关键词：水资源量监测站网布局优化青岛市
水资源量监测站点是经常性收集一项或多项水文、水资源要素而在自然河流、人工渠道或湖泊水库内设置的观测站点。水资源量监测站点提供的数据能够及时全面掌握区域水资源来水、蓄水、用水等状况，是区域水资源可持续开发和利用的重要基础保障。青岛市是我国东部重要的沿海城市，但也是我国严重缺水的城市之一，水资源供需矛盾突出。青岛市修建了大量的地表和地下水利工程，同时也依托引黄济青工程调引黄河水，来有效保障区域供水安全。为了有效掌握青岛市水资源的供需变化状况，当地先后设置了一系列的水资源量监测站点。本文拟对青岛市的水资源量监测站网现状进行分析，并就现状存在问题及下一步的发展规划，对站网布局进行增减优化。该研究对有效、及时掌握青岛市水资源状况，保障用水安全具有重要的战略意义。
1青岛市水资源量站网组成与功能
根据监测目的和监测指标的不同，目前青岛市水资源量监测站点主要包括雨量站、出入境水量监测站、地表水蓄水工程蓄水量监测站、地表水工程供水量监测站、地下水水位监测站和地下集中水源地供水量监测站等6项。其中，雨量站是对降水量的监测；水文站和出入境河流监测站是对河流重要断面、出入境断面进行流量等水文要素进行监测；地表水蓄水工程蓄水量监测站是对重要水库、湖泊蓄水水位监测；地表水工程供水量监测站是对集中供水工程供水流量进行监测；地下水水位监测站是观测区域地下水位；地下集中水源地供水量监测站是集中水源地供水量监测。
2青岛市水量监测站网现状布局
2.1地表水量站（雨量、水文）现状布局。根据调查统计，目前青岛市共有雨量站115处，雨量站密度（即每站控制面积）95km2/站。水文站10处，出入境河流水量监测站28处，地表水蓄水工程蓄水量监测站23处。将水文站、出入境河流水量监测站、地表水蓄水工程蓄水量监测站统一作为地表水量站，那么地表水量站密度约178km2/站。青岛市各区县雨量站及水量站数量、密度见表1所示。
通过与世界气象组织推荐的水文站站网容许最稀密度相比较，青岛市作为暖温带低山区，其实际雨量站和水量站的密度均高于气象组织的容许最稀密度。
2.2地下水位水量监测站现状布局。青岛市现有地下水位监测站点297处，地下水集中供水水源地水量监测站点6处。仅从数量上来看，青岛市的地下水位监测站点控制密度为6km2/眼，较为密集。当时从空间上来看，地下水位监测站主要集中在胶莱平原、大沽河流域等第四系较发育的河谷地区，特别是沿大沽河两岸，地下水位监测站点占总数量的50%以上。而在胶北大泽山、胶南铁撅山-崂山地区，由于含水层风化裂隙不发育，富水性较弱，因此地下水位监测井布置较少。
3青岛市水资源量监测站网的布局优化
3.1水量站布设及优化原则
3.1.1监测站点相关技术导则。①《水文站网规划技术导则》（SL34-92），分别规定了流量站网、雨量、水面蒸发站网、水质站网、地下水井站网的规划原则，以及受到水利工程等各方面条件影响的站网调整原则。②《水资源水量监测技术导则》（SL365-2007），规定了水资源水量监测站网的布设原则、水量监测方法选择、监测频率一般规定、测验误差控制以及资料整理等。③《地下水监测规范》（SL183-2005）是对原规范（SL/T183-96）的修订，主要内容有站网规划与设计、测验的技术要求与规定、资料整编的程序与规定、信息系统建设的技术要求，新增了地下水类型区划分的级别、基本监测站的类别、地下水自动监测系统规划、信息系统建设、标准的用词和用语说明等内容，是规范、衡量地下水监测工作的强制性技术标准。
3.1.2水量监测站点优化原则。①区域水平衡原则。根据水平衡原理，以水平衡区为监测对象，观测水平衡要素的分布情况。②区域总量控制原则。基本控制区域产、蓄水量，实测水量能控制水平衡区内水资源总量的70%以上。③不重复原则。充分利用现有水文站点，在此基础上优化或增加专用站。④有利于水资源调度配置。在有水资源调度配置要求的区域，在主要控制断面、引、取、供及排（退）水附近设置监测站点。⑤实测与调查相结合原则。根据水文气象特征和下垫面条件，选择有代表性的分区设站监测，获得类似分区水资源水量信息。典型区域调查和实测相结合进行水资源分析评价。
3.2水资源量站网优化布局
3.2.1雨量站。青岛市雨量站分布较均匀，只在黄岛区的东南部、平度市的西南部以及即墨市的中部需要增加雨量监测站。因此，基于每个镇至少布设一个雨量站的考虑，需要增加5个雨量站，分别是黄岛区张家楼镇、即墨市段泊岚镇、灵山镇，平度市明村镇、白埠镇。
3.2.2水文站和出入境河流水量监测站。青岛市流域面积50km2以上的河流基本设置了断面流量监测站。对于水文站和出入境河流监测站做如下优化布设：一是平度市泽河郑家、城阳区白沙河崂山水库、李沧区李村、崂山区东韩四个水文站和出入境水量监测站合并。二是增加部分出入境河流水量监测站，分别是：胶州市于家庄村站（胶河，青岛-潍坊市界）、闫家村站（墨水河，入南胶莱河），黄岛区埠上兰村站（胶河，黄岛区-胶州市县界）、黄山后村站（洋河，黄岛区-胶州市县界），平度市南湖家庄村站（落药河，入大沽河）、小王家庄村站（白沙河，青岛-潍坊市界）。
3.2.3地表蓄水和供水工程蓄水量监测站。青岛市的地表水蓄水工程和供水工程主要为大型、中型和小（一）型水库。目前，青岛市区内的大型水库、中型水库已基本布设了蓄水水量监测站。下一步对于其它未设置蓄水量监测站的水库需要增设蓄水量监测站。已建工程19处：棘洪滩水库、贾疃橡胶坝、大河东水库、登瀛水库、流清河水库、大石村水库、晓望水库、张家河水库、柏乡水库、山冯水库、朱戈庄水库、库山沟水库、大珠山水库、林子水库、尹家河水库、解家水库、团彪水库、白马-吉利河拦河闸、大任河拦河闸，新建工程2处：黄岛区的沐官岛水库和平度的新河水库。地表水供水工程监测站主要有沐官岛水库和新河水库。
3.2.4地下水位水量监测站。青岛市的地下水监测站主要分布在第四系松散岩类孔隙水区域，下一步重点在黄岛区白马河、胶州市洋河、胶莱平原等第四系松散岩类孔隙水富集区布设地下水位监测站。根据实际需求，需要补充的监测站有17处，分别是黄岛区河崖村站、冯家坊村站、井戈庄站、北寺站、张家大庄村、后茂甲庄村、大石岭村站、北柳圈村站，胶州市土埠台村、洋河崖村站、姜戈庄村站、昭文村站，平度市圈子村站、后集村站、大马丘村站、史家村站、欧家村站。
4小结
水资源量监测是系统掌握一个区域内水资源供需、存蓄等状况的重要基础，而站点的布局与优化更是这项工作的基础。本文根据青岛市水资源监测工作的实际情况，系统分析了该区域水资源量监测站网的组成，并对各种站点的布设现状进行了分析。根据我国水文水资源监测站网的布设原则和青岛市实际发展需求，分别对雨量站、水文站、出入境河流监测站、地表蓄水和供水工程蓄水量监测站以及地下水位水量监测站的空间布局进行适当增加，同时对四个水文站和出入境河流监测站进行合并优化。
参考文献：
[1]夏军，苏人琼，何希吾，黄铁青.中国水资源问题与对策建议[J].中国科学院院刊，2008（02）.
