Динамический уровень воды: Как определить технические характеристики скважины

Содержание

Как определить технические характеристики скважины

Чтобы обеспечить качественную и постоянную подачу воды в помещение, кроме самой скважины нужно подобрать насос. Перед этим стоит определить некоторые характеристики скважины:

  • ее внутренний диаметр;
  • статический и динамический уровень;
  • глубину скважины;
  • дебит.

Если обустройством колодца занимаются мастера, то они в обязательном порядке передают вам его техпаспорт. Все необходимые технические характеристики скважины там прописаны.

Но если прошло уже много времени или скважину бурили самостоятельно, то каждый показатель не мешало бы проверить. Ведь старая скважина за время может заилиться, а если вы бурили ее сами, то возможно и не замеряли данные величины.

Насосы и трубы для скважин в нашем каталоге

Статический уровень скважины

Отрезок от поверхности грунта до постоянного водяного зеркала в колодце принято считать статическим уровнем.

Для измерения этого показателя стоит взять бечевку и привязать к ней цилиндрический пустотелый грузик.

Длина нитки должна соответствовать глубине шахты. Также понадобится измерительный прибор (рулетка). Перед началом проведения замеров в течение некоторого времени не стоит проводить забор воды, чтобы уровень в скважине был максимальным. Потом опускаем грузик пока он не ударится о водный пласт (вы услышите характерный звук).

В этот момент делаем отметку на нитке, вытаскиваем ее и замеряем рулеткой получившийся отрезок.

Динамический уровень скважины

Отрезок от поверхности грунта до минимального уровня воды в колодце называют динамическим уровнем. Чтобы его измерить, необходимо погружным насосом откачать воду из скважины. По мере убывания воды, насос нужно опускать все ниже и ниже.

Если вода перестала убывать в шахте — вы достигли минимального уровня. Далее стоит повторить уже описанные манипуляции с ниткой и грузиком. Полученные измерения — это и есть динамический уровень.

Статический и динамический уровни скважины

Дебит скважины

Эта характеристика показывает, сколько воды может дать скважина за определенный отрезок времени. Чтобы определить дебит нужно выкачать всю воду из скважины и измерить получившийся объем жидкости. Теперь необходимо засечь время пока скважина опять не наполнится водой. Считается, что если при работе мощным насосом уровень воды не сильно падает, значит вода пребывает быстро.

Дебит измеряется в следующих единицах — объем воды на единицу времени (л/мин, куб.м/час, куб.м/день). Чтобы проверить полна ли скважина, измерьте глубину уровня воды и сопоставьте со статистическим уровнем. Если показатели совпали — скважина наполнилась. Для чего этот показатель? Он позволяет правильно подобрать насос по производительности. Например, сильно мощное устройство быстро будет осушать колодец и работать вхолостую, что спровоцирует его поломку и выход из строя.

Отметка основания дна

Промежуток от поверхности до самого днища колодца называют точкой основания дна.

Простыми словами — это глубина скважины. Чтобы измерить эту величину нужно воспользоваться увесистым грузом и бечевкой. Груз подвешивают и опускают до дна, пока нить не ослабнет. По достижении дна на бечевке делают отметку и измеряют получившееся расстояние.

Как правило, стоит измерить только намочившуюся часть нити, так как сухая отвечает статическому уровню. Общая глубина колодца состоит из двух показателей: глубина до зеркала воды и от зеркала до непосредственно дна.

Скважина на дачном участке

Диаметр скважины

При подборе насоса имеет значение внутренний диаметр трубы, из которой выполнены стены скважины. Ведь нужно иметь возможность погрузить насос вниз, а при необходимости — извлечь его без затруднений. Теперь, зная все эти показатели, можно приступить к подбору насоса.

Нелишним будет записать эти показатели для своей скважины, чтобы назвать их нашему менеджеру. Так будет легче определиться с моделью насоса и сделать правильный выбор.

Динамический уровень воды в скважине

Основными характеристиками скважины, определяющими ее эксплуатационные показатели, являются:

– дебит;

– статический уровень воды;

– динамический уровень;

– диаметр скважины.

Рассмотрим, как они взаимоувязаны между собой и как влияют на динамический уровень. Для начала давайте поймем, что этот уровень характеризует. После бурения скважины, в ней устанавливается статический уровень воды, высота которого (или глубина относительно поверхности земли) определяется исключительно давлением в водоносном горизонте, на который пробурена скважина. То есть этот уровень не зависит ни от диаметра скважины, ни от каких-либо еще ее характеристик (см. статью «Статический уровень скважины»). Сразу скажем, что статический уровень – величина, несмотря на название, непостоянная. При большом потреблении воды из водоносного пласта, давление в нем, естественно, падает и статический уровень воды тоже падает. Также заметим, что если забора воды из скважины нет, ее дебит равен нулю – вода в нее из водоносного пласта не поступает, так как давление в скважине и в пласте одинаково.

Теперь в скважину опускают скважинный насос и начинают откачивать воду. Уровень воды в скважине начинает уменьшаться, и теперь столб воды в ней не уравновешивает давление в водоносном горизонте. В скважину начинает поступать вода. Чем ниже столб воды в скважине, тем сильнее в нее поступает вода. В определенный момент времени, объем поступающей за единицу времени воды  в скважину сравнивается с объемом откачиваемой воды, то есть с производительностью насоса. С этого времени уровень воды в скважине не изменяется. Вот этот уровень и называется динамическим уровнем воды. То есть это уровень, установившейся в скважине после длительной работы насоса или уровень, при котором объем поступающей в скважину воды сравнивается с объемом выкачиваемой воды. По ходу сразу несколько замечаний:

1.      Динамический уровень для насосов разной производительности  – разный!

2.      Интенсивность уменьшения уровня воды в скважине, помимо производительности насоса, зависит и от ее диаметра (ведь объем откачиваемой за единицу времени воды определяется как произведение площади скважины на длину, на которую опустилась вода).

То есть чем больший диаметр скважины, тем ближе к поверхности находится динамический уровень.

3.      Поступление воды в скважину из водоносного слоя при установившемся уровне – это не есть дебит скважины.  Дебит – это максимальное количество воды, которое может поступить в скважину, то есть когда уровень воды опустился до дна скважины.

На что влияет динамический уровень в скважине

На глубину погружения насоса.  Понятно, что он должен быть установлен ниже этого уровня. Причем рекомендуется опускать на 1-1,5 метра ниже уровня, чтобы столб воды над насосом продавливал ее до рабочего колеса, ведь скважинный насос не самовсасывающий.  Также заметим, что, так как динамический уровень зависит от статического (ведь он от него и начинает опускаться), то при опускании последнего опускается и он. Этот обычно происходит летом, когда наблюдается большой водозабор из водоносного слоя.

  Это обстоятельство, как минимум необходимо учитывать, страхуя себе дополнительной глубиной погружения насоса. Но лучше скважину оборудовать датчиками сухого хода, которые выключат насос, если уровень воды упадет до критического уровня. Работа скважинного насоса без воды недопустима, так как нарушится режим отвода от него тепла и его подшипники попросту расплавятся.

Как определяется динамический уровень в скважине

Его должна определить компания, производящая буровые работы, и записать значение в паспорт скважины (см. статью «Паспорт скважины»).  Определяется  он следующим образом. В скважину опускается насос и им откачивают воду в течение получаса (насос должен работать примерно на 50% своей производительности). Далее измеряется расстояние до зеркала воды. Это и есть динамический уровень (предварительно измеряется расстояние до зеркала воды до откачки насоса, то есть статический уровень).

Если разница между этими уровнями превышает 1 м, то производительность насоса следует уменьшать до тех пор, пока эта разница не станет меньше метра. Оптимально, когда производительность насоса на 15-20% меньше дебита скважины.

