using this methodological framework allows us to consider the potential impacts of policy measures on farmers' crop management decisions due to their effects on both expected income levels and income variability.Our results show that the region's current water policy, which frequently prevents irrigation during hot and dry periods by banning water withdrawal, causes high levels of income risk for the farmer and increases the average water demand in potato production. In contrast, the implementation of an appropriate water quota could significantly decrease water consumption in potato production while allowing the farmer's certainty equivalent to remain at the same level as it is under the current irrigation water policy.     

A systems model combining process-based simulation and multi-objective optimisation for strategic management of mine water

This paper presents a hierarchical systems model, which integrates a simulator of the mine water use process with a multi-objective optimiser for assessing mine water management strategies. The simulator advances prior tools in simulating complicated strategies by placing operation rules on model objects and process states. An optimisation framework that interacts with the simulator is used to identify optimal strategies for water storage, use and reuse that are ‘fit-for-purpose’, easy to handle, and economic. The model has been used to assess mine water use strategies in a coal mine in Queensland, Australia. The simulation results indicate that some tested strategies could reduce water use costs by more than 40%, and raw water needed by more than 50%. Further, the optimisation revealed more easy-to-handle strategies that could save more than 40% of pipeline water and reduce the risks of penalties associated with discharge and of losing production due to insufficient water.     

江都水利枢纽精细化管理信息平台系统研究

针对原有信息系统功能相对单一、功能不够合理完善、使用效率偏低、建设广度与深度不足等问题, 江都水利枢纽借鉴先进研究经验,研究精细化管理的各项要求,结合各类业务需求及相互间关系,在原有集中监控、工程管理等系统的基础上,探索精细化管理信息平台总体的建设方案、框架结构及业务模块等,实现复杂数据的直观展示、工程数据的共享、业务管理的闭环化等,极大促进精细化管理的快速落地和推广应用,有效提高水利工程的建设、运行、维护和管理水平,为加快推进水利工程管理现代化发挥重要作用,同时也为省内外类似水利枢纽工程精细化管理信息平台改造及升级提供参考和借鉴。     

全国取用水管理信息系统建设

针对目前取用水应用系统繁多、信息资源分散、业务协同不足、数据标准不一、资源共享不畅等问题，依托全国一体化在线政务服务平台，提出全国取用水管理信息系统建设思路、目标及原则。采用“统一身份认证、统一事项服务、统一数据标准、集中与分散部署相结合”的模式，建设全国取用水管理信息系统，自下至上分为基础设施层、数据支撑层、应用支撑层、业务应用层和用户层，并以安全保障、标准规范 2 个体系贯穿整体。同时，在数据、应用、安全、管理等标准的建立，取用水相关系统的整合，数据的融合共享及分析应用等方面提出建设方案，为各省开展省级取用水管理信息系统建设提供借鉴，加快推进取用水管理相关信息系统整合共享与应用推广。     

水情遥测终端的低功耗设计

以单片机MSP430为微控制器,设计了一种应用于灌区水情监测系统的低功耗RTU,可完成水情信息的采集、发送。在分析MSP430单片机特点的基础上,从硬件和软件两方面介绍了低功耗RTU的具体设计。通过系统实际应用,该RTU具有低功耗、高可靠性,具有一定的通用性。