关键字：无动力；污水处理；优点；缺点
中图分类号:U664.9+2文献标识码：A
引言
近年来，随着国家对农村环境整治的重视，村镇相继开展了诸如农村环境连片综合整治等各种环境整治活动，而农村污水处理广受重视。针对于农村经济水平较低，管理较困难等因素，无动力污水处理工艺以其费用低廉，便于管理，操作简单、实施方便等优点成为农村污水处理工艺的研究热点。
一、各种无动力污水处理工艺
（一）无害化化粪池
无害化化粪池分三段，由厌氧消化池、厌氧过滤池、接触氧化沟组合而成,无需动力,无需清掏,且采用预制构件,施工方便,布置灵活,使用年限长,处理效果好。这种无害化化粪池各项指标均优于二级污水处理厂的出水指标,其出水水质无色、透明、无臭、无杂质,可直接排入三类水体。
在厌氧消化池内厌氧消化、泥水分离。此时水流速度很小,污水中的悬浮物沉淀效率较大,沉淀下来的污泥在厌氧菌及兼性菌作用下进行厌氧分解,经酸化、水解、甲烷化过程可去除有机物,不溶于水的有机物转化为溶解物,在厌氧过滤池内,水流自下而上通过滤料兼性消化,过滤出水。进入接触氧化沟后,一方面水流经折板不断改变方向,另一方面在池底敷设鹅孵石，水中溶解氧增加,氧化代谢比较彻底。[1]
（二）净化沼气池
生活污水净化沼气池是厌氧发酵技术和兼性生物过滤技术相结合的方法，在厌氧和兼性厌氧的条件下将生活污水中的有机物分解转化成甲烷、二氧化碳和水，达到净化处理生活污水的目的，并实现资源化利用。沼气池作为污水资源化单元和预处理单元，其副产品沼渣和沼液是含有多种营养成分的优质有机肥，如果直接排放会对环境造成严重的污染，可回用到农业生产中，或后接污水处理单元进一步处理。
优点：污泥减量效果明显，有机物降解率较高，处理效果好，管理方便，投资少、见效快。不足：需由专人管理，如管理不善容易导致沼气池爆裂，造成事故。
（三）人工湿地和氧化塘
人工湿地和氧化塘都是由人工建造和控制运行的与沼泽地、池塘类似的地面，将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。
优点:①建造和运行费用便宜②易于维护,技术含量低③可进行有效可靠的废水处理④可缓冲对水力和污染负荷的冲击⑤可提供和间接提供效益。⑥充分利用地形。⑦可实现水的循环利用。不足：①占地面积大②易受病虫害影响③生物和水力机理复杂，较难设计。④易产生臭味和滋生蚊蝇。⑥污泥不易排出和处理利用。[2]
（四）地埋式太阳能无动力污水处理装置
地埋式太阳能无动力污水处理装置全部埋在地下，不占地表面积，无需动力，工艺流程短，成本低，采用太阳能发电曝气系统为处理罐中的微生物曝气，促使其充分繁殖，降解厌氧段未能分解的有机物，能够有效地去除生活污水中的有机物和磷、氮元素，处理后的水质可以达到北京一级(B)(DB11/307-2005)水污染排放标准，杜绝了常规无动力厌氧工艺冬季出水不达标的现象，是农村生活污水净化处理的理想设备。[3]
优点:①特别适合农村生活污水水量不稳定的情况。②投资省，能耗低，维护简便。③脱氮除磷效果好，病原微生物去除率高。④可与水景观建设有机结合。
（五）埋地式无动力污水处理装置
厌氧生物滤池构造上主要由厌氧层、过滤层、排水设备三部分组成,而过滤层则由滤料和池壁所组成。第一部分是厌氧层,在池壁的最下层,污水通过过滤器把上一组的污水排到厌氧层的底部,在没有好氧排入的情况下,通过细菌的代谢活动,有机物被降解,使附着的水层得到净化。第二部分是过滤层,滤床四周池壁,床上充填滤料,滤料是生物滤池主要组成部分,它对生物滤池净化功能的影响关系重大,应当正确选用。第三部分是排水设备,排水部分很重要,它要把上一组的污水排入底部的厌氧层,而厌氧层与过滤层之间又要有隔层。[4]
优点：①无需动力,无需专人管理,无运转费用,常规的城市生活污水治理要发生大量的动力及管理费用。②埋于地下,不影响地面使用功能。③造价低、清掏间隔时间长。④寿命长。
（六）升流式厌氧滤池（UAF）
UAF是内部填充有微生物附着填料的厌氧反应器,下部为布水管,向上依次为承托层、填料层、集水管和排水管。污水在经过格栅、调节池等预处理后,在重力的作用下从反应器的底部进入,通过固定填料床,在厌氧微生物的作用下,污水中的有机物被厌氧分解,净化后的水通过集水管收集后排出滤池,产生的气体通过上部的排气孔排出。
优点：(1)避免冬季防冻,减少了反应器内温度的波动,使整个体系常年稳定运行。(2)可借助地势落差,使污水自流进入系统后自动排出,做到动力零消耗。(3)反应器为钢筋混凝土结构,内部填料为经久耐用的砂石材料,成本低、寿命长,可以就地取材。不足：(1)启动时间长。(2)出水水质一般只能达到二级标准或更低。(3)无动力处理工艺需要借助地势高差。(4)处理低浓度污水或碱度不足时,处理效果不理想。(5)低温下动力学速率低。[5]
（七）集成式生物化粪池
集成式生物化粪池是用玻璃钢和增强塑料制作的圆桶形设备,内部设储粪仓和过滤仓,仓壁布满宜于生物挂膜的纤维和网状材料,组成多级生物膜法处理装置。污水首先排入储粪仓,在微生物的作用下,经沉淀、初步酸化水解后,通过微生物载体构成的生物膜滤料滤入过滤仓,并在过滤仓中逐级流动,反复过滤,使污水中的有机物得以沉淀、过滤和分解,产生的甲烷、二氧化碳、氨、硫化氢等气体,通过排气管排入高空。
集成式生物化粪池具有以下特点:①具有密封构造,防止杂物堵塞进水管口。②大面积半软性滤料隔离,具备格栅作用。③封闭隔板,具有隔油池的功能。④各过滤仓也都有沉淀和发酵功能。⑤不会出现传统生物滤池的滤料堵塞现象。⑥清理粪渣、污泥非常简便。
二、结语
无动力污水处理工艺以其费用低，操作简便等优点符合农村的污水处理的实际情况，具有现实意义，是农村污水处理工艺的首选工艺。
参考文献：
[1]张弛，张宝军，陈桂德.无动力污水处理装置--无害化化粪池[J].江苏环境科技,1999,1:21-23
[2]农村生活污水处理项目建设与投资技术指南.编制说明
[3]姜伟超，谌丽斌.北京房山区“地埋式太阳能无动力污水处理装置”效果良好[M].中国水利报，2011-5-19（4）
关键词：膜下滴灌技术；农业；应用
膜下滴灌技术作为微灌技术中的一种，极好地体现了滴灌技术节水、成本低的优点，深受我国西北干旱地区农民朋友的青睐。膜下滴灌技术通过与灌水器和远程遥控系统的密切配合，进而对作物进行灌溉，同时当前的膜下滴灌技术还具有先进的机械化和极强的自动化特点，真正做到了高效节水。因此，要加大膜下滴灌技术的研究力度，强化膜下滴灌技术的推广应用。
1膜下滴灌技术
1.1技术原理
膜下滴灌技术是通过可控制管道供水系统对作物进行滴灌。在进行作物滴灌时，将0.1～0.2MPa的有压水经过过滤器滤清杂质后，再与水溶性肥料进行均匀的融合，形成一定的肥水溶液之后进入输水干管，再进入支管、进入毛管（注：此构造是指被铺设在地膜下方，逐层分级排列的滴管带），利用滴灌带上的滴水器，逐滴式地浇灌作物。
1.2技术特性
膜下滴灌技术的特性主要表现在3个方面：①滴灌与覆膜是实现膜下滴灌的先决条件。膜下滴灌就是将微灌技术与覆膜栽培技术进行紧密融合而形成的一种微灌技术，有效地解决了单纯使用一种技术无法有效实施作物浇灌的情况。②膜下滴灌技术使用的滴灌带物美价廉。目前我国膜下滴灌所使用的滴管带为国产量化产品，由于可以在我国自主生产，并不依赖进口，从而极大地降低了其市场价格。③布设管道、铺设覆膜、播种3种工作可以一次性、复合、同时完成。这一优良特性是膜下滴灌技术的突出表现，特别适合需要大范围种植、拥有极强机械化生产力的农田环境使用。
1.3技术优点
膜下滴灌技术的优点很多，主要表现在节约用水、节省肥料等方面，由于其优势突出，受到广大农民朋友的喜爱和信赖。图1对膜下滴灌技术的主要特点进行了阐述。（1）节省农业用水：节省农业用水是膜下滴灌技术最为典型的优点之一。膜下滴灌采用滴灌带均匀地输送水分，因此减少了不必要的渗漏水分，降低了水分的蒸发和流失。（2）节省肥料：使用膜下滴灌技术，可以将肥料随灌溉用水一起灌溉到作物根系旁的土壤中，极大地提升了农业肥料的使用效率。据统计，使用膜下滴灌技术可以将以往仅为30%的施肥效率提升到50%。（3）节省农药：由于水分是通过管道进行传输，因此避免了病虫害通过水分进行传播的可能。同时因为地膜覆盖作物，导致地表没有积水，田间的湿度相对较低，不利于病虫生长，所以相应地也减少了农药的使用剂量。（4）节省用地：使用膜下滴灌技术时，对作物的灌溉全部采用管道运输水分，减少了以往田间耕作使用的农耕用具及各种水渠的应用。水渠主要包括农渠、中心渠、毛渠等。（5）减少工序：地面浇灌作物要分很多农耕工序进行作业，包括打毛渠、挖土堵口、堆埂子等，费时费力。使用膜下滴灌技术之后，只需要定时观测仪表屏幕，适时操作阀门控制滴灌即可，减少了复杂劳累的工序，极大地提升了农耕效率。（6）抗灾能力强：相比普通的灌溉系统，膜下灌溉还可以优化作物的生长环境，例如使作物周围土壤中的水分含量最佳，肥料含量最适，降低河流污染程度，控制温度适中等，因此使用膜下滴灌显著提高了作物抵御灾害的能力。（7）增加作物产量：使用膜下滴灌技术，可以将水分和肥料通过灌水器均匀地输送给作物，同时使作物周围土壤的营养和水分达到均衡适中，因此作物周围的土壤也得到了最大程度的保养，有利于促进作物的生长，提高作物的产量。（8）提高作物品质：由于膜下灌溉可以实现优化作物生长环境的作用，因此在增加作物产量的同时也提高了作物的品质。如使用膜下滴灌技术生产的棉花其成熟度好、外观光泽好，纤维的整齐度也得以提高。
2膜下滴灌技术的应用前景
2.1已被大范围推广应用
自我国于1970—1979年间引进滴灌带技术后，结合自身国情，大力发展改革创新，现已研发出适应能力强、灵活耐用、物美价廉的膜下滴灌技术，应用此技术减少了以往复杂的农业生产工序，节水省力，提升了作物产量，膜下滴灌技术深受广大农民朋友的喜爱和推崇，已实现大面积推广。
2.2投入成本较低
我国大范围使用的膜下滴灌技术成本相对较低，投入之初的成本约为300元/667m2，后期每天的投入约为70元/667m2，由于成本低廉，使其得以被大范围的推广。