Динамический и статический уровень воды в скважине

Уровень воды в скважине нужно измерять в момент проектирования водоснабжения жилого помещения. От уровня воды зависит выбор необходимого оборудования. В этой статье разберемся с показателями, которые зависят от  уровня воды в скважинах, и как их правильно рассчитывать.

Динамический и статический уровень воды

После бурения водяной столб устанавливается на нужной отметке. Подъем воды всегда зависит от разницы давления. В недрах земли давление очень мощное — вода заполняет все трещины и пустоты внутри породы.

Когда буровое оборудование уничтожает верхний слой, то давление снижается. По законам физики жидкость поднимается вверх в зону пониженного давления. На определенной отметке разница давлений стабилизируется и приходит в норму. Там образуется статическое зеркало.

В Подмосковье практически отсутствуют скважины, где статическое зеркало располагается вблизи дна. Когда давление внутри породы очень сильное, вода достигает поверхности. Так происходит самоизлив скважины.

Если из скважины откачивают воду, то уровень жидкости снижается. Во время откачки измеряют динамическую глубину. По многим исследованиям, разница между двумя показателями связана с продуктивностью. Чем больше воды используется, тем меньше разница между этими значениями.

Источником живительной влаги для колодцев служат грунтовые воды. Они могут содержать опасные металлы, удобрения, органические отходы. Бывают колодцы, вода из которых используется только для технических целей.

Техпаспорт скважины

Техпаспорт — это официальный документ, который буровая компания выдает заказчику. Он оформляется после завершения работ по бурению на воду. Это документ, в котором перечислены главные параметры скважины. В техпаспорте, как правило, имеются следующие данные:

  1. Расстояние до дна шахты.
  2. Статический и динамический показатели.
  3. Продуктивность скважины.
  4. Диаметр обсадной колонны.
  5. Характеристики разреза почвы.
  6. Результаты химического анализа.
  7. Параметры насосной станции.
  8. Инструкция по использованию системы.

Документ составляется в свободной форме. У каждой буровой компании свой шаблон. Паспорт должен храниться в надежном месте. Указанная в нем информация будет полезной для замены оборудования, ремонта и ликвидации скважины.

Технология измерения показателей скважины

Статический уровень воды измерить достаточно легко. Для этого нужен длинный шнур и грузило. Замер можно производить через 1-1,5 часа после бурения или завершения откачки. Влажная часть веревки покажет расстояние до дна, а сухая — дистанцию до статического зеркала.

Буровые компании могут применять более «продвинутые» способы замеров:

  1. Гидростатические датчики.
  2. Скважинный уровнемер.

При откачке уровень воды уменьшается, не достигая дна. На некоторой отметке падение заканчивается. Это динамический уровень воды в скважине. Его высота будет меняться при изменении скорости откачки. Измерять динамический показатель необходимо не ранее, чем через полчаса после включения насоса. Если произвести замеры раньше, то результат будет с большой погрешностью.

У артезианской скважины разница между статическим и динамическим уровнем не превышает метра. Если динамический уровень меньше, чем статический, на 1 метр и более, то потребуется замена насоса.

Можно ли измерить показатели самому?

Когда вы обращались к специалистам для того, чтобы осуществить бурение скважины на воду, то вам должны были выдать техпаспорт. Если этого документа у вас нет, то можно измерить уровень воды в скважине собственноручно. Для этого необходимо подготовить линейку, насос и шнур с грузилом.

Для выявления статического уровня, заглушите насос. Подождите не менее 60 минут. Опустите вниз веревку с грузилом. Вытащите ее обратно и измерьте глубину сухой части.

Для определения динамического уровня, насос необходимо включить. Опять выждать 1 час и повторить процедуру. Аккуратнее! Услышав громкие звуки, сразу отключите насос. Шум при работе говорит о сухом ходе. Работа на сухую послужит причиной поломки мотора.

При самостоятельных измерениях могут случаться ошибки. Также есть вероятность нечаянно уронить в ствол шнур с грузилом или насос. А это, в свою очередь, приведет к ремонту, который обойдется «в копеечку». Знающие люди рекомендуют обращаться в проверенную буровую компанию, чтобы получить расчет и оформить техпаспорт официально.

Как правильно измерить отдачу водяного источника?

Дебит — это объем жидкости, который горизонт дает за единицу времени. Принято измерять его в литрах или кубометрах за час. На эффективность работы скважины влияют следующие показатели:

  1. Тип водоносного слоя: песчаный или артезианский.
  2. Потребление жидкости из выбранного горизонта.
  3. Залегание водоносного слоя: чем глубже, тем выше отдача.

Средний дебит артезианских источников в Московской области: от 3000 до 5000 литров за час. Первый песок дает 500-1000 литров за час. Песчаник (глубокий песок) может давать до 2500 литров за час.

Чтобы рассчитать удельный дебит, используют следующую формулу: делим производительность насоса на разницу между двумя уровнями. Для расчета настоящего дебита необходимо умножить полученное число на значение статического уровня. Вот такая арифметика!

Правила подбора и монтажа насосной станции

Насосная станция необходима для подъема жидкости на поверхность. Для песчаных и артезианских скважин используют погружные модели. Поверхностные модели не поднимают жидкость с глубины более 8 метров. Погружные модели можно спускать на глубину более 100 метров.

Погружные модели монтируются ниже статического зеркала. Корпус прибора опускают в толщу жидкости. Воздух не проникает в систему водоснабжения жилого помещения. Установка насосной станции требует опытных рук и мастерства. При неграмотной установке прибор может упасть и заклинить в стволе.

Для выбора модели необходимо рассчитать нужный напор и расход воды. Эти два параметра указаны в типоразмерах изделий. При заказе подключения водоснабжения в доме под ключ подбором и установкой оборудования будет заниматься буровая компания.

Заключение

Статический уровень воды — это расстояние от земли до поверхности жидкости. Он измеряется при выключенном насосе. Динамический уровень — это глубина водного зеркала при включенном оборудовании. Обе характеристики могут изменяться при использовании системы.

Рекомендовано снимать показания уровня воды раз в 3-5 лет. И лучше обращаться для этого к настоящим профессионалам!

 

Уровень воды в скважине

Уровень воды в скважине

Вы стали счастливым обладателем скважины на воду. Но учитывайте то что скважина это не просто отверстие в земле, а сложное гидротехническое сооружение, следовательно обладает своими техническими характеристиками, которые нужно периодически контролировать. Основными параметрами любой скважины на воду являются глубина, дебит, статический и динамический уровни скважины. Все эти показатели обычно фиксируются буровым мастером и заносятся в основополагающий документ — паспорт скважины на воду.

Если с дебитом и глубиной скважины все более-менее ясно то понятия статический и динамический уровень часто ставят в тупик владельцев загородных домов и дач. Для чего нужно знать эти цифры и как их правильно применять — давайте рассмотрим поподробнее.

Статический уровень скважины на воду — это та глубина от земной поверхности или нуля на которой находится водяное зеркало в скважине в спокойном состоянии. т.е. когда насос выключен. Иначе его еще называют пьезометрическим уровнем. Это очень ценный и важный показатель, недаром существует специальная служба гидромониторинга которая постоянно замеряет статический уровень воды в специально пробуренных наблюдательных скважинах по всей территории Тюменской области. На основании этих данных в дальнейшем ведется учет запасов подземных вод.

