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项目年度编号
2300040102
中图分类号
S127
成果公布年份
2022
成果简介
课题针对城乡水资源精细化、智能化管理的需求，在完善与优化水资源系统立体监测布局基础上，研究挖掘城乡水资源、用水、污染负荷时空变化规律，研发自适应性水资源预测预报模型和多维动态协同水资源配置模型，建立纳入再生水利用的水资源系统实时调控模型，构建科学节水综合效益评价指标体系，提出节水综合效益评估方法，并以浙江省义乌市为示范区，开展集全过程模拟、分析与评估为一体的城镇智慧节水综合管理系统研发及应用示范。
（1）研发基于多源感知融合的精细化自适应水量预测预报模型
开展以卫星遥感及地面传感器为基础的空天地一体化监测网络优化布局研究。基于模糊理论和神经网络，研究多源、多类型感知信息的数据智能化提取与融合技术，提出集成联合信息熵和分层算法的雨量站网优化方法，有效降低雨量监测数据冗余；提出基于深度学习模型的流域水体信息自动提取算法，实现大范围、高精度、长时序的水体信息提取；提出基于地理加权回归和地理差异分析的多源降水数据融合方法，实现多源降水数据的直接融合，有效纠正了卫星降水数据在特定地区的偏差，生成流域大范围高精度降水数据产品。利用多源感知信息和相关参数，研发自适应流域水量预报模型，实现流域来水的精准预报。采用基于群体复合形进化算法改进的人工神经网络、基于粒子群算法改进的支持向量机和基于灰狼算法改进的长短期记忆网络等方法构建用水量预测模型，实现区域分行业用水量的实时预测预报。
（2）建立纳入再生水利用的水资源利用全过程实时调控模型
将再生水纳入研究，基于协同论的水资源配置原理，结合多水源、多用户、多目标水资源系统的两重协同关系，兼顾社会经济发展、生态环境安全和水资源系统可持续发展的多个层面，围绕总体配置、调度规则、实时调度构成的水资源全过程调控体系，研究水资源、社会经济、生态环境等子系统动态协同耦合机理和水资源总体配置方案，构建纳入再生水的多维动态协同水资源配置模型，制定水资源中长期调度规则，建立以预期综合效益最优为目标的“多水源-多用户-多目标”的区域多维动态协同水资源实时调度模型及求解方法。为服务区域水资源全过程精细化、智慧化管理提供技术支撑。
（3）创建适用广泛的生活节水综合效益评估模型
构建生命周期视角下的节水综合效益评价指标体系，制定节水综合效益评估方法。根据南方地域特征、水资源禀赋条件和经济社会发展需求，将生活节水置于整个生活用水生命周期和社会-经济-环境复合系统的“双重约束”条件下，并首次将污水再生利用阶段纳入生活用水系统综合考虑，将生活用水的生命周期划分为开发（取水）、供给（供水）、利用（用水）、废弃（排水）与再生利用（回用）5个阶段。综合考虑节水成效与节水收益，构建“目标层-准则层-指标层”3个层次组成的指标体系。创新提出节水费效比指标，将具有外部性的节水收益量化，对提升南方丰水地区节水驱动力起到积极作用。通过对永康市和义乌市节水效益的实证研究验证，评估技术具有“评估流程可通用、指标体系可适应、节水收益可量化、评估结果可采信”的特点，能适用于不同的应用场景，具有广泛的通用性。
（4）开发城镇智慧节水综合管理平台
综合课题多项关键技术和研究成果，在城镇水资源系统预报预测模型、全过程精细化调控关键技术、立体监测网络布局优化、大数据汇集标准规范框架之下，基于透彻感知技术和业务协同技术，研发集水源-供水-用水-排水收集-再生利用等全过程模拟、分析和评估于一体的城镇智慧节水综合管理系统，为全过程、全链条的水资源精细化和智慧化管理提供可借鉴的应用模式；面向公众与典型行业的社会化服务需求，研究基于公众交互的“互联网+节水”管理模式，开发手机版应用软件，通过移动应用深化，实现便捷高效的智能化应用与智慧化监管服务。
完成单位
长江水利委员会长江科学院 浙江省水利河口研究院
完成人
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