2.3可实现回收再利用
膜下滴灌技术使用过的滴灌带可以实现回收再利用。据统计，回收后可再利用的滴灌带约为基本投入的90%以上，不仅有效地解决了污染问题，同时再次降低了生产成本。
2.4改变了传统的农耕作业方式
1.特征特性。①产量高。渝优1351于2006年进行重庆市预备试验，平均单产8，84吨／公顷，比对照Ⅱ优838平均增产9.5％，6个汇总点中有5个点增产，1个点减产。2007年参加重庆市杂交水稻区域试验，平均单产7.58吨，公顷，比对照Ⅱ优838增产1.03％，与对照相比。7个汇总点中有4个点增产，3个点减产。2008年续试，平均单产8.76吨／公顷，比对照增产3.50％，与对照相比，8个汇总点中有5个点增产，3个点减产。两年区试平均单产8.21吨，公顷，比对照Ⅱ优838平均增产2.42％。2009年生产试验，平均单产8.53吨／公顷，比对照Ⅱ优838增产9.79％。2007～2009年重庆市区试及生产试验中，平均单产8.29吨，公顷，较对照Ⅱ优838(7.92吨，公顷)增产4.64％。
②株叶型好、生育期适中。渝优1351株型较紧凑、株高适中，叶色深绿、叶鞘紫色、剑叶挺直、叶片略内卷，穗大粒多，分蘖力强，抗倒力好，后期转色好。根据2007～2009年重庆市区试及生产试验结果，全生育期158.68天，与Ⅱ优838相当，株高112厘米，主茎总叶片16～17叶，穗长28厘米左右，穗平着粒184.6粒，结实率82％左右，千粒重27克，谷粒为细长型、粒长7，1毫米，谷粒稃尖有色、穗部谷粒有少量顶芒等主要性状稳定。
③米质优、稻瘟病抗性强。2007年由重庆市种子站对重庆市杂交水稻区试统一抽样，送农业部稻米及制品质量监督检验测试中心检测，其米质主要指标：糙米率79.9％，整精米率55，1％，长宽比3.2，垩白粒率21％，垩白度3.0％，透明度1级，胶稠度68毫米，直链淀粉21.7％，蛋白质9.4％。米质达国标三级优质米标准。2007～2008年重庆市区试统一进对稻瘟病抗性鉴定，其综合抗性病级各为7级和5级，轻感或中感稻瘟病；抗性显著优于Ⅱ优838(对照Ⅱ优838综合抗性病级为9级，高感稻瘟病)。
2.栽培技术要点。①适时早播。渝优1351在重庆市渝西及沿江河谷海拔500米以下地区于3月上旬播种，渝东及海拔500米以上地区于3月中、下旬播种。采用地膜水育秧或旱育秧，每公顷本田用种量为15千克，稀播、匀播培育带蘖壮秧。秧田与大田比例为1:15～1:18。播种时应尽量稀播、匀播以培育壮秧，一般秧田播种量为150～180千克／公顷。
②适期早栽，栽足基本苗。当秧苗长至3.5～4.5叶，及时采取宽行窄株、宽窄行拉绳定距栽插，或机插秧，栽植密度一般为每公顷12～15万窝，每窝栽2粒谷苗，保证每公顷基本苗40.5～54万苗。
【关键词】梯级水电站；调度；经济运行
随着市场经济的发展，水电资源优化在国家电力市场改革中的作用日益突出，而梯级水电站间存在着电力和水力联系，所以实现梯级水电站群优化调度，不仅是实现电力企业效益的一种方式，也是推动国家电力改革的重要力量，下面我们就结合某地区河流域梯级水电站群的优化调度以及其经济运行分析。
1某河流域梯级水电站群概述
该地区的河流域形状呈扇形状，流域面积大约为2196km2，河道长约86.1km2，天然落差为2666m，共有“三库十电站”，分为八级，其总装机容量为18.9万KW，年发电量约8.7亿KWh，具有巨大的水源和水能优势，在当地，可以说是近年来生产电能资源最多的水电站了。
该流域梯级水电站八级电站之间存在着紧密联系，上级电站的发电负荷影响下一级或是更下一级，其内部控制实行计算机监控系统，由梯级集控中心统一进行监视控制，其根据八级水电站运行情况，动能条件以及安全性进行合理性调度，以最优发电运算确定八级电站的开机顺序与调度，并进行机组的控制，而由于第七级该电站的一级电站和第八级该电站的二级电站调节池的容量有限，则必须考虑溢流现象，以有效防止水源浪费，同时必须确保调节池下限水位运行，以避免造成水工建筑物事故，确保调节池的安全性。
2该河流域梯级水电站的优化调度与经济运行
优化调度是通过水库容量调节，实现水利水电系统的目标函数，利用优化求解，使得目标函数取得极值。由于该河流域的降水时空分布不均匀，水电站水库来年水量，以及流域内各电站的水量差比性较大，所以，在其优化调度中，其中必须考虑到水库水位、流量、电网的实际情况，以实现电、水、机的协调。
2.1优化调度的注意点
（1）统一性调度。由于该河流域内的梯级水电站较多，而且水电站之间的联系性较强，所以，必须针对各水库内的梯级电站，实施一个电源接点的统一性调度，以有效控制汛期的水容量，同时，这也有助于实现各级电站之间的协调性。
（2）经济性调度。由于该河流域汛期时间较长，且水量较大，时空降水分布不均匀等特点，要求在进行调动时，必须强化时间性分布，在汛期时，电优化调度以提高水量利用率为主，以增加发电量，减少水资源浪费，而在枯水期时，由于水流量较少，一般不会产生弃水现象，则要进行水能利用，以最大化的实现梯级水库的水能和水资源利用。加强各级水电站之间的协调，在保证电能质量的条件下，要进行区间引水，以实现水位调节和多电站机组负荷调整。
（3）安全性调度。由于此水电站群梯级众多，而且水电站系统结构特殊，这就要求在送出路线、电站母线处进行严加控制，以降低机组时间发生，同时，加强计算机网络系统的集成性监控，及时进行梯级库容量调整，保持水位和流量与各级电站能量相适应，进行计算机监控系统事故预防和处理，根据事故类型，进行机组运行方式调整，机组安全作业。
2.2优化调度的实施点和与经济运行
（1）该河流域梯级水电站运行特征
由于该河流域的梯级水电站较多，我们通过选择其中三个水电站的调度与经济运行情况进行分析。
从表中我们可以看出，梯级间的关系连接紧密，来水量依据上一级电站的发电负荷的同时，而且受其自身引水量影响，鉴于各级间的距离较近，联系性强烈，同时，汛期和枯水期流量变化较大，在期间水能和水源利用率较低的影响，我们在梯级水电站联合优化调度时，以时间性为主要参照进行优化调度与经济运行分析。
（2）优化调度与经济运行执行点
汛期、枯水期水库调度。其汛期集中在6-9月，单点暴雨极为频繁，每年单点暴雨约为10-20次，将水量由东南向西北逐渐递减，而地区间年降水量相差性比值高达两倍以上，流域内年降水量平均为1092.4mm，在2010年汛期间，汛前，水电站一的梯级水库按607m控制水位，利用水力发电后，使得水库水位降低约2米，进入汛期后，第一场暴雨带来降水量约为509.7mm，使得该水库水位上升，在第三场大暴雨过后，水库水位与水库容量接衡，期间，进行水库调节，充分利用本水库水能进行发电，引入水电站一，二，三，实现发电量分别为3039万KWh，2376万KWh和2285KWh，而在持续性的三个多月汛期后，并进行及时引水和放水，实现各个梯级水电站间的协调性水能资源调动，以实现水能资源利用率，在这样情况下，通过水量引入或引出的方式，进一步减轻了对水工建筑物的冲击与影响，在一定程度上保证了各处水库的机组安全，以及提升了发电能量。在枯水期时，主要进行水量运用，其关注到水资源的利用性，其中在各级电站的用水量以及发电量相差性不大。
水量调整。通过控制水库水位的方式进行水量平衡，并根据水位进行调整电站的出力量，也促使水库水位在正常的范围内，是进行负荷调整的主要目的，若要实现水位平衡，必须具备一定的水量平衡条件，即为收入的水量等于支出的水量、时段始末蓄水变量和流域内外交换水量的代数和，即Px=Rs+Eb+wr+Vn，其中Px表示时段内流域平均降水量，Rs表示出口断面流出的径流量；Eb表示时段内流域平均蒸发量，其中B为流域平均宽度（Km）；F为流域面积（Km2）；L为流域长度（Km）。
3总结：
通过分析某河流域梯级水电站群联合优化调度与经济运行情况，我们可以看出，通过时间顺序或者是对水库水位的调整，不仅能够实现梯级水电站的发电效能，有效地利用水能和水资源，而且能够对各级电站进行有效性的控制，同时还能够对机组发电负荷控制来降低施工建筑和发电事故的发生，而从整体上看，由于该河流域的电力管理提升，其对社会和国家会创造更多效益。
参考文献：
[1]吴建斌，王洪英.田湾河流域梯级水电站优化调度与经济运行[J].四川水力发电，2009（S1）.
[2]邹进，李承军.三峡梯级电站的模糊优化调度方法[J].水电自动化与大坝监测，2008（03）.
优点：因为是高温烧制而成，质量轻，颗粒大，有缝隙。排水性好，透气性效果极佳。防止浇水过度多肉兰根，有效的增加了土壤的缝隙。
使用：可作为多肉植物的铺底、铺面、甚至混合土壤使用。
不足：因为是陶制，所以没有肥力作用，不利于多肉植物的发根。
2、赤玉土：
优点：火山石物质，没有有害细菌，透水透气性比较好。因为是火山石带有钙、镁、锰、铁、铝等矿物质元素，呈酸性。是目前用的最多的铺面。
使用：可作为铺面单独使用，也可以配合其它细颗粒混合使用。
不足：不太合适发根，最好作为铺面石使用。
3、蛭石：
优点：输送土壤，保水力强，可促进多肉根系的生长。适用于叶插，扦插的发根。幼苗或是播种。
使用：可以搭配其它带有肥力的介质使用。最好混合使用。
不足：自身没有带有肥力，还有蛭石时间长了之后容易变粉末。多肉花客大叔之前再用，但是经常粉化。
优点：矿石的一类，有效的保水保湿，防止病虫害，可以吸附土壤有害物质，算是土壤改良一类。
使用：可用于作为多肉的铺面或是下层的排水介质使用。也可以混合其它使用。
不足：比较坚硬，有棱有角，会伤害到生长的多肉。
5、彩虹石：
优点：铺面材料更美观。透气性保水性好，质地坚硬，无菌，有肥力，PH呈微酸性。
使用：可直接作为铺面使用，也可以混合使用。
不足：总体来说价格将会高一点。
6、白铺面石：
优点：地质坚硬，不容易碎，过水性强，比较简洁的白色。
使用：可作为铺面单独使用，也可以作为底部排水使用。
不足：没有任何肥力作用，只有美观。
7、桐生砂：
优点：火山石类，含有大量的微量元素，坚硬不易碎。可防止细菌生长和烂根。