В неглубоких песчаных скважинах статический уровень чаще всего совпадает с уровнем грунтовых вод (УГВ). Многие владельцы скважин часто задают вопрос — почему вода в скважине стоит на расстоянии 1-2 метра от поверхности земли или вровень с поверхностью? Не связано ли это с тем что в скважину попадает верховодка с поверхности почвы? Разрешить такой вопрос помогает простой эксперимент — при откачке воды и понижении уровня внутри обсадной трубы понижения уровня в незасыпанном затрубном пространстве не происходит — следовательно перетока нет.

В неглубоких песчаных скважинах уровень воды совпадает с УГВ по той простой причине что горизонт УГВ и скважинный безнапорный горизонт гидравлически связаны друг с другом. Это вовсе не означает что химический состав воды в них одинаков и вся грязь с поверхности попадает в скважину — это совсем не так. Чаще всего связь горизонтов происходит в крупных чащах естественных водоемов, в Тюмени это оз. Андреевское, оз Липовое, русло и старицы реки Туры и другие крупные озера — они являются своеобразными «окнами» в водоупорном слое, в итоге объединяют между собой два горизонта — скважинный и колодезную верховодку и начинает действовать правило сообщающихся сосудов, т.е. уровень воды в скважине совпадет с уровнем близлежащего водоема в 90% случаев плюс-минус пару метров.

Конечно существуют еще так называемые подпорные грунтовые воды когда уровень искусственно завышен из-за рельефа местности или низкой скорости разгрузки пластов но в Тюмени такие встречаются довольно редко.

Динамический уровень воды в скважине — это уровень воды при работающем насосе. Измеряется также в метрах от поверхности земли, обычно фиксируется в паспорте скважины. Причем необходимо учитывать что для каждого насоса динамический уровень будет разный, в зависимости от производительности. Это тоже достаточно важный показатель, и его необходимо знать чтобы выбрать оптимальную высоту подвешивания скважинного насоса. Но как померить уровень если в скважине опущен работающий насос и трубопровод с кабелем к нему?

Уровень воды в скважине замеряется с помощью нехитрого приспособления которое легко изготовить буквально «на коленке». Принцип достаточно прост — берется кусок трубки с заглушенным верхним концом и опускается в скважину на шпагате или мерной ленте. При касании трубкой зеркала воды слышен отчетливый громкий шлепок, поэтому инструмент называют шлепалкой или лягушкой. Самый простой вариант изготовления шлепалки — взять кусок ПНД или другой пластиковой трубы длиной 10-15 см, забить в один конец короткую деревянную заглушку-чопик и вкрутить в нее саморез для крепления шпагата. По бокам чопик также зафиксировать короткими саморезами

Методика измерения динамического уровня воды в скважине очень проста. Включается насос, опускается «шлепалка» и периодическим подергиванием на 20-30 см проверяется зеркало, при необходимости шпагат вытравливается. Как только зеркало перестает опускаться значит динамический уровень для этого насоса достигнут. После этого шпагат привязывается и продолжается откачка скважины в течении получаса или часа, с периодической проверкой зеркала. Если уровень воды не опускается или опускается незначительно то динамический уровень установился. Можно поднимать шпагат и измерять его длину погруженную в скважину — это и есть динамический уровень вашего источника воды.

Зная статический и динамический уровень а также производительность насоса можно легко подсчитать дебит скважины. К примеру насос с подачей 1 куб в час дает разницу между статическим и динамическим уровнем скважины в 5 метров. Если столб воды в скважине составляет 16-18 метров то фактический ее дебит составит примерно 16/5 = 3 кубических метра в час. или 200 литров на метр — это так называемый удельный дебит. Учитывая то что не рекомендуется опускать динамический уровень ниже 2/3 от общей высоты водяного столба в скважине то эксплуатационный дебит составит 2-2.2 куба в час.

Следует учитывать что динамический и статический уровень не являются постоянными величинами — в связи с сезонными колебаниями они могут изменяться, к примеру статический уровень как и УГВ опускается в засушливые периоды.

Статический и динамический уровень воды в скважине

Знание уровня воды в скважине (УВС) требуется для вычисления ее дебета и подбора подходящего насосного оборудования. Существует два типа этого параметра:

  • статический (СУВС),
  • динамический (ДУВС).

Они характеризуют различные, но в некоторой степени взаимосвязанные явления. Поэтому и способы, как определить уровень воды в скважине в зависимости от его типа также несколько отличаются.

По истечении определенного времени (нескольких часов) после того как буровые работы завершены и произведена прокачка, вода в скважинном стволе поднимается на высоту, которая в дальнейшем остается практически неизменной. В этом случае расстояние между поверхностями воды и грунта – это статический уровень воды в скважине. Его величина пропорциональна давлению водного столба, заполняющего внутреннее пространство ствола, которое уравновешивает давление в питающем водоносном пласте. В результате возникновения такого равновесного состояния и прекращается подъем и снижение УВС.

ДУВС зависит не только от давления в водоносном пласте, но и от мощности обслуживающего песчаную скважину насоса. Численно ДУВС равняется расстоянию между поверхностями воды и грунта при одинаковых значениях ее оттока и притока. Это равенство устанавливается, когда дебет скважины становится эквивалентным производительности насоса.

Важной характеристикой скважины является и разность между СУВС и ДУВС – ее численное значение пропорционально дебету источника водоснабжения. Если вычисленная разница менее 1-го метра, то такой источник водоснабжения относят к категории высокопроизводительного.

Как определить уровень воды в скважине?

Определение СУВС выполняется после нескольких часов ее бездействия. А вот в динамическом режиме замер уровня воды в скважине делается следующим образом:

  1. В скважину погружается насос так, чтобы он полностью скрылся под водой.

  2. Насос включается и работает до момента, пока не окажется выше УВС.

  3. Затем он снова опускается так, чтобы полностью скрыться под водой и все повторяется с шага 2.

Если вода больше не убывает, то текущий УВС и является динамическим для насоса данной производительности. Чтобы скважина функционировала бесперебойно, насос окончательно закрепляется на 2 м ниже ДУВС.

Статический и динамический уровни воды в скважине: что это такое

Один из вариантов водоснабжения частного дома в пригороде это устройство скважины для питьевой воды. Однако, помимо бурения и установки обсадной трубы, ее нужно правильно рассчитать.

Для этого нужно знать статический и динамический уровень воды в скважине. Эти параметры необходимы чтобы правильно определить ее производительность и подобрать мощность оборудования.

Почему нужно знать характеристики скважины

Цель, с которой делается любая скважина – это водоснабжение частного дома. Однако нужно понимать, что запасы воды в источнике не бесконечны. Поэтому при расчете системы водопровода и планировании точек потребления, нужно на что-то ориентироваться.

Вода из источника откачивается насосом и идет в водопровод, а в источник она попадает из водоносных слоев. И если сделать неверные расчеты, то можно столкнуться с ситуацией, когда потребность будет превышать производительность.

Основная характеристика – это ее дебет. Но, чтобы правильно его рассчитать, нужно определить статический и динамический уровень воды в скважине.

Вообще, если бурение делалось через фирму, она должна предоставить паспорт на работы. А в нем указываются все основные характеристики. Но, если его нет, это не страшно. На самом деле, в этом нет ничего сложного и все измерения, без проблем проводятся самостоятельно.

Статический уровень

Этот показатель определяет высоту водяного столба в спокойном состоянии. Т.е. в тот момент, когда не производится откачка насосом.

При этом важно понимать, что на него влияют внешние факторы. Особенно это актуально, при не глубоком источнике:

  • время года – весной и осенью, статический уровень воды в скважине поднимется. Это происходит из-за того, что верхний водоносный слой насыщается влагой;
  • погода – при засухе, он опустится.

Также, оказывает влияние количество скважин, расположенных по соседству. Если они питаются из одних и тех же слоев – он будет периодически меняться.

