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科技成果——水资源配置管理模型库系统

技术开发单位FraunhoferIITB研究所（德国）

主要应用领域水利、规划、环境

成果简介

WaterLib2.0模型库系统是基于Matlab开发的针对水资源配置管

理的模型库，其中包括了流域模块、河流模块、水库模块、河流控制

模块、泄洪区模块、需水模块、地表水模块、水厂模块、废水模块以

及地下水模块。这些模块可以对一个完整的水循环建模，从流域降水

到水库的蓄水，再到水厂，最终至客户。目前的版本可对所有上述模

块的水流进行建模，甚至可对每一水流的特征建模，此外还可将建模

工具箱与FEFLOW相连，实现基于GIS系统的地表水模型与有限元地

下水模型的耦合，所有相关计算和模拟都是可能的。用户还可根据自

己的实际需求，在WaterLib库中添加自己所建立的模块。所有模块

采用概念性模型，其优点在于所需的参数少，且计算速度快。

技术特点

该模型库拥有完整的人机界面，可根据界面的提示，输入及修改

模型参数。模型模拟仿真所需的参数包括：

1、气候数据、土地利用数据（Catchmment-Mod）

2、人口数据及社会经济数据（WaterDemand-Mod）

主要包含的模块：

1、Catchment-Mod：可使用3种概念性水文模型（TANK、LG、

HBV）进行流域的降雨径流模拟和参数优化，其主要特性为：

模拟不同降水情况下的流域径流、计算区域水平衡、自动生成缺

失的径流数据、检查/纠正可疑的径流、洪水/枯水位情况预测。

2、WaterDemond-Mod：该模块是基于微组件模型和基于时间序

列的模型，采用了回归模型、卡尔曼预测、神经网络及模糊规则学习

等方法。

3、SurfaceWater-Mod：对河流、渠道、水库、水闸等进行概念

性地表水建模。

4、Control-Mod：采用FUZZY控制理论，采用优化算法及定义的

目标函数对全局进行优化。

利用WaterLib中的模块，可对水资源整体系统进行完整的模拟，

并可根据用户的需求，建立包括地表水、地下水、需水、供水、废水

的水资源决策支持系统，用于规划、预测、评估及决策支持。

应用情况

该系统库已在德国、奥地利、中东以及蒙古进行了项目应用。如

著名的欧洲多瑙河中游（奥地利境内）地区，德国图林根州均应用了

以该系统库为基础开发的管理系统。

在中国的中德合作项目“缺水型大城市水资源可持续利用管理研

究”中，利用WaterLib2.0为北京水务局开发了水资源管理决策支持

系统。通过合作，针对中国的实际情况对系统库进行了完善。