使用：直接作为铺面石使用，或是混合其它使用。
不足：因为坚硬，不利于发根和扦插使用。
8、火山岩：
优点：属于火山石，多空石材，透气性好，含有丰富的微量元素和矿物质。
使用：可以直接作为铺面石使用，和混合其它使用。
不足：一般很少，网上的都昂贵。大说只用过一次。还是肉友多余给大叔的。
9、赤玉砂：
优点：保水透气性都不错，还含有丰富的矿物质和微量元素。
使用：直接作为铺面石使用，也可混合其它一起使用。
不足：这个也是很少的，需要在网上找。大叔没用过，用过的可以回复一下效果。
10、鹿沼石：
优点：下层火山岩形成，透气性保水性都不错，成酸性。含有大量的矿物质微量元素。
使用：可作为铺面直接使用，也可以混合质料使用。
不足：质地柔软容易碎，最好不作为扦插和发根使用。
11、麦饭石：
优点：火山石类，硬度大，含有多种元素及矿物质，可以改善土壤，平衡土壤物质。可吸附有害物质和细菌。
使用：可以直接作为多肉的铺面使用，也可搭配混合使用。
不足：硬度大，重量大，费用比较高。
12、珍珠岩：
优点：改良土壤透气透水性的重要介质，PH呈中性，透气性好，含水量适中，易于排水，无虫害，无病菌。
使用：需要混合使用最佳。
关键词地下水；动态观测网；研究方法
中图分类号P641.2文献标识码A文章编号1674-6708（2011）56-0096-02
地下水流的动态观测网是为达到完成某种特定目的而在含水介质的动态系统中装置的具有时空特点的系统，地下水流动态系统能有效地获取满足一定精度的水文地质信息量，该系统是由一系列的观测孔组成的，是一种能完成某种特定任务而开发的系统。该系统具通过自身时空性的特点，即能有筛选、有组织地采集地下水的水文地质等信息，来科学合理的研究该区域内地下水系统时空分布的特征。此外地下水动态观测网系统还具备有效性。地下水动态系统观测网的一些重要测量精度和可靠度是评价一个地下水流动态系统观测网的主要依据，并且动态观测量包含地下水定量方面的一些信息，因此只需测量地下水流动态系统的观察值就可以估计出相关的水文地质量。近而对地下水流动态观测网的密度来进行不断观测、以及设计和优化。克立金法的特点就是当在地下水动态观测网密度优化的结果调整时，具有十分显著的效果，但当对人工建立的水流动态观测网密度以及频率优化时，这种方法将会受到限制和影响，并且会产生很大的误差。未解决地下水动态观测系统的问题，人们研究开发了混合整数规划技术。这是一种采用地下水的水质监测网测量的数据，能将动态观测网的优化和投资经费的总预算相结合。
对于地下水动态系统的研究主要有两种方法，状态空间法和传递函数法。状态空间法是研究地下水输入变量、系统状态和输出变量三者之间的关系。状态空间法能科学地解释动态系统的信息变化和信息提取的内在联系。而传递函数法是将研究的系统作为黑箱，通过其输入变量与输出变量的变化来揭示所研究系统的特征。由此可知道传递函数方法是描述系统外部的输入和输出的一种方法，不涉及系统内部的变化，是一种集中的参数模型分析方法。
当在采用状态空间法测量时，可以用测量矢量表示，离散形式表达时，则有方程：
当状态空间法测量存在测量噪声时，可改写为：
其实在上式中，与分别被称为系统测量矢量和测量噪声矢量；而为系统的测量矩阵。
习惯上常把式（3）称为地下水流系统的状态方程式；把（5）称为地下水流系统的测量方程式。将地下水流系统的水流输入与输出变量带入上述的测量方程式可以估计地下水流系统的状态，此过程的研究称为地下水流系统动态观测网的状态空间法。式（3）、（5）即是本文论述的‘地下水流系统的确定――随机性数值’模型。
地下水流系统的估计误差的标准差事实上是可以通过求解计算来确定的，我们通过求解‘地下水流系统的确定――随机性数值’的模型得出，我们可简单的用模拟递推法来论证求解。我们先来假设该区域的地下水流系统噪声的协方差和数学期望分别为：
在上式中，为对称正定矩阵，而且是非奇异的。
假设地下水流系统的测量噪声的数学期望和协方差分别为：
上式中，Rk为非奇异的，是对称正定阵。
其实在上式（6）、式（7）的假设条件之下，由正交投影定理我们可以得出‘地下水流系统的确定――随机性数值’模型的模拟递推解为：
在上式中，为nn阶的系统初始估计误差的协方差矩阵；为nn阶的系统初始估计误差协方差的估值矩阵；为nm阶的卡尔曼增益矩阵；n称为节点总数；m称为观测值总数；I为nn阶的单位矩阵；为k时刻nn阶的系统估计误差协方差矩阵。
从式（8）中可看出，地下水动态系统的估计误差的协方差矩阵PK与RK、CK、AK及有关联却与系统的状态等条件是无关的。AK是地下水流系统的剖分几何形状和确定性参数组成的矩阵；为地下水流系统的随机性状态参数；AK和为地下水流系统的空间结构特征方程；RK为系统观测的反映测量精度的参数。求解（8）式之前需要用实测资料来修正，而校正后的模型中AK、、RK变为常数。在这中情况下，估计误差的协方差矩阵PK仅和系统测量矩阵CK有关，CK与测量的位置和观测的间隔有关，当观测网的密度和观测频率的变化时，也将会引起估计误差协方差矩阵PK的改变，也就是提取水文地质精度和信息量将会受到很大的影响。
地下水流动态观测网的优化设计的步骤、方法。
1对水文地质条件的分析
根据对水文地质的勘探以及试验数据等动态资料进行研究，能帮助我们系统而准确的得出地下水流系统输入、输出的特点和变化状况，然后我们通过建立水文地质模型，进一步可以确定‘地下水流系统的确定――随机性数值’模型。
2对系统数学模型进行校正
我们对这个系统的数学模型进校正是要确定其参数特性。它包括随机参数和确定参数的校正。通常采用正演算法和逆演法，由于采用逆演法求解系统参数的计算十分困难，因此我们采用正演法来求解系统的参数。特别是当正演法对多个参数求反解时，较易求解。则采用正演法递推求解时，其公式:
（9）
式中，为k的时刻m阶新息理论方差矢量；为k时刻m阶新息矢量；AK、BK与离散数值采用的方法有关，若采用有限元法时，其中公式中G为系统有限元的导水矩阵，而D为系统有限元的贮水矩阵，B1则为输出有关的几何矩阵。确定性参数（T、S等）都包含在G、D矩阵中。并且随机性参数也可以写成：
从上式看，求模型参数的实质是确定参数（T、S）及随机性参数在运用式（9）时，运用实际测量数据来进行拟合，其拟合精度我们也可用下列标准来进行判定。
理论上，其实若新息的总体均值等于新息的样本均值，即：
新息理论方差是等于新息的样本方差的，即：
实际上，我们由于观测时段长度L是有限的，求得的。但在给定置信度（95%）后，可按下列方法确定置信区间；
由于统计量
上式中，为t（L-1）为t检验，（L-1）为自由度。
也就说，当拟合随求新息样本均值落在式（13）区间内，新息理论方差落在式（14）区间内式，那么，所确定的参数的确定与随机性的可靠性为95%。
在用实际测量动态数据反求参数中，由于采样为等间距，所以可得AK=A，BK=B，CK=C，RK=R，=Q。
关键词：水稻；新品种；高产栽培
中图分类号：S511.33文献标识码：A文章编号：1674-0432（2013）-10-34-1
金农2优3号是福建农林大学作物学院以金农2A×金恢3号配组选育而成的杂交水稻新组合，2009年参加福建省水稻（连晚）生产试验，产量突破550kg/667m2，该组合农艺性状优良、产量高、中感稻瘟病、米质优，适合在稻瘟病轻发区作晚稻栽培，2010年通过了福建省水稻品种审定委员会综合审定，适应在福建省各地（市）栽培种植，是近期在我省各地推广的优良新品种之一。武平地处闽西山区，位于东经115°～116°，北纬24°～25°之间，山垄田较多，而近年来适应山垄田栽培种植的水稻新品种较少，为探讨金农2优3号在武平县山垄田的栽培特性，笔者在2011年晚季对该品种进行了山垄田多点试种，今将其栽培技术要点总结如下：
1产量表现
2011年下半年在武平5个乡（镇）16个点山垄田试种，多点加权平均产量485.9kg/667m2，比对照汕优63增产9.6%。
2品种特征特性
2.1生育期
武平县山垄田双季晚稻栽培，平均全生育期128天，与对照品种汕优63相当。
2.2农艺性状
金农2优3号株型适中、群体整齐、后期转色好，平均有效穗14.2万/667m2，株高113.5cm，每穗总粒数145粒，穗长25cm，结实率80%，千粒重29.5g。
2.3抗病虫性
福建省区试鉴定稻瘟病抗性为中感稻瘟病，在2011年山垄田多点栽培中，叶瘟发生轻，未发现穗颈瘟和白叶枯病；田间稻飞虱比对照轻，综合抗病虫能力较好。
2.4稻米米质
广东省米质鉴定为国标和省标优质3级，福建省区试检测，糙米率81.7%，精米率为73.3%，整精米率46.8%，透明度2级，碱消值5.8级，胶稠度76.0mm，直链淀粉含量15.7%，蛋白质含量7.2%，外观品质好，适口性佳。
3高产栽培技术要点
山垄田种植水稻新品种金农2优3号除常规的育好壮秧、合理密植、科学水肥管理、病虫综合防治、适时收割外，还需如下特殊栽培技术措施：
3.1旱地育秧
山垄田大部份土壤肥力较差，而且有的地块还会出锈水，为确保育出高标准的壮秧，一定要采用旱地育秧的方法。播种时间应选择6月上中旬，秧龄25～30天。
3.2水田开沟
插秧前田块四周围开一条宽深各30cm的环形沟，对大的田块在中间再开挖宽深各20cm的引水沟，以利在搁田时降低水位，增加地热水平，对有锈水的田块还能排出锈水。
3.3适当密植
因山垄田光照条件相对较差，求大穗高产有一定的难度，应确保基本苗来争取高产，金农2优3号山垄田种植密植度应19cm×19cm为宜。
3.4选用碱性肥料
因山垄田大部份土壤酸性较强，在肥料选择上应选用窑灰钾复混肥料或其他碱性肥料，如未施用碱性肥料，应在正常施肥外另施熟石灰20kg/667m2。
3.5防止稻瘿蚊为害
山垄田由于邻山分布，田块周边利于稻瘿蚊越冬和繁殖的杂草较多，容易造成稻瘿蚊为害，应抓好稻瘿蚊防治工作，大田插后5～7天用10%灭线磷颗粒剂1kg/667m2混配肥料或细沙撒施防治。
参考文献
[1]郭德生，陈少华，朱志明.《福建农业科技》2010年第06期.