Динамический уровень

Еще одна важная характеристика – это динамический уровень скважины. Он определяет характеристики воды в обсадной трубе во время работы насоса.

Когда происходит водозабор, водяной столб будет опускаться. Но, в какой-то момент, он должен стабилизироваться на определенной отметке. Это происходит благодаря тому, что происходит постоянное пополнение водой из водоносных слоев.

А т.к. при откачке давление столба падает, оно будет выравниваться за счет внутрипластового. Здесь важно понимать, что динамический уровень напрямую зависит от мощности насоса.

Например:

  • если его производительность маленькая, динамический показатель может быть равен статическому;
  • а если большая – он вполне может осушить источник.

Поэтому оборудование следует подбирать исходя из характеристик источника. Кроме того, это показатель определяет глубину установки погружного насоса. Т.к. он должен располагаться ниже отметки.

Как определить статический показатель

Статический уровень скважины определяется довольно просто. Для этого не нужно быть большим специалистом и обладать специфическим оборудованием. Понадобится лишь длинная веревка с грузом.

Есть определенные правила для проведения замеров:

  • нельзя делать измерения сразу же после выключения насоса. В идеале, должно пройти около суток – за это время водяной столб полностью выровняется;
  • лучшее время для измерения – весна;

Кроме того, не желательно проводить работы после обильных дождей. Т.к. грунтовые воды поднимаются, а это окажет влияние на показатели источника.

Как измерить:

  • приготовить длинную веревку с грузом на конце
  • опустить ее в обсадную колонну;
  • аккуратно спускать ее вниз, пока груз не достигнет дна;
  • сделать на веревке метку на уровне грунта;
  • достать ее назад.

Теперь нужно определить длину от окончания мокрого участка до сделанной метки – это и будет статический показатель.

Как определить динамический показатель

Эта характеристика определяется несколько сложнее. Но, тем не менее, при самостоятельном измерении, сложностей возникнуть не должно.

Технология:

  • необходимо включить насос и подождать около часа;
  • при этом нужно контролировать высоту водяного столба. Самый простой способ – это взять веревку и привязать к ней грузик;
  • теперь, при работающем насосе, веревка опускается в обсадную трубу. Как только груз коснется воды – должен быть слышен всплеск;
  • на веревке ставится метка на высоте грунта;
  • замеры делаются до тех пор, пока водяной столб в обсадной колонне не стабилизируется.

При низком дебете, может возникать ситуация, когда источник быстро осушается. В этом случае придется подыскать менее мощный насос. А вообще, его рекомендуемая мощность составляет 60-70% от дебета.

Вообще, по правилам, нужно измерять динамический уровень два раза. При этом используется разная производительность насоса. Это нужно для правильных расчетов.

Теперь, зная эти характеристики, можно определить производительность источника.

Характеристики работы скважины

Между значениями дебета и динамического уровня, есть определенная связь:

Динамический уровень Производительность Работа скважины
Находится на уровне установки насоса Очень низкая Явные проблемы – возможно загрязнение
Уменьшение с некоторым интервалом Не меняется Влияние погоды, либо источников, расположенных поблизости
Постоянное уменьшение Идет на спад Сигнал о загрязнении
Уменьшается малыми темпами Та же Возможно истощение водоносных слоев

Таким образом, важно следить за состоянием скважины и понимать, что это важно. Т.к. если обратить внимание на сигналы о загрязнении колонны, можно обойтись простыми решениями. А вообще, рекомендуемая частота замеров показателей – 1 раз в 2 года. Это позволит держать ситуацию под контролем.

Подбор скважинного насоса

     После  организации собственной скважины приходится столкнуться со сложной проблемой – как выбрать насос из множества производителей и характеристик . Прежде чем отправиться в магазин, необходимо детально изучить представленные на рынке насосы и ответить на несколько вопросов, которые станут ключевыми в процессе выбора оптимального решения для обеспечения водоснабжения вашего дома или дачи. Выбранный насос должен обеспечить бесперебойную подачу воды для вашего дома в нужном объёме. Чтобы не ошибиться в выборе, нужно точно определить следующие параметры вашей системы водоснабжения:

  • Расстояние от дома до скважины

  •  уровень воды (динамический и статический)

  • пиковое потребление воды куб.м/час.

 Это основные, но далеко не все параметры, которые мы будем использовать в нашем расчете.

 

Технические характеристики

  Сразу хочется заметить, что в данной статье мы даже не рассматриваем возможность установки погружного вибронасоса. Такие устройства хорошо подходят для временного использования в дачных условиях. Однако как постоянный механизм водоснабжения в домах такой насос не рекомендуется использовать по двум основным причинам:

  • во-первых, такой насос очень быстро вызовет заполнение скважины песком и выход её из строя;

  • во-вторых, мощности подачи насоса не хватит для забора воды из нескольких источников.

Не подойдут также для водоснабжения дома и поверхностные модели насосов, ведь максимальная глубина скважины для такого насоса ограничена 8 метрами. Применить такие агрегаты можно разве что для наполнения емкостей, поливки огорода и летнего душа.

 

  Для определения статического уровня воды можете использовать простую веревку с прикрепленным грузом. Опустите её в скважину и вытащите. Уровень статического зеркала воды легко определить простым вычитанием из общей длины веревки длины промокшей её части.

   Динамический уровень воды – это уровень воды в скважине после продолжительного отбора воды. Для определения динамического уровня воды можете воспользоваться вибронасосом. Просто подключите его на несколько часов и идите заниматься своими делами, а после «прокачки» скважины повторите измерение уровня воды.

    Важной характеристикой при подборе насоса может стать дебит скважины, то есть «производительность скважины» за определенный период. Точно измерить этот параметр не удастся, но абсолютной точности нам и не потребуется. Для определения этого параметра мы должны определить время, за которое насос полностью выкачает воду из скважины и время, за которое уровень воды восстановится. Отношение второй величины к первой и называется дебетом скважины.

   Если пренебречь дебетом, то зачастую может оказаться, что купленный вами насос (особенно если брали с запасом) будет быстро выкачивать воду и начинать работать «на сухую», что, конечно же, не скажет на нем положительно.

  При выборе модели насоса также придется учесть диаметр скважины. В настоящее время стандартными трубами, которые используют в скважинах, являются трубы в 4 дюйма, но встречаются так же и 3-х дюймовые трубы. Покупка насоса под трубу в 3 дюйма может составить определенную трудность, так как такие модели редко встречаются в продаже. Поэтому при бурении скважины важно проследить, чтобы компания применяла именно стандартные четырехдюймовые трубы.

 

Расчет потребности воды

   Чтобы правильно подобрать насос, Вам необходимо определить количество воды, необходимое для Ваших нужд.

   Уровень бытового водопотребления в частных домах колеблется в значительной мере в зависимости от времени года. Например, в жаркие месяцы потребление воды увеличивается в 4-5 раз посравнению с другими месяцами года.

  Из опыта можно утверждать, что для обеспечения коттеджа с 6 точками водораздачи номинальная производительность насоса должна быть не менее 1,85 м3/час.

 

  Наконец, когда мы определили все необходимые параметры, вопрос о том, как выбрать насос для скважины, можно считать практически решенным. Осталось лишь произвести расчет требуемой мощности насоса. Для комфортного пользования водой насос должен обеспечивать давление в трубе в 2-3 атмосферы, т.е. избыточная мощность насоса должна составлять минимум 20 метров. Предположим, глубина погружения насоса составляет 15 метров, двухэтажное здание располагается на расстоянии 10 метров от скважины, а расчетные потери в насосе составят 3 метра. Порядок расчета мощности насоса будет таков:

15 м (глубина скважины) + 1 м (10 метров подачи воды по горизонтали равняются примерно 1 метру подачи по вертикали) + 5 м (примерная высота над уровнем земли раздаточных устройств воды на втором этаже) +25 м (избыточное давление для обеспечения напора) + 3 м (расчетные потери) = 49 м.

