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DAnCE 4 Water--为水起舞:基于实际场景的水敏性城市设计模型

北极星水处理网  来源:IWA国际水协会    2018/4/13 14:03:37  我要投稿  
所属频道: 水处理  关键词:水资源系统 水资源管理 水环境

北极星水处理网讯:目前许多水量模型中都有一个假设,认为虽然降水等特征值是变动的,然而对一个整体而言,降水总量是稳定态的。如果没有这个假设,那么很多我们现在运用的模型都不再适用。虽然在研究中会设定一些常量,但是在现实中变化却是水资源管理中永恒不变的主题,一直以来人们都在探索如何应对动态变化,实现水环境的可持续发展。Paul Milly、Julio Betancourt等于2008年在著名期刊《Science》上发表了论文《Stationarity Is Dead:Whither Water Management?》,这篇经典文章的作者们认为基础设施的建设应该把更多的外部因素考虑在内。就城市环境而言,与非平稳性相关的驱动因素包括气候变迁、社会经济变化以及最重要的--土地利用的变化。灵活的基础设施设计能通过逐步引入替代方案,更好地应对城市水资源系统运行条件的改变。这些替代方案大多是分散式的、基于自然的方案。应对长期规划和灵活基建概念带来的复杂性,我们需要可靠和精妙的整合式的城市水模型。澳大利亚和奥地利的研究者以澳大利亚墨尔本为研究对象,对他们开发的一个水模型进行验证,他们的研究成果发表在2017年12月的IWA期刊《Water Research》上。

项目背景

尽管大家都认同水模型需要将城市与其水基础设施作为相互连结的系统来考虑,这些关联的功能性描述依然处于早期发展阶段,这个总体系统一般分割为两大子系统:生物物理系统(biophysical system,由城市发展和水基础设施组成)和社会系统(societal system)。

在这样的背景之下,欧盟著名的第七科研框架计划(7th Framework Programme)曾拨款1000万欧元,召集35个合作伙伴,开设了一个为期4年的研究项目,目的是为全球各地的水资源系统找到更具弹性的战略来应对不断变化的环境。

这个项目涵盖了水系统的许多方面,包括学术、实践和技术等,并将7个任务范围写进了项目计划中。其中一个子项目叫“Prepared enabling Change”,他们邀请澳大利亚莫纳什大学(Monash University)和奥地利因斯布鲁克大学(Innsbruck University)参与其中,开发一个基于实际场景的水管理工具,来解决城市基础设施的动态变化问题,以此积极应对水系统中社会和环境变化的驱动因素。

除了上述机构的学者,这个项目还得到了墨尔本水务(Melbourne Water)的工程师参与,他们将这个项目命名为是Dynamic Adaptation for Enabling City Evolution for Water,简称"DAnCE 4 Water",颇有“为水起舞”的含义。


研究方法

对城市水管理长期变迁的模型搭建需要将基础设施、城市发展和社会体系三个紧密相联的子系统都考虑在内。这个模型要像一个网络,通过一个数据库作指挥中心,使信息能随时在各系统间传递。


▲ 图1. DAnCE4Water模型的总框架

这个模型的关键模块包括:

社会变化模块 (STM-Societal TransitionsModul)

城市发展模块 (UDM-Urban Development Module)

生物物理模块 (BPM- Bio-physical module)

上述三个模块都有已开发的模型,这个研究的亮点在于将这些既有模块进行整合,并提供相关环境条件的场景,例如水资源的动力学、气象情况、人口变化和土地利用模式。这些信息以“场景“的形式作为输入模块连接到指挥中心,通过先进的路径设置去分析、汇报和展示模拟结果。开发者的目的是通过这个框架使用户能探索在几十年的时间段内政策和管理措施的未来场景和影响,在动态演变的环境去探索各种“What-if”场景的模拟结果,找到最具适应性和符合可持续发展思想的发展战略。他们将这种方法称为探索性建模,是对广泛未知行为和非平稳态系统的标准规划方法。


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