关键词:蓝、绿、红线;优化组织;环城公园;风景线
中图分类号:TU
文献标识码:A
文章编号:1672-3198(2010)07-0096-02
1城市滨水地区蓝、绿、红线概念
在城市滨水地区,蓝线、绿线、红线是三种主要的控制线。
1.1蓝线
水域保护区的控制线,是指城市规划确定的江、河、湖、库、渠和湿地等城市地表水体保护和控制的地域界线。城市蓝线是城市规划的控制要素之一,对水资源优化配置和保护具有重要意义。
1.2绿线
城市各类绿地范围的控制线。城市绿线贯穿了从城市总体规划,控制规划,绿地专项规划至修建性详细规划的各个阶段,涉及风景、园林、绿化、景观、河流等诸多因素。城市绿线规划对塑造整体城市景观环境、完善城市公共空间和维护公共利益、实现城市可持续发展及新时期建设和谐社会等都有着重要意义。
1.3红线
建筑、道路和桥梁等的控制线。建筑红线,指城市规划管理中,控制城市道路两侧沿街建筑物或构筑物靠临街面的界线,任何临街建筑物或构筑物不得超过建筑红线。道路(桥梁)红线是城市道路(桥梁)用地的规划控制线。
2优化组织滨水地区的蓝、绿、红线
2.1传统的蓝、绿、红线组织模式
纵观几十年来中国城市的发展,我国的许多城市在滨水开发中,对于蓝、绿、红线组织几乎都形成了一个共同的模式和特征,那就是――蓝、绿、红线平行布置。形成了较为固定的河流水域―沿河绿化―道路―建筑带状布局的模式,这几乎成了解决滨水地区用地布局的“万能公式”。
在早期城市发展的初期,在工业社会,尤其是河流以水运交通职能为主的背景下,这种布局模式有其合理性。但是,随着城市的发展,人类进入生态社会之后,河流特别是城市中心区河流的水运职能逐渐减弱甚至丧失,而河流水域的生活休闲、景观职能得到重视和发展。原本传统单一的按照蓝、绿、红线平行开发的模式已经不再适应滨水地区多元化发展的趋势;不分地段性质,严格依据控制性详细规划在蓝、绿、红控制线范围内进行建设的平面化开发模式也不能满足水资源多样化利用的需求。
2.2蓝、绿、红线的优化组织模式
因此,重新审视传统的滨水地区蓝、绿、红线平行开发模式,我们有必要从现代社会和生态社会滨水地区的建设目标出发,对这三种控制线进行优化组合,重点是增加滨水地区布局的灵活性,以促进水滨土地的综合利用效益,并最终提升城市滨水地段的整体空间形态。
表1蓝、绿、红线优化组织模式一览表
3合肥市环城公园简介及蓝、绿、红线组织现状
3.1环城公园简介
环城公园,是在原围绕合肥老城一周的旧城墙基础上修建成的多功能、开放式公园,全长8.7公里,占地137.6公顷。东西向穿城而过的主干道长江路把环城公园分成“南环城”、“北环城”两部分。环城河现由环城公园分为包河景区、环东景区、环北景区、琥珀潭景区、西山景区、银河景区共六个景区。
截至2006年合肥市园林局统计数据显示,合肥市环城公园绿地总面积79.0hm2,水面面积37.7hm2。据研究,环城公园拥有的城市森林面积为42.5hm2,乔木密度达到651株/hm2,生物量126.94t/hm2,超过安徽省森林的平均生物量,已成为典型的城市森林群落。
环城公园包围中心城区约5.2hm2,其一侧为环城水系,以环带状的形式构成城市中心的绿色廊道。合肥环城公园发展的绿线范围,基本上是以水为中心,两侧为陆地,总宽度在百米以上,全境地形起伏,水面开阔,富于变化。林木在宏观上已形成一定的林野气势和自然风貌。
3.2环城公园蓝、绿、红线组织现状
环城公园在蓝、绿、红线优化组织方面,已经进行了一定的尝试并取得了不错的实际效果,包公祠和浮庄以及清风阁等就是很好的成功案例.具体针对本文提出的优化组织模式,对环城公园现状分析如下:
环城公园具有的优化组织类型:01-绿线红线独立于蓝线之中;02-红线超越蓝线布置;03-绿地中局部点缀红线布置;06-绿线局部临(道路)红线布置;11-道路(广场)红线临蓝线布置;12-蓝线贯穿于绿线红线之间.
环城公园不具有的优化组织类型:04-红线跨越蓝线布置;05-(道路)红线紧临蓝线布置;07-绿线(道路)红线立体布置;08-绿线与红线立体布置;09-建筑红线与桥梁红线的重合立体布置;10-建筑红线与道路红线的立体交错布置。
4合肥市环城公园蓝、绿、红线优化组织展望
4.1环城公园蓝、绿、红线优化组织应加强水街空间的形成
水街空间,通常能显示出其独特的魅力,从而给人留下特殊的印象,尤其对优化滨水空间更具有其特殊的意义.环城公园目前的水街空间特征不是很突出,有待进一步加强.水街的类型模式一般无外乎以下三种模式:(1)一河两街;(2)一河一街;(3)有河无街.苏州平江历史街区河流沿线就是一个成功的典型案例,就通过三种不同的断面交替互换、灵活组合,形成了自由多变的水巷空间。
4.2环城公园蓝、绿、红线优化组织可考虑各线之间的立体交错布置
通常在考虑蓝、绿、红线的布置时,我们通常只注重了它们之间的平面布置方式,而忽略了它们之间的立体布置方式.在这一点上,合肥市环城公园也应该予以一定的考虑和加强.例
通常在考虑蓝、绿、红线的布置时,我们通常只注重了它们之间的平面布置方式,而忽略了它们之间的立体布置方式.在这一点上,合肥市环城公园也应该予以一定的考虑和加强.如模式04的跨河建筑形式以及模式08的将原有生硬的河堤改造为上下均有出口的开敞滨水商铺的建筑形式等,都值得我们进行有益的尝试和探索。
5结语
合肥市环城公园的建设始于上世纪50年代,1984年全面展开,环绕老城区的绿带造就了城市“翡翠项链”的美誉,1986年被国家建设部评为全国优秀设计、优质工程一等奖。而在合肥市现代化跨越式快速发展的今天,我们探讨蓝、绿、红线的优化组织模式有着其重要而深远的意义.主要表现在以下几个方面:(1)充分利用了滨水生态资源,并将其滨水空间形式多样化和效益最大化;(2)将提高城市公共服务设施的服务和运营水平,改善了合肥市人居环境质量;(3)在合肥城市快速发展的同时,将有力的改造老城区,激发老城区的活力(4)环城公园本身就是合肥的一张“城市名片”,蓝、绿、红线的优化组织将为合肥更新这张城市名片,并打造城市多道亮丽的风景线!
参考文献
[1]杨春侠,卢济威,充分利用生态资源,优化组织滨水地区蓝、绿、红线[J].城市规划学刊,2008,(5).
[2]杨春侠.城市跨河形态与设计[M].南京:东南大学出版社,2006.
关键词：管网布置高速公路优化设计多工况
ABSTRACTWiththehelpoftheirrealengineeringexperiencesandthedesignmethodsofexpresswayinmetropolises，theauthorspresenttheexpresswaytheoryandmultipleloadcontrolforlayoutandoptimaldesignsofwatersupplynetworksystems.Theycompiledonesoftware.Thepaperpresentsanexampleandarealexpendedwatersupplynetworkengineering，800，000m3perday＇sflowofYellowRiversourcesofTaiyuan，Shanxiprovince.Theresearchresultsevincethatwiththenewtheoryandmethod，wecandesignthewatersupplynetworkstomatchtherequirementsofthefuture，avoidthebrokenofroadinconstruction，saveinvestmentandhavegoodhydraulicconditions.
Keywords:networks，Expressway，Optimaldesign，Mutipleload，Watersupply
一、概述
随着社会的发展，我国人口的城市化比例越来越高，各城市的工业产值不断提高，从而使城市供水日趋紧张，不但对水量的需求越来越大，对水质的要求也越来越高。目前，大多数城市的用水率已进入“S”增长的加速上升期[1]，水已成为制约许多城市迅速发展的关键因素之一。城市供水部门已认识到供水的重要性，都已开始实施大规模的引水工程，如引黄工程等。目前开始实施国家“十五”计划，各城市的引水工程大多已进入水厂建设阶段，从而使管网配套工程显得尤为迫切。
给水管网工程投资巨大，管线埋藏于地下，从而使资金浪费、供水不合理等问题不易曝露，存在的隐患较多。为了彻底消除这些不合理因素，必须在管网规划和设计阶段，进行合理的规划和优化设计，并进行系统的现状、近期和远期的水力模拟校核，以期能达到设计最优化的目的。
本文提出给水管网优化设计的高速公路理论，利用计算机软件加以实现[2]，并通过太原市黄河水源80万米3/日的管网扩建工程加以验证。结果表明，这一方法可适用于大中型城市的管网扩建工程。
二、给水管网多工况优化设计的高速公路理论分析
1、给水管网优化设计的高速公路理论分析
给水管网规划、定线是管网设计的初始阶段，其布置的合理与否直接关系到供水运行的合理与否及水泵扬程的设置。在管网规划和布置中存在的主要问题是，当城市的发展重心、投资方向、城市规划，或供水规模发生变化时，按常规方法所设计的管网，由于无法解决优化及对条件变化适应性的矛盾，使设计、管理及施工部门常常处于被动的“修补”地位，从而出现道路的多次“开膛破肚”，造成大量的破坏和人工及资源的浪费。出现这一现象的根本原因，在于设计人员自始止终的下意识里就存在对管网系统“修修补补”的固有设计思路，没有从宏观及方法上加以拓展。
我们都知道，高速内环或外环道路，可以大幅度地提高一个城市的交通运输能力，其投资/效益比是相当高的。高速环线之所以能够提高运输能力，主要原因是提高了车速。基于这一思路，我们提出给水管网设计的高速公路理论，反映到管网的规划及定线上，可以从以下几个方面加以考虑：
1)对中小型城市，选择一条纵向上可布置双管的“主干线”或形成“内环线”，如果是主干线，则尽量使干线到左右两侧边缘的距离相近；如果是内环线，则使环线到外侧边缘的距离与到环中心的距离相近。对大型城市，可以考虑建立双环线或“中”字线。
2)在环线上，使环线只与干管相连，不与支管相连，这样在水力上可以减小局部水头损失的影响，在技术上可以避免大口径管线与小口径管线的连接，节省投资。在环线上之所以要尽量避免局部水头损失，其原因在于，环线的管径比较大，流速也大，按照hf=ξV2/2g，ξ=(0.1～1.5)+(0.03～0.49)[3]，如果取ξ=1.0，v=2.0，则hf=0.2米，也就是说，每接一条管子，则存在0.2米的水头损失，这样对下游的影响较大。
3)水流从环线上下来后，通过支管连接到用户，这时可使这些支管尽量缩小，满足最小水压的要求即可。其原因是，城市供水的快速增长主要来自于城市规模的不断扩大和新增工业、企业的发展，而在市区内，由于人口和工业布局的相对稳定，用水量的变化比较小。
通过高速公路理论进行管网布置的特点是，在环线建设时，尽量考虑到远期用水量的增长，使之满足远期的供水要求，而无需考虑远期供水的方向，从而避免由于供水重心的变化而造成的管网的大变动，使管网的适应范围更广。通过算例证明，应用高速公路理论所设计的管网，其投资同采用常规布置并进行管网优化的方法相近。
2、给水管网多工况优化计算
所谓多工况优化计算，就是在优化过程中，同时考虑到最大用水时、事故时、消防时、最大转输时等各种可能出现的供水工况，使所设计的管网系统同时满足多种工况的供水要求[]1，4，5，6]。
1)目标函数
管网的目标函数是通过年费用折算值来表示:
L:供水工况数；S:水泵台数；e:电费(元/KWh);Qij:水泵i在供水情况j下的供水量(l/s);Hij:水泵i在供水情况j下的供水扬程(米);Tij:水泵i在供水情况j下的运行时间占全年时间的百分数；ηij:水泵i在供水情况j下的运行效率；p:管段数；Ckn相对应于管径的每米管线在n区的投资(元/米)；Lkn对应于管径的管线在n区的长度(米)；y:贴现率；t:项目计算期(年)。
2)约束条件
(1)节点方程约束
AH=B
其中A为线性化系数矩阵，H为各个节点的水压：H=[H1，H2，H3，…，Hn]T;
B为各节点的节点流量，对于非水源节点，bi=qi;对于水源节点，bi=1050Hr;
B=[b1，b2，…，bn]T
(2)节点水压约束
Hij≥Hrij，i:节点号;j:供水情况；Hr:节点的最低要求水头；
(3)管径范围约束
Di={D1i，D2i，…，Ddi}，i:管段链号；d:标准管径个数。
(4)节点流量约束
qi={q1i，q2i，…，qui}，i:节点号；u:供水工况数。
(5)水泵流量-扬程约束
水泵扬程使之在已输入的水泵特性曲线上运行，偏离高效区或离开这一曲线，则认为必须修改条件或更换水泵。
H=H0+aQ+bQ2，H0：水泵静扬程(米)；a，b:系数；
(6)水源水量约束
，s:水源数；n:节点数；
三、太原市80万米3/日给水管网扩建工程
1、现状分析和基础资料
太原市是山西省的省府所在地。太原市地处小盆地地带，世世代代以地下水作为取水水源。但自八十年代以来，由于受北方干旱气候的影响以及工业生产的迅速增长，地下水资源超量开采严重，地下水位逐渐下降，已严重影响到人民的日常生活和工业生产的发展。为此，太原市决定黄河引水，以解决严重的缺水问题。