    Обратите внимание! При покупке насоса важно рассматривать только номинальные (средние) параметры его производительности. Выбор насоса по максимальным его параметрам почти гарантированно закончиться заменой устройства из-за недостаточной мощности.

 

Предлагаем Вам посмотреть видео по данной теме:

Динамическое управление уровнями | СТОВА

  1. ВВЕДЕНИЕ
  2. СВЯЗАННЫЕ ТЕМЫ И ФАКТЫ О ДЕЛЬТАХ
  3. СТРАТЕГИЯ МНОГОУРОВНЕВОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
  4. СХЕМА
  5. ТЕХНИЧЕСКАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
  6. УПРАВЛЕНИЕ
  7. ЗАТРАТЫ И ВЫГОДЫ
  8. ПРОЕКТЫ И АКТИВНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
  9. ПРОБЕЛЫ В ЗНАНИЯХ
  10. ОПЫТ

Введение

Статус: эта тема еще обсуждается

Динамическое управление уровнем воды включает прогнозирование условий на основе ранее определенных предварительных условий, касающихся границ уровня воды, как указано в Решении об уровне воды.Это упреждающая форма управления уровнем воды, которая постоянно учитывает текущую и ожидаемую ситуацию с грунтовыми водами. Вместо фиксированного уровня или нормального летнего и зимнего уровня уровень изменяется в пределах параметров, установленных в решении об уровне воды. Динамическое управление уровнем воды позволяет лучше адаптироваться к изменяющимся погодным условиям, уровням влажности почвы и колебаниям уровня грунтовых вод. При этом управление водными ресурсами может быть более точно приспособлено к сельскохозяйственным операциям.Он может применяться для обеспечения достаточного количества воды во время засухи (для предотвращения ущерба от засухи в сельском хозяйстве и оседания земель из-за деградации торфа) или по противоположным причинам, таким как сброс большего количества воды для предотвращения наводнений и для оптимизации сельскохозяйственных операций. Динамическое управление уровнем воды все еще находится в исследовательской среде.

‘В самом широком смысле слова управление уровнем – это подача и сброс воды с регулированием уровня воды в соответствии с использованием и назначением воды и почвы с соблюдением соответствующих требований к качеству. В самом строгом смысле слова управление уровнями заключается в управлении уровнем в водохранилищах и водотоках польдера посредством забора и сброса, при этом поддерживается фиксированный уровень воды. Существует существенная разница между различными формами управления уровнями и сферой их применения» (Hemel, 2007, стр. 7). На практике можно выделить следующие формы управления уровнем воды:  

Возможности динамического управления уровнями зависят от конкретных условий в области и, следовательно, различаются в зависимости от области.Применяется в зонах с контролируемым уровнем. Следует отметить, что в высокогорных Нидерландах в рамках решения на целевом уровне имеется больше возможностей для применения этой меры, чем в низинных районах Нидерландов и долинах ручьев.

Динамическое управление уровнем — это мера, которая может оказать положительное влияние на все типы почвы. Однако скорость, с которой уровень грунтовых вод реагирует на управление уровнем, различается: на плохо дренируемой почве (торф и глина) реакция обычно медленнее, чем на песчаной почве. В песчаной почве задержка действия меньше. С другой стороны, торфяные и глинистые участки обычно имеют больше канав, которые можно использовать для выполнения динамического контроля уровня, что уменьшает расстояние между изменением уровня и изменением уровня грунтовых вод, а вместе с этим и время отклика.

Динамический контроль уровня используется для лучшего учета меняющихся требований, предъявляемых к состоянию грунтовых вод различными функциями (например, сельское хозяйство или оседание грунта) в разное время года. Принимая во внимание текущие и будущие погодные условия, можно предотвратить наводнение или засуху, например, создав дополнительное хранилище для хранения пиковых осадков.Динамическое регулирование уровня предъявляет более высокие требования к пропускной способности системы управления водными ресурсами и менее подходит для природных объектов, так как применение приводит к более высокой динамике подачи и сброса воды и, как следствие, к потерям местной воды и большей потребности в подаче вода не местная.

Схема

Компоненты системы водоснабжения, важные с точки зрения управления динамическим уровнем, состоят из:

  • уровень грунтовых вод
  • Уровни водосливов и насосных станций (забор и сброс воды)
  • дренаж
  • погодные условия (метео)

Проведение динамического контроля уровня является мерой политики и включает в себя решение не контролировать летний и зимний уровни воды (сезонный уровень), а использовать текущие и/или ожидаемые условия.В протоколе указано, когда изменения уровня вступают в силу. Сеть мониторинга используется для того, чтобы быть в курсе текущей ситуации с грунтовыми водами, количественно оценивать последствия (впоследствии) и принимать решения об изменениях уровня воды. Оперативное развертывание модели помогает в определении текущей и будущей ситуации и предварительных оценках последствий изменений уровня воды.

Схема системы оперативного водоснабжения:

В этой системе динамическое управление уровнем используется для регулировки уровня воды в водосливах и насосных станциях (поверхностная вода) с целью воздействия на уровень грунтовых вод (зона насыщения). Уровень водослива или насосной станции представляет собой уровень воды, при котором насосная станция становится активной. Минимальный уровень – это уровень, ниже которого осуществляется предложение. Максимальный уровень – это уровень, выше которого происходит разрядка. Таким образом, управление уровнем воды заключается в корректировке максимального и/или минимального уровня водослива. Динамическое управление уровнем обеспечивает увеличение количества воды, которое необходимо сбрасывать и забирать (Боррен, 2010).

Требования состоят из:

  • водомерные трубы
  • регулируемые водосливы
  • Водозаборные/отводящие насосные станции
  • станции мониторинга осадков и испарения
  • Метод расчета или набор руководств по принятию решений, на основе которых текущая (и возможная ожидаемая) ситуация и желаемая ситуация используются для определения того, как должны быть установлены или отрегулированы насосные станции и водосливы
  • Если используются прогнозы погоды: метод расчета заключается в оценке ожидаемой ситуации в ближайшие несколько дней на основе текущей гидрологической ситуации.

Технические характеристики

Динамическое управление уровнем воды используется для предотвращения чрезмерного увлажнения или пересыхания определенных участков в течение длительного времени (в определенные периоды). Кроме того, целью может быть стремление смягчить оседание из-за деградации торфа (и оседания).

Целью динамического управления уровнем является воздействие на уровень грунтовых вод путем корректировки уровня поверхностных вод. Степень и скорость, с которой происходит регулировка уровня, зависит от многих факторов, таких как тип почвы, расстояние до канавы, наличие дренажа, текущий уровень воды, перепад давления между уровнем поверхностных вод и уровнем грунтовых вод, водопроницаемость, коэффициент накопления. и сопротивление проникновению.

Уровень подземных вод регулируется путем изменения уровня поверхностных вод. Осадки и испарение служат для оценки текущего и будущего уровня грунтовых вод. Процесс происходит следующим образом:

  1. измерение на месте (контрольная скважина)
  2. сеть мониторинга
  3. сбор данных
  4. корректировка данных для других данных (таких как погодные условия и, возможно, прогнозы погоды KNMI)
  5. решения относительно действий, которые необходимо предпринять на основе модели расчета или правил принятия решений
  6. контур обратной связи с управлением водосливами и насосными станциями для регулировки уровня воды.

Следует отметить, что подводный дренаж ускорит процесс (см. опыт).