对黄河水源引水工程，分为三期实施，一期供水量为40万米3/日，二期供水量为80万米3/日，三期供水量为190万米3/日。管网规划设计的原则是，在充分利用现有管线系统的基础上，进行管网系统的扩建设计，以80万米3/日为优化目标，并进行40万米3/日的校核，再在80万米3/日的基础上，扩建成190万米3/日的供水规模。
2、规划方案
黄河水源呼延水厂出水水位标高为844.0米，太原市区平均地面标高为800.0米左右，可资用水头44米左右，西侧最高点地面标高840.0米，东侧最高点为858.0米。为了充分利用现有水头，并以节约能量为目的，管网系统分为三个区，即重力供水中心区、东部加压区和西山加压区。中心区按三期分别实施；东部加压区按照城市发展规划，分为两期实施，即第二期和第三期；西部加压区在第一期和第二期利用现有管网系统，只进行第三期的管网扩建。为此，我们按照太原市城市发展的规划目标，进行实地堪察、用水量调查和现状分析，并采用常规规划法和高速公路规划法，对规模为80万米3/日和190万米3/日的供水量，分别提出三个管网布置方案，即二期的常规布置方案、内环高速公路布置方案和外环高速公路布置方案，三期的常规布置方案、“中”字高速公路布置方案和内外环高速公路布置方案，并对常规布置方案采用标准优化法进行优化计算，对高速公路布置方案采用多工况优化技术进行优化计算。如图为所推荐的“中”字高速公路布置方案(粗虚线为高速主干线)。
3、优化计算及结果分析
按照太原市当地的材料价格指标、施工及破路费用，得到优化计算所需的综合经济指标，如表1所示。表1太原市1997年管线综合价格指标管径(mm)200300400500600700800900价格(元/m)627.81143.81210.91473.11771.12080.52442.32824.8管径(mm)10001200140016001800200022002400价格(元/m)3187.64258.35201.06303.77801.08800.410621.011499.9电费：0.35元/KWH；项目计算期：20年；投资收益率：5%；水泵效率：80%。
多工况优化计算的控制条件：
1)水压要求：在最大用水时，所有节点的最小自由水压，除大网东侧二个最不利节点满足12.0米外，其余节点均要满足20.0米，并且60%以上的节点压力要满足28.0米的要求；在消防时，所有节点均要满足消防要求10.0米。
2)流量要求：最大用水时的流量按高日高时设计；事故时的流量为最大用水时的70%，消防时是在最大时流量的基础上，对重力供水区增加4个流量为100L/S的消防点，对东部加压区增加二个40L/S的消防点，对西部加压区增加二个35L/S的消防点。
对高速公路布置方案，我们应用软件系统，采用多工况控制优化技术进行优化设计计算，其优化结果完全满足各节点在不同工况下的流量和压力要求，其优化结论如表2～5所示。
表2一期40万米3/日优化计算结果40万米3/日中心区内环布置
中心区外环布置
总投资(万元)54219.70349382.672年折算值(万元)4433.3244049.028运行费用(万元)82.59486.435管线总长度(KM)173.627163.200平均管径(mm)923.444907.255其中新铺管线:总长度(KM)105.28097.962平均管径(mm)1249.6491230.437表3二期80万米3/日优化计算结果80万米3/日中心区内环布置
中心区外环布置
东部加压区总投资(万元)54788.06656309.7037896.238年折算值(万元)4488.1804609.875920.640运行费用(万元)91.84491.439287.026管线总长度(KM)198.568196.06654.844平均管径895.259926.029577.300其中新铺管线:总长度(KM)96.06899.06042.247平均管径(mm)1370.2721389.357615.432表4三期190万米3/日优化计算结果190万米3/日中心区“中”布置
中心区内外环布置
东部加压区西部加压区总投资(万元)55650.29752853.004349.9773686.143年折算值(万元)4465.5244241.062366.617570.631运行费用(万元)338.534274.845管线总长度(KM)245.176246.06257.22024.553平均管径(mm)1187.8861183.769574.091574.995其中新铺管线:总长度(KM)73.25368.5252.37619.686平均管径(mm)1706.1701717.410500.000612.022表5优化计算结果经济分析总投资(万元)
年费用折算值(万元/年)
年运行费用(万元/年)
内环布置方案：一期(40万吨/日)54219.7034433.32482.594外环布置方案：一期(40万吨/日)49382.6724049.02886.435内环布置方案：二期(80万吨/日)12150.7441546.127653.715二期小计66370.447外环布置方案：二期(80万吨/日)18509.4122052.118653.310二期小计67892.084“中”布置方案：三期(190万吨/日)56000.2744832.141613.379三期总计122370.721内外环布置方案：三期(190万吨/日)53202.9814607.679613.379三期总计121095.065
通过对优化结果的投资、水力条件、运行管理、施工方便程度等方面进行综合分析，我们推荐第二期的内环高速公路布置方案和第三期的“中”字高速公路布置布置方案为可实施方案。四、结论
本文提出给水管网的高速公路布置理论，采用示例和实际工程相结合的方法进行验证，并得出计算机软件完全适应于进行大型给水管网系统的多工况控制优化设计的结论。
应用给水管网系统的高速公路布置理论和软件系统，使人们完全用一个全新的观念进行管网系统的规划和设计，从而可以避免在供水规模和供水重心发生变化的情况下，所出现的对现有管网系统进行大范围改造的问题。尤其对于大中型城市的多水源供水系统，管网的高速公路布置方案，更显示出其特有的优越性。
参考文献
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4.王荣和，顾国维，延时模拟技术在给水管网优化调度中的应用，《给水排水》，Vol.23，No.9，1997:pp.8-13.
5.吴学伟，给水管网状态估计及多目标直接优化调度研究，哈尔滨建筑大学博士论文，1996.11
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7.ShamirU.，WaterDistributionSystemsAnalysis，ASCE，HY.1，1968:pp.219-234.
关键词：联系测量激光铅垂仪测角误差
中国是世界上矿产资源较丰富的国家之一，随着我国地下采矿近几年来的迅猛发展。矿井逐渐的发展成大采深、高地压、长走向的条件。在此情况下，矿井测量中测量精度控制与优化逐渐成为地下开采过程中的一个主要的环节。正如在矿井贯通过程中，在井巷开挖之前，围岩均会处于一种自然平衡的状态，但是在巷道的开挖过程中由于破坏了一部分围岩导致了围岩原有的天然应力平衡产生的破坏了，从而可能产生了周围岩层的应力重新分布导致部分围岩出现应力集中现象，围岩在应力水平一定的情况下发生了蠕变现象。在这种情况下巷道的底板及边帮都产生了位移，这就使布置在巷道顶底板及两帮的各类测点随着巷道的蠕变而发生偏移，偏移量随着时间的增长而增大。矿井测点所测量出来的数据就越不可靠，由于矿井中的围岩在巷道开采中的蠕变现象从而导致测点不精确的现象。此类现象多发生于矿井测量过程中，增加了测量工作的难度[1]。所以由上面所述的情况来看，只有通过改善测量方法、优化矿井测量方案、妥善利用计算机辅助方法等方式提高矿井测量的测量精度，从而达到对矿井测量精度的控制与优化目的。
1制定与优化联系测量的具体方案
要做好矿井测量过程中对测量精度控制与优化，首要的工作就是做好将矿区地面平面坐标和高程系统传递到井下的测量工作，此工作在矿井测量中称作联系测量。这样才会对将来测量出的数据精度进行有效的、有目的的控制。在此情况下对于矿井测量工作中的联系测量的开始阶段，必须编制与优化联系测量技术方案。从而解决矿山的联系测量出现精度差、效率低等不良现象。现阶段矿井联系测量阶段施工中常会用到一井定向测量。此方法通常分为地面测量和井下测量两个部分，具体做法为在待测量井筒内悬挂两根钢丝绳，将钢丝的首端牢牢的固定在井口的上方，末端自由悬挂一个重锤自至定向水平。带此项工作完成后，进行地面测量工作。在近井点部位按照导线测量的方式通过经纬仪测量两根钢丝所在的地面坐标的位置以及两个钢丝的确定点连线的方位角。通过在井下选定一个定向水平结合两钢丝测量坐标以及对应点连线的方位角、连接三角形角度和距离等观测值，按照导线测量的计算方法，求出由井下起始的导线点的地面标和起始导线边的方位角。由此可以通过测量事先井筒上下一致的目的。其量边误差为■，其中ma代表量边误差；?渍为每边丈量次数；?自为算术平均数与实际值之差[2]。可见通过精度计算，这种方法的误差相对较大。经过现代科技的发展，在工程实践中可以运用激光的特性来优化与控制测量的精度。部分矿山已经在竖井施工中运用了激光铅垂仪。这个仪器是专门为垂直定向而设计的，其基本工作原理与钢丝法一井定向相似。但是这种方法可以改变由于井下通风致使钢丝摆动而引起定向测量过程中的较大误差，并且可以改善在钢丝较长的情况下钢丝不停地摆动需要增设很多附属设备的缺点。
此仪器的测量偷点步骤为：①将激光仪的接收板放置在距离井筒壁3-10m处的临时支撑架上；②将两个激光铅垂仪置置于井底中，向井上的接收板发射激光进行投点。③将激光铅垂仪定时的旋转120°，并且记录每旋转120°时在接收板上的投点位置。记录投点后取其中较精确的三点，将其组成的三角形的内切圆中心确定为投点最终位置。④利用投点连接所形成的三角形进行坐标与起始方位的计算。当这种技术进行测量时激光铅垂仪必须要事先进行水准管整平工作，否则会导致仪器不平整，从而导致测量出现较大的误差。目前我国矿山常用的激光铅垂仪的长水准器角值大多数是20″/2mm，根据这个指标我们可以准确的求出弧形水准管对应的半径R：■，其中l与?兹为水准管分划l毫米所对应的圆心角?兹。有此公式求得弧形水准管对应的半径R。由于在整平仪器时人眼会出现最小分辨率为0.1mm的误差，所水准管的误差最小也为0.1mm，则圆心角?兹可以求出：?兹＝（0.1/1000）/R，从而就可以求出由于整平工作所引起的误差为：m激=?兹×（R+H+h），其中H为井筒深度；h为接收板到地面的距离。根据工程实际中的运算这种方法的测量误差一般为0.006~0.009之间，远远小于传统测量方案。
2井下测量的控制与优化方法
井下测量的控制与优化方案主要包括平面和高程控制测量两部分的内容。平面测量控制主要是对经纬仪导线的误差控制，高程测量误差控制主要是对水准和三角高程的误差进行有效控制。井下经纬仪导线的误差是由于在利用经纬仪测量过程中测角和量边存在着一定的误差，从而导致了井下经纬仪导线测量的误差产生。这些情况所导致的误差可以分为测角误差和量边误差，但是在实际的测量工作中引起测量精度误差的主要因素是测角误差。所以准确的控制测角误差就可以对误差精度进行有效的控制与优化。
其误差来源是[3]：①仪器误差，也就是由于仪器本身在制造过程中所造成的不可避免的误差；②测角方法误差，这种情况是由于瞄准和读数方法不正确所导致的误差；③外界条件所引起的误差。
由于井下的条件相对较恶劣通风、照明、矿尘、井下温度等因素都有可能会导致测量精度相对较低的后果。通过工程经验计算可以求得井下经纬仪测垂直角的误差通常为：■，其中mc为瞄准所产生的误差；me为读数估算所产生的误差；mr为竖盘水准管居中所产生的误差；n为测回观测垂直角的次数。由此可以看出测角误差影响范围广因素多。为了更好的优化与控制测量精度，就需要不断的将经纬仪替更新为全站仪，这种仪器除了要人工进行瞄准工作以外，其他工作都可以用仪器自行完成。这大大的减少了测量误差，调高了测量精度。实践证明当利用测距精度为±（3+9qqm・s）mm、测角精度在±2级以上的全站仪进行单程测量的情况下，测量精度可以达到4级水准，从而满足了井下水准测量精度要求。
3计算机辅助对矿井测量精度优化
随着计算机辅助运用到工程的每一个角落，矿井测量精度的控制与优化也离不开计算机辅助。现阶段主要运用CAD强大的绘图功能来辅助井下巷道测量中的导线、施工放样线的设计与标定工作。利用传统方法反算导线点的坐标，逐个求出导线点与设计中心线的距离，然后再将其进行井下的标定，此方法在工作当中不可避免的会产生偶然误差，所以通过测量各个点位的控制坐标将其输入CAD图形中[4]，测量距离。这样会大大减少工作强度，同时优化了测量的精度。
参考文献：
[1]罗志清.《测量学》经纬仪的测量方法和精度[M].云南大学出版社，2009.
[2]李宏森.联系三角形测量在隧道竖井中的应用[J].工程建设与管理，2009，3（6）:21-33.
[3]张国良.《矿山测量学》井下经纬仪的测角精度分析和测量方法，中国矿业大学出版社发行科..
关键词：区域供水优化调度数学模型新技术
Abstract:Developmentoftheappropriateregionalwatersupplymodeltosimulatemultiplewatersupplysystem,willbeabletothegreatestdegreeofreductioninwatersupplycosts,andprovideeconomicbenefits.
Keyword：regionalwatersupply;optimalscheduling;mathematical;model;newtechnology
中图分类号：TV674文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）03-0020-02
1区域供水的基本概念
1.1问题的提出
水是人类生存和发展的重要物质基础，是生态环境的控制性要素，水资源的可持续利用是经济可持续发展的重要保障。我国水资源正面临少、脏、浑和生态失衡的态势，水资源短缺已成为制约我国经济社会可持续发展的重要因素。
水资源是十分重要、又很特殊的自然资源，为了促进城市发展，提高人民生活水平，保障人民生命财产安全，如何经济合理地开发、利用、保护水资源，如何选择以最低的基建投资和最少的经营管理费用，满足各用户用水要求，避免重复建设，是城市给水工程规划的主要任务。
区域供水是指水源相对集中、供水范围覆盖多个区域、管网连成一片的供水系统。这种供水系统优势在于合理利用水资源，形成规模效益，提高了系统的专业性、合理性、可靠性与经济性。
1.2区域供水的必要性
目前城镇供水供求矛盾日益突出，主要反映在水质、水量和规模经济效应3个方面。
随着工业的发展和居民生活水平的提高，大量排放的污、废水严重污染了地表水，同时，工业用水量和生活用水量也大幅增长，此外，由于近些年人们乱砍乱伐造成的水体流失，用水量的增加和可用水资源的逐年减少，迫使水厂必须从较远的地方取水，大大增加了建设投资。
因此，为了利用净水厂的规模经济效应，应以集中建厂、实施区域供水为宜。
2区域供水研究的内容及方法
2.1区域供水现状
一般市区的供水由市属自来水公司和部分建制镇的自来水厂承担，对此，需要调查各个地区的供水水厂供水能力、水厂取水水源、实际供水量、服务总人口、自来水普及率等。
2.2区域总体规划
现代区域供水规划作为城市整体规划的一部分，应符合城市发展的要求。规范的供水规划产生于最近的50年，最近的相关文献表明区域供水规划更加趋于区域性、综合性。综合的区域供水规划不但要满足一定区域的供水需求，还要考虑到土地利用、人口增长、环境影响等综合因素。同时，供水规划在一定程度上对一个城市或区域的未来发展也具有重大的影响[4-5]。
2.3管网水质保障
在出厂水水质达标的情况下，供水管网水质二次污染控制是水质安全保障的重要内容。管网水质变化的影响因素有水质稳定性、消毒方式、管网中水力条件、管网运行管理、管材等。
2.4分质供水
根据对分质供水对象的研究，潜在的分质供水种类可分为城市污水再生利用、工业原水利用、雨水利用和海水利用等。
（1）污水再生利用方案。污水再生利用主要为河流景观生态用水、绿化用水、工业用水、农业用水等。根据污水处理厂布局，可在各自污水处理厂内相应建设再生水厂，供给水厂附近用水。
（2）工业原水系统方案。工业原水供给必须具备这几个条件：用户有使用原水的需求，且在一定区域内形成需求的规模效应；水源能够满足水质、水量及供水保障率的要求；用水成本较使用净化水低。
（3）雨水利用方案。在多雨地区，可以考虑使用雨水作为中水水源，某些地方可以考虑雨水处理后作为生活饮用水源。
（4）海水利用方案。对于濒海地区，海水的利用可考虑作为临海工业园区企业工业冷却补水，以及海岛利用海水淡化和海水冲厕技术来补充海岛淡水的不足。其中工业冷却补水可结合工业门类，采用海水主流冷却技术或者海水循环冷却技术。
2.5区域供水优化方案
区域供水的供水范围和水量规模一般都较大，全面实施的工程量也很大，不仅需整合现有水厂，新建、扩建区域水厂，还需铺设大量管道和建造增压泵站，投资费用昂贵。因此，区域供水工程设计时，应根据城市总体规划和各乡镇的用水需求，实事求是地对供水范围、近远期用水量标准、管线布置形式等认真分析、深入研究、统筹规划，充分利用现有供水设施，近、远期结合，而首先着眼于近期，既满足于近期用水的需求，又要适应今后远期发展的可能。
2.6多城市的协同供水联合调度
由于区域水资源系统结构复杂，影响因素众多，各部门的用水矛盾突出，研究成果以多目标和大系统优化技术为主要研究手段，在可供水量和需水量确定的条件下，建立区域有限的水资源量在各分区和用水部门间的优化配置模型，求解模型得到水量优化配置方案。
对于建立区域供水模型，首先应考虑区域范围内各用水类型的划分。在MesseleZ.Ejeta和LarryW.Mays所著论文《区域供水规划及能力扩展模型》中，将用水类型包括市政用水、工业用水、水力发电用水、灌溉用水、畜牧场用水、休闲场所用水、水产业用水、环保用水还有补给水，然而，一般考虑的水资源有径流、地下水、降水、跨地区调水、回流水、排水。模型中用到的各种方程如下：
连续性方程
一个地区被划分为I个区域，划分的依据是该区域是否有至少一个导流或者回流。在每个区域里，有J个考虑因素。这种方法能够逐个区域地模拟整个地区。
为了改进连续性方程，就是通常所说的质量守恒方程，我们随机选取一个区域i,考虑跟区域i有关的所有可能的水流和有导流或回流的点。方程表示如下：
其中：Qrkji――从区域k中的需求点j到区域i的回流量（k/=i）
Qskji――从区域k中的需求点j到区域i的回流水的渗流损失（k/=i）
Qdij――从区域到需求点j的转向流，j表示需水点（i=1,2,....,I;j=1,2,....J)
Qdsi――i区域下游末端的流量，也就是在区域i流入引水点的径流，在这里叫做节点
Qusi――区域i上游末端的流量
n―一回流在排入主水道之前流经的最大区域数量
加上地区内上游下游末端的回流的边界条件，方程适用于所有区域。对于每个需求点，可以有如下的连续性方程。
其中：Qsij――区域i内到达节点j的沿途渗流损失
Qpij――区域i供给节点j的水量
Qlij――区域i内节点j的耗水量
同时，在各个区域，有如下连续性方程：
其中：Qbi――向区域i的调水量
Qppti――流入区域i的降雨
Qsi――区域i内的径流渗流损失
水质方程
区域供水中一个典型的水质参数是总溶解性固体（TDS）。我们以此参数作为例子改进水质方程，通常，我们可能会考虑多个参数，但这些水质方程的形式是类似的。
区域i中水的导流点的约束表达如下：
其中：Crkji――在Qrkji中的水质参数
Cdsi――在Qdsi中的水质参数
Cwi――在Qdij中的加权水质参数
假设完全混合条件下，流出节点的水质不变（Yangetal，1999)。那么，下列等式在区域i的导流点也成立。
定义Cwij为区域i内任意需水点j的加权TDS浓度，需水点j的约束条件为：
我们可以得到每个区域的类似的入流方程
假设在区域中TDS的浓度变化为线性的，平均的TDS浓度用来计算渗流损失。
径流调节
每个区域都可能有导流和泵站供水，每个区域也有可能存在到另一区域的回流水。但是，这不是实际情况，因为，一个区域的需求点不可能与另一区域的相等。引入取0或者1的参数，来管理每段管线的流量。当管线中没有流量是，参数取0；否则取1。唯一的例外，入流Qusi和Qdsi不需要这个参数，因为这是参数值总是1。使用这个参数在做敏感性分析时有好处，可以通过开启或者关闭所有不确定的设备来优化模型。
令Kdij为Qdij的参数，Kpij为Qpij，以此类推。那么，以上的连续性方程和水质方程可修改为：
额外的约束条件
除了质量平衡约束，还有考虑自然的和资源的约束。费用支出限制了泵站抽水的量。环境法规要求任何地点的TDS的水平应低于某一值。这些约束条件可以表示为：
其中：A――常数
B――常数或者泵抽水的量
C――常数或者供水中的质量参数
C（KpijQpij）――区域i中需求点j的泵的费用
目标函数
目标函数可以表示为水源在各个需水点的分配所获得的利润、成本以及由每个用户水质差所造成的损失的线性组合。我们定义P（Qdij，Qpij）为供水的利润函数（包括地表水和地下水），C（Qdij，Qpij）为成本函数，D（Cdij，Cpij）=D（Cwij）为损失，目标函数表示为净利润Z的最大值[14]：
随着社会的进步以及城市化的发展，按行政区域划分的供水模式终将不能满足人们的需求，在城市集中的区域发展多城市的协同供水可以极大地节约供水成本和基建费用。
为了实现多城市的协同供水，首先应将一个城市的供水管网与周边乡镇的小规模的供水管网联网，将乡镇小的水厂改为增压泵站。进而将城市边缘的供水管网与其他城市的供水管网联网。多城市协同供水涉及到多个水厂的联合调度，应设计好优化调度的方案，保证各水厂出水水质的统一。
2.6.1不同水库群联结方式及其特点