Для определения эффекта динамического управления уровнем воды используются следующие параметры:

  • Впуск
  • Разрядка
  • Количество воды
  • Образцы почвы (укажите, например, состояние влажности в корневой зоне)
  • Уровень грунтовых вод (можно использовать измерительные скважины, чтобы убедиться, что вокруг канавы большое сопротивление, можно ли ожидать последующее капиллярное действие (критическое расстояние по оси z))
  • Уровень поверхностных вод
  • Осадки и испарение

Предварительные условия и вероятные места

Первым предварительным условием является то, что данная территория была обозначена как зона контроля уровня в водном плане соответствующей территории соответствующим советом по водным ресурсам.Кроме того, размеры отсеков уровня играют роль. Чем больше отсеки, тем лучше может быть реализована динамическая регулировка уровня. Часто отсеки делятся на небольшие сегменты, а некоторые подразделения находятся под контролем третьих лиц (законных или незаконных). Мера с большей вероятностью будет успешной, если существует четкая и быстрая взаимосвязь и взаимодействие между уровнями грунтовых и поверхностных вод. В этом случае динамическое управление уровнем будет иметь больший эффект, а возможности своевременного упреждения возрастут.

Управление

Управление динамическим уровнем является интенсивным (дорогим) и продолжает «компромисс» между интересами фермеров и природой. Для сельскохозяйственного использования предпочтительнее иметь как можно более низкий уровень воды весной и осенью, в то время как по экологическим причинам предпочтительнее влажная весна, а высокий уровень воды также помогает ограничить разрушение торфяных земель (круглый год, но обязательно летом), что требует максимально возможного уровня грунтовых вод.

Для обеспечения поддержки динамического контроля уровня очень важно, чтобы выгоды для фермеров и государственных органов были определены количественно.

Затраты и выгоды

Из-за более интенсивного использования насосных станций (больше забора и сброса) это увеличивает требования к доступной мощности системы в отношении подачи и отвода воды и необходимого мониторинга (управление и техническое обслуживание), поэтому это дорогостоящая мера. Кроме того, в подходящих местах мониторинговые скважины должны быть оборудованы телеметрией, чтобы можно было осуществлять мониторинг в режиме реального времени. Для выполнения управления на динамическом уровне требуется операционная система с непрерывно работающей моделью (инструменты моделирования), чтобы прогнозировать и прогнозировать условия.

Выгоды заключаются в повышении урожайности сельскохозяйственных культур и незначительном снижении оседания грунта, что приводит к снижению затрат на управление водными ресурсами, канализацию и содержание дорог. Если динамический контроль уровня сочетается с подводными дренами, оседание существенно уменьшится. Пока неясно, кто будет нести расходы по динамическому управлению уровнями.

Проекты и активные исследования

Полевой опыт на Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden (HDSR) показывает, что уровень грунтовых вод, безусловно, может быть повышен, но в рассматриваемом районе торфяников это происходит не за несколько дней или недель, а за 1-3 месяца (HDSR, 2011).Что касается уровня грунтовых вод и оседания, динамическое регулирование уровня, по-видимому, лучше работает в сочетании с подводным дренажем. Однако влияние динамического контроля уровня на уровень грунтовых вод (и, следовательно, также на ограничение оседания) незначительно, даже если протокол допускает существенное изменение уровня (например, запас в 35 см). Очень большой запас не может быть реализован на практике, и, кроме того, для проявления эффекта (изменения уровня грунтовых вод) требуется слишком много времени (HDSR, 2011). По этой причине HDSR считает, что «динамический контроль уровня» без подводного дренажа недостаточно эффективен как инструмент, влияющий на уровень грунтовых вод, или как инструмент ограничения оседания.

Программа «Дельта» включает текущие исследования комбинации динамического контроля уровня и подводных дренажей в Грут-Салланде. Комбинация с подводным дренированием особенно интересна на торфяниках, поскольку здесь эффект будет сильнее и быстрее. Компания Livestock Research завершила полевые испытания в Зегвельде по заказу провинциальных властей Утрехта, сосредоточив внимание на стратегии реализации динамического контроля уровня на уровне участка и влиянии подводных дренажей.Исходным моментом является то, что уровень воды поддерживается высоким круглый год и что с учетом эксплуатационной продуктивности происходит временное снижение при использовании участков. Наиболее важным результатом этого исследования является явное влияние подводных дрен на существенное повышение уровня грунтовых вод при использовании динамического контроля уровня на уровне участка (Ховинг и др., 2013). Совет по водным ресурсам Aa en Maas проводит эксперимент по индивидуальному управлению уровнем (см. опыт).

Тот же совет по воде выполняет управление уровнем 3.0 (Peilbeheer 3.0), в котором отрабатывается информационно-управляемое управление уровнями. Дистанционное зондирование предоставляет информацию о потребностях в воде и, в конечном итоге, может предоставить информацию о влажности почвы и вместе с другими источниками информации создать высокотехнологичную операционную систему для эффективного управления водными ресурсами. Спутниковые данные связаны с моделями подземных вод, что позволяет проверить применимость информации в полевых условиях (SAT-Water, 2013).

Кроме того, 9 советов по водным ресурсам объединили свои усилия и ежедневно закупают спутниковые данные об испарении, дефиците испарения, дефиците осадков/запасов и производстве биомассы (Verkerk et al, 2012).Эта информация используется для проверки того, можно ли разработать новую надстройку для управления на операционном уровне. Этот новый инструмент предназначен для создания более качественных измерений на месте, моделей подземных и поверхностных вод, ориентированных на управление уровнем воды в засушливые периоды, для менеджеров по уровню воды и фермеров.

Пробелы в знаниях

Еще предстоит изучить оперативные возможности управления водными ресурсами. Пока еще существует неопределенность в отношении временного горизонта прогнозирования для упреждающего выполнения динамического управления уровнем воды.

Схема сети мониторинга в отношении того, как часто и где измеряются уровни подземных вод, предлагает множество возможностей для улучшения. Помимо работы с уровнями грунтовых вод, стоит рассмотреть возможность расширения инструментов моделирования моделями роста сельскохозяйственных культур, чтобы можно было рассчитать влияние динамического управления уровнем на транспирацию, испарение и урожайность. Моделирование урожайности может показать, что динамическое регулирование уровня сделает возможным оптимальный рост урожая.Это облегчило бы мобилизацию фермеров для использования динамического контроля уровня. Оптимизация урожайности также предотвратит чрезмерное увлажнение профиля почвы в течение вегетационного периода и отсутствие накопления летних ливней, а это означает, что придется откачивать гораздо больше воды. Модель Waterpas (De Vos et al., 2006) представляет собой интегрированную модель в области почвы, гидрологии, роста травы и использования пастбищ, и расчеты производятся на ежедневной основе. В настоящее время это исключительно модель для расчета бюджета, а не модель оперативного расчета, однако движение в этом направлении наблюдается.

Другим аспектом, на который следует обратить внимание, является определение потребности в воде в расчете на площадь насосной станции и наличия воды (HDSR, 2011). Кроме того, следует провести исследование влияния забора и сброса неместной воды и долгосрочного качества воды в польдерах.

Опыт

Управление уровнями – изготовление на заказ
Интервью 27 июля 2011 г. с Джеком де Вилтом, Совет по водным ресурсам Aa en Maas

Совет по водным ресурсам Aa en Maas начал с индивидуального управления уровнем воды, чтобы найти эффективный метод сохранения грунтовых вод. Они хотят выяснить, увеличивает ли этот метод количество воды, доступной для использования в сельском хозяйстве в засушливые сезоны. Буфер в грунтовых водах создается за счет повышения уровня воды в начале сезона, чтобы в дальнейшем использовать ее для испарения урожая.

о производительности системы, но выводы местных заинтересованных сторон были исключительно положительными. По этой причине был начат административный процесс, в ходе которого ведутся дискуссии о том, следует ли проводить еще один пилотный проект или следует ли расширить действующую систему, включив в нее другие области.

Для получения дополнительной информации посетите веб-сайт Aa en Maas

Пробное управление динамическим уровнем воды (2008-2010)
Интервью 21 июня 2011 г. с Линдой Недерлоф, HDSR (Hooghemraadschap De Stichtse Rijnlanden).

На этом маршруте целью HDSR было использование динамического управления уровнем воды (в отличие от классических летних и зимних уровней воды) для решения ряда проблем:

  • повышение урожайности сельскохозяйственных культур и улучшение управляемости забором и сбросом поверхностных вод на территории
  • уменьшение просадки
  • улучшение качества поверхностных вод
  • возможности повышения, чтобы воспользоваться преимуществами меняющихся погодных условий и меняющегося уровня воды

Ожидание, что ведение сельскохозяйственного бизнеса выиграет от внедрения динамического управления уровнем воды, не оправдалось. Влияние динамического управления уровнем воды на уровень грунтовых вод (и, следовательно, также на смягчение оседания) с запасом протокола 35 см было незначительным. На практике запас в 35 см оказался слишком большим для исполнения.

Кроме того, есть аспекты динамического управления уровнем воды (без подводных дрен), которые явно воспринимаются как негативные (HDSR 2011):

  • уменьшенная вместимость при сильных летних ливнях
  • (расчетное) увеличение забора и сброса воды для выполнения динамического управления уровнем воды.Дополнительный вопрос, который возник (и не рассматривался в данном исследовании): достаточно ли воды для водозабора и как влияет большой нелокальный водозабор на площадь торфяников?
  • осыпание берегов из-за того, что на них наступают пасущиеся животные, если применяются большие колебания уровня.

У заинтересованных сторон есть ряд вопросов, касающихся динамического управления уровнем воды:

  • Фермеры отказываются из-за дополнительных затрат
  • LTO Woerden сдержан, поскольку они имеют ограниченное представление о том, где что находится и на что имеют право фермеры в отношении фиксированного / зависящего от сезона уровня воды
  • Комиссия по лесному хозяйству сомневается в долгосрочном воздействии на биоразнообразие на мелководье и косвенном воздействии на популяцию птиц.

Короче говоря, HDSR считает, что динамическое управление уровнем воды без подводных дрен является неподходящим инструментом для воздействия на уровень грунтовых вод или замедления оседания.

В настоящее время HDSR преследует пилота с подводными стоками. Однако до сих пор не принято четкой административной позиции по подводным дренам. Решение ожидается в конце 2011 или начале 2012 года.

Внедрение подводных дренажей на торфяных участках
Практический опыт подводного дренажа

Подводный дренаж является инструментом для динамического управления уровнем воды, особенно в торфяных районах, так как это может усилить положительное влияние повышения уровня грунтовых вод в летнее время.

Управление уровнем грунтовых вод неэффективно, потому что грунтовые воды не реагируют быстро на уровень воды в канаве. Это означает, что мы должны перекорректировать с полями, которые намного выше и ниже уровня канав, что требует откачки большого количества воды и откачки большого количества воды и, наконец, очень большого водозабора.

Недостатком подводных трапов является потребность в дополнительном водозаборе. Динамическое управление с помощью уровня грунтовых вод с заданным запасом уровня на 10 см выше или ниже заданного уровня канавы приводит к увеличению потребности в водозаборе по сравнению с обычными уровнями.Динамический уровень, при котором целью было ограничение потребности в потреблении, действительно работал (Jansen et al., 2009).

Ван ден Аккер и др. (2010) провели полевые испытания в трех местах в рамках исследований по применению подводных дрен на торфяных участках: Praktijkcentrum Zegveld, Van Leeuwen в Linschoten и в польдере Zeevang.

Рентабельность молочных ферм продемонстрировала положительный эффект благодаря подводным дренажам, так как это не только привело к 50%-му сокращению оседания, но и более равномерному распределению оставшегося оседания и, таким образом, предотвращению образования полых участков (Van den Akker et al., 2010, с. 6).

В отношении количества воды оказалось, что применение подводных дрен приводит к колебаниям грунтовых вод ближе к уровню канавы, а система грунтовых/поверхностных вод реагирует быстрее и эффективнее, чем в случае отсутствия подводных дрен  (Van den Akker et и др. , 2010, с.8). Это также был один из самых важных результатов исследования van Hoving et al (2013). Кроме того, это показало, что было бы финансово выгодно установить подводные дренажи для качества (ограничения минерализации питательных веществ), если ограничение выбросов CO2 из-за окисления торфа даст право на продажу выбросов CO2.    

Как рассчитать «Общий динамический напор» | Солнечные насосы RPS

Общий динамический напор (TDH) = (статическая глубина воды + депрессия + дополнительный подъем) + потери на трение в трубе

Некоторые творческие способы приблизить статическую глубину воды:
— недавнее исследование скважины будет иметь эту информацию (иногда называемую «Статический уровень воды» или просто «Статический») или позвонить бурильщику скважины, поскольку они должны иметь это в файле. или в журнале скважин, который они представили округу.
— Если соседний участок знает свою собственность, мы иногда можем оценить ее до тех пор, пока она не будет измерена (здесь много других переменных, но разумный показатель)
— Измерение лески с помощью ½ полной бутылки с водой, опущенной в колодец (плотно завязанной!)
— Используя 500-футовую катушку с измерительной лентой с небольшим болтом с проушиной и плоской шайбой (чтобы произвести всплеск при попадании в воду), опустите ее вниз, пока не наберется вода, и прочитайте ленту!
— Бросить небольшой камень и точно рассчитать время (это должно быть точным)

Оценка депрессии для вашей скважины:
Если ваши бурильщики были особенно тщательными, они могли записать некоторые показания уровня воды в вашей скважине при разных галлонах в минуту во время ее откачки. Как правило, у вас будет только одно измерение GPM с самого дна скважины. По нашему опыту, скважины с дебитом менее 10 галлонов в минуту должны учитывать депрессию: чем меньше галлонов в минуту, тем больше потенциальная депрессия. Скважины на 10+ галлонов в минуту могут не сильно снижаться, если вообще будут падать при перекачке со скоростью 5 галлонов в минуту с помощью солнечного насоса.

Оценка потерь на трение по длине трубы:
См. таблицу ниже. Как правило, чем выше GPM и уже труба, тем больше потери на трение. Это означает больший напор на насосе и меньший расход на выходе.Увеличьте размер трубы, если увеличение напора (также называемое потерей давления) становится значительным.

Расчет дополнительной подъемной силы:
Если вы не знаете высоту устья скважины, иногда может помочь приложение для телефона. Если вы можете получить высоту на устье колодца, а затем наверху резервуара, в который вы входите, у вас будет дополнительный подъем, который потребуется насосу для борьбы с гравитацией, чтобы накачать воду в резервуар.

Нагнетание в напорные системы:
При накачивании под давлением необходимо учитывать повышенный напор насоса.Формула основана на гравитации. 1 psi = 2,31 фута напора. Таким образом, напорный бак на 40 фунтов на квадратный дюйм имеет напор 92,4 фута и имеет большое значение для некоторых насосов, поэтому полезно помнить об этом при выборе размера вашего насоса!

Разработка проекта > Насосные системы  > Процедура насосной системы > Перекачка: система глубокой скважины

См. также: Насосные системы: Процедура:

Многие солнечные насосные системы относятся к типу «Глубокая скважина», т.е. состоят из погружного насоса, помещенного на дно скважины.