在水库群之间、水库与用水户之间，由于其水源补给与调剂关系、用水户与水源之间对应关系的不同，可以将水库群联结方式分为：串联方式、并联方式和混联方式[15]。
串联方式：天然入流同步性较好，上游水库的调节作用改变下游水库的入流过程。在供水方面，只有上游水库才能补充下游水库用水户需水要求。
并联方式：天然同步入流同步性较差，水文补偿调节作用明显。在供水方面，当有共同供水目标时才能发挥互相补充的作用。
混联方式：发挥入流组合的多样性，水资源调蓄能力更明显。在供水方面，有共同供水目标时，供水效益明显。
2.6.2水库群优化调度的结构模型
利用大系统分解协调技术和线性规划相结合的方法建立水库群优化调度模型，提出了2层2级结构的递阶模型[16]。
图中Mi为第i个子系统t时段的协调变量；f(Mi)为第i个子系统t时段的协调变量反馈给总体协调层的目标函数。
第1级，根据水库与用户联结关系划分的供需子系统。每个供需子系统包括水库（群）系统、输水系统及用水户系统。本级采用模拟模型将总系统下达的供水量进行模拟计算，并返回相应的目标函数值（弃水量）。
第2级，整个水库群系统。把这一级作为整个系统的平衡协调和决策级。按大系统递阶分析的关联预估原理，协调级预估各子系统的供水量，并将其分配给各子系统，各子系统按第1级模型进行模拟计算，并将求得的解（弃水量）反馈到第2级，按整个系统的优化目标修正各子系统的需水量，直到达到目标最优化（弃水量最小）为止。
2.6.3水库群优化调度的数学模型
（1）子系统数学模型
考虑到系统优化的主要目标是提高供水能力，因此将弃水量最小作为子系统优化调度的目标[17]。由于各子系统的功能（供水为主要目标）较相似，因此采用统一的数学模型，对于第i个子系统建立目标函数。
式中：mi为总系统下达给子系统i的需水量；qs(j,t)为j水库t时段弃水量；n为i子系统中水库个数。
约束条件包括水量平衡约束、水库蓄水量约束、工程供水能力约束、非负约束等。
当子系统内某时段出现多个水库能同时满足某一用水户需水时，从满足水资源需求量的角度来说，无论哪个水库供水至需水户，只要总量满足即可。但是，对于各水库的运行结果，由于不同水库当前蓄水状况及下时段的来水情况不同，则存在优先使用哪个水库的水资源问题。为确定供水优先顺序，可引进控制变量。
式中:vkong(j,t)为j水库t时刻空库容；q(j,t+1)为j水库第t+1时段的来水量。
α越小表明面临时段的产生弃水的可能性越大,应优先取用该水库的水资源。
（2）总系统数学模型
将整个水库群作为系统的第2层即大系统协调级，这一级主要解决全系统总的需水量在各子系统间的最优分配问题。
大系统总的优化目标与子系统优化目标一致，为全系统弃水量最小，函数表达式为：
式中:mi为子系统i需水量；n为子系统个数。
约束条件有：
1)总需水量约束：各子系统需水量之和等于总系统需水量。
式中:xs为总系统需水量。
2)需水量约束：各子系统需水量不大于子系统供水能力。
3)非负约束。
3优化调度系统中的新技术
给水管网优化设计计算、水力与水质模拟、管网优化调度、信息化和智能化运行管理及信息网络构成了当前给水管网新理论与新技术研究和发展领域，以信息技术和智能化、自动化控制为目标，运用PLC、SCADA和GIS技术，构成了完整的节约能量、节省人工、减少漏损、保护水质等现代科技管理系统，形成了给水管网运行管理和优化调度领域高新技术产业方向。应用计算机技术提高给水系统管理和运行的水平越来越受到国内给水企业的普遍重视。[21]
3.1目前给水调度系统中应用的技术
3.1.1SCADA系统
SCADA系统对于供水行业来说已遍及各个领域。从泵房、加药间到管网的监测点，甚至可以用于多个水厂的联合调度，在供水系统中具有重要的作用。SCADA系统的功能和特点包括：
（1）集中管理，分散控制。包括就地手工控制，即通过控制箱的控制按钮进行控制；分站PLC控制，用各地的PLC分站对各站的情况进行控制，在中央控制室有故障时可以进行控制；中央控制室集中控制，对泵站、水厂以及供水管网进行综合控制。
（2）通讯能力强，系统的可扩张性和开放性强，具有丰富的画面显示功能，具有报警和保护安全处理功能，可以自动进行报表处理及远程控制；具有强大的系统组态功能，可以进行数据库的管理，绘出各个监测点的运行曲线，驱动大型模拟屏的显示。
（3）SCADA系统适用于大型系统的管理与调度，在较小的区域应用使得问题复杂化，且实际应用并不现实。所以它与别的调控方法一起使用会得到更好的效果。
SCADA的出现使得网络在供水企业内部以及供水企业之间、供水企业与其他行业之间的网络通信成为现实，在供水行业的运转效率上是个大的突破。
3.1.2EPANET
EPANET是对城市给水管网进行仿真模拟的软件，用于计算和模拟有压管网中水压和水质变化。该模型可以模拟管道内的流态、节点的压力、水箱的水位，以及管网在不同时间段的余氯浓度。在实际应用中，可以根据已经监测的管段对整个管网进行动态模拟，对水质及水压做出正确的估计，对水厂的加药量做出合理的判断。
3.1.3GIS
GIS（GeographicInformationSystem，地理信息系统）是20世纪60年代中期开始发展起来的新技术，是集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学和管理科学及相关学科等为一体的新兴边缘学科，它不但成功地应用于测绘、制图、资源和环境等领域，而且已成为城市规划、公共设施管理、工程建设等的重要工具。
3.1.4遗传算法
遗传算法是基于生物进化机制的全局性概率搜索算法，它抽象于生物体的进化过程，通过全面模拟自然选择和遗传机制，形成具有“生成和检验”特征的搜索算法，最初由美国HolladJohnH教授提出。
遗传算法是一种扩展性能极强的算法，可以利用所需解决问题的有关信息，通过对各种选择模式、遗传算子的修正和改进，对特定问题进行求解。将遗传算法应用于城市给水环状管网优化调度，具体步骤为：
（1）利用水力条件来对若干组管径值组合的合理性进行判断，得出问题域。
（2）定义管径优化问题的目标函数，确定求解变量的定义域，选择适当的编码格式，表示优化问题的解。
对于环状给水管网优化设计，以管网的经济性为求解的目标函数，即：
minZ(D)=ΣC(Di)Li
式中，Z(D)――管网费用函数；
C(D)――与管段管径D有关的费用系数；
L――管网管段长度；
i――管段编号。
按照遗传算法的基本实现技术的要求，在应用中可将管网优化的求解变量管段管径值表示成一串数据或数组的形式，即编码。依据标准管径数量的多少，通常可以将管段标准管径值用一个3位或4位的二进制字符串代替（亦可采用其他编码方式），然后根据管网管段数，组成若干位的二进制字符串来表示求解变量，形成优化问题的一个染色体。
3.2有待发展的技术
3.2.1ANSYS技术在给水管网中的应用
有限元分析系统ANSYS（AnalysisSystem）可以对各种物理场量进行分析，是目前世界范围内唯一能够融结构、热、电磁、流体、声学等于一体进行有限元分析的分析软件。
对于供水行业来说，漏损是个最重要的问题，漏损的原因比较多，但是主要的原因是管道的受压导致漏损。所以，要研究管道受压漏损的情况，需要对管流进行层流分析、湍流分析以及外部受压分析，而ANSYS是一种可以全面模拟的软件，它可以进行内流和外流分析，管道结构的动力分析，在管网设计与维护中都将会起到重要的作用。
3.2.2Kalman滤波理论在给水管网中的应用
现在，Kalman滤波理论已经应用于长输管道的漏点定位，在这个基础上经过适当的数学模型加工，可以用于给水管网中漏点的监测。
具体过程是：将管道流动的过渡流模型转化为状态空间模型的描述，以管线沿程流量、压强水头为状态变量，管道进口压力和出口流量视做非线性动态系统的控制输入，进口流量和出口压力观测序列构成系统的测量向量。线性化非线性模型，用扩展的Kalman滤波器结合双曲偏微分方程特征线数值解法估计泄漏尺寸与位置，并模拟出管道流体的压力流量过程及其沿管道的分布。在长距离输气与输油管道中，这个模型已经实际应用验证是很好的，表明此法模拟的管道流动状态很快收敛到稳定状态，并且泄漏尺寸估计与真实值相当吻合。因此引入扩展的Kalman滤波能够提高过渡流模拟管道非定常流动的准确性和跟踪能力。
3.3先进技术的有机结合
目前，自动化和网络化已经成为各大生产部门的共同特点，对于供水行业来说，不同的技术在应用中起到不同的作用。几种新技术的联合应用可以极大地提升通过图形和系统调度的功能。例如：
（1）ANSYS与AUTOCAD两种软件的结合，使得在设计中可以更好地考虑到管道的受力作用，提高给水管网的可靠性和预见性。
（2）SCADA系统与Kalman理论以及BP神经网络相结合，可以在总体上把握漏损的情况，在最小的停水区域内对给水管道进行检修和补漏。
（3）GIS与GPS相结合，可以在调度室内外对管道、阀门进行定位、检修，最大限度地减少损失。
4结束语
区域供水是城市化进程中的重要部分，是市政供水行业未来发展的趋势。通过整合区域内的资源、经济，形成多城市协同供水联合调度的局面，使一个区域的供水得到根本性的保障，最终形成区域一体化的发展模式。
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