Скважина обычно бурится специальными машинами диаметром от 12 до 20 см. Для погружения в такие скважины предназначены специальные погружные насосы. Разумеется, они должны лежать ниже уровня воды и соединяться с поверхностью трубой для воды и питающими/управляющими электрическими проводами. Вода закачивается в накопительный бак, в зависимости от наличия солнца.

Помните, что давление или напор в основном связаны с разницей между входным и выходным уровнями.Насос должен обеспечивать общий напор в результате нескольких вкладов.

В PVsyst мы берем уровень земли, имеем (см. рис):

HT = HG + HS + HD + HF

где:

HG = напор из-за высоты выпускной трубы над землей (при условии, что выходное давление незначительно).

HS = статический напор из-за глубины уровня воды в колодце при отсутствии откачки.

HD = динамический напор «депрессии»: в скважине эффективный уровень воды динамически снижается за счет забора потока воды (см. ниже).

HF = потери на трение в контуре трубопровода, зависящие от расхода.

 

 

Для этой системы в диалоговом окне «Определения насосной гидравлики» вам будет предложено указать:

 – Статическая глубина. Это также может быть указано в сезонных или месячных значениях в следующем диалоговом окне «Потребность в воде».

 — Максимальная глубина закачки, соответствующая уровню аспирации на входе. Система остановит насос, когда динамический уровень достигнет этого уровня, избегая сухого хода.

 – Глубина закачки должна быть ниже максимальной глубины закачки,

.

— Диаметр скважины (в см),

—  Удельная депрессия, выраженная в [м/м3/ч]: это характеристика скважины и окружающего грунта (см. Моделирование глубоких скважин).

Вы также определите параметры резервуара для хранения и гидравлического контура.

Небольшой графический инструмент показывает общий напор и его влияние в зависимости от расхода насоса.

ПОЧВЕННЫЕ ВОДОСЕТКИ, картографирование динамических изменений влажности почвы и уровня грунтовых вод с 1970 по 2014 год

  • Зиберт, С. и др. . Использование подземных вод для орошения — глобальный кадастр. Гидр. Земля Сист. науч. 14 , 1863–1880 (2010).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Фамильетти, Дж. С. Глобальный кризис подземных вод. Нац. Клим.Изменение 4 , 945–948 (2014).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Томас, Б.Ф. и Фамильетти, Дж.С. Выявление вызванного климатом истощения подземных вод в наблюдениях GRACE. наук. 9 , 1–9 (2019).

    Google ученый

  • Гурдак, Дж. Дж. Подземные воды: откачка, вызванная изменением климата. Нац. Geosci 10 , 71–71 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый

  • Кумму, М., Уорд, П. Дж., Моэль, Х. и Варис, О. Является ли физическая нехватка воды новым явлением? Глобальная оценка нехватки воды за последние два тысячелетия. Окружающая среда. Рез. лат. 5 , 034006 (2010 г.).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Гульельмо М. и др. .Механистическая оценка водного стресса в австралийских экосистемах с разрешением по времени и глубине в соответствии со сценариями CMIP6. Доп. Wat. Рез. 148 , 103837 (2021).

    Артикул Google ученый

  • Ридольфи, Л., Д’Одорико, П., Лайо, Ф., Тамеа, С. и Родригес-Итурбе, И. Связанная стохастическая динамика уровня грунтовых вод и влажности почвы в условиях голой почвы. Водный ресурс. рез. ., 44 (2008).

  • Цыпкин Г.Г., Шаргатов В.А. Влияние градиента капиллярного давления на связность течения через пористую среду. Междунар. J. Heat Mass Trans. 127 , 1053–1063 (2018).

    Артикул Google ученый

  • Фан Ю., Мигес-Мачо Г., Джоббаги Э. Г., Джексон Р. Б. и Отеро-Касаль К. Гидрологическое регулирование глубины укоренения растений. ПНАС 114 , 10572–10577 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Доусон, Т. Э. и Элерингер, Дж. Р. Прибрежные деревья, не использующие речную воду. Нац. 350 , 335–337 (1991).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Эллиот С., Бейкер П. Дж. и Борчерт Р. Смывание листьев в сухой сезон: парадокс азиатских муссонных лесов. Глоб. Экол. Биогеогр 15 , 248–257 (2006).

    Артикул Google ученый

  • Мейкснер, Т. и др. . Последствия прогнозируемого изменения климата для пополнения запасов подземных вод в западной части Соединенных Штатов. J. Hydrol 534 , 124–138 (2016).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Ричи, А. С. и др. .Количественная оценка нагрузки на возобновляемые подземные воды с помощью GRACE. Водный ресурс. Рез. 51 , 5217–5238 (2015).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Fan, Y., Li, H. & Miguez-Macho, G. Глобальные закономерности глубины грунтовых вод. Наука 339 , 940–943 (2013).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС пабмед Статья Google ученый

  • Энтехаби, д. и др. . Активно-пассивная миссия почвенной влаги (SMAP). Проц. IEEE 98 , 704–716 (2010).

    Артикул Google ученый

  • Грубер, А., Скэнлон, Т., Шали, Р., Вагнер, В. и Дориго, В. Эволюция климатических данных о влажности почвы CCI ЕКА и лежащая в их основе методология объединения. Система Земли. науч. Данные 11 , 717–739 (2019).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Дориго, В.А. и др. . Глобальный автоматизированный контроль качества данных о влажности почвы In Situ из Международной сети по влажности почвы. Vadose Zone J. 12 , 1–21 (2013).

    Артикул Google ученый

  • Роделл М. и др. . Глобальная система усвоения данных о земле. Бык. Являюсь. метеорол. соц. 85 , 381–394 (2004).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Магги, Ф.(2021). BRTSim v4.1a, многофазный и многокомпонентный вычислительный решатель общего назначения для процессов биогеохимической реакции-адвекции-дисперсии в пористых и непористых средах . Руководство пользователя и техническое руководство, стр. 85, ноябрь 2020 г.

  • Грубер, А., Дориго, В. А., Кроу, В. и Вагнер, В. Объединение спутниковых данных о влажности почвы на основе тройного словосочетания. IEEE Trans. Geosci. Удаленный Сенатор 55 , 6780–6792 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Грубер А., Скэнлон Т., Шали Р., Вагнер В. и Дориго В. Эволюция записей климатических данных о влажности почвы CCI ЕКА и лежащая в их основе методология объединения. Система Земли. науч. Данные 11 , 717–739 (2019).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Дориго В. и др. . ESA CCI Soil Moisture для лучшего понимания системы Земля: современное состояние и будущие направления. Пульт. Сенсор Окружающая среда. 203 , 185–215 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Мираллес, Д. Г. и др. . Глобальное испарение с поверхности суши, оцененное на основе спутниковых наблюдений. Гидр. Земля Сист. науч. 15 , 453–469 (2011).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Мартенс, Б. и др. . GLEAM v3: спутниковое испарение с земли и влажность почвы в корневой зоне. Геофизика. Модель Дев. 10 , 1903–1925 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Дориго, В. А. и др. . Международная сеть по влажности почвы: хранилище данных для глобальных измерений влажности почвы in situ . Hydrol Earth Syst Sci 15 , 1675–1698 (2011).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Поултер, Б. и др. . Вклад глобальных водно-болотных угодий в динамику роста скорости роста атмосферного метана в 2000–2012 гг. Окружающая среда. Рез. лат. 12 , 094013 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья КАС Google ученый

  • Ghiggi, G., Humphrey, V., Seneviratne, S.I. & Gudmundsson, L. GRUN: основанный на наблюдениях глобальный набор данных стока с координатной сеткой с 1902 по 2014 год. Earth Syst. науч. Данные 11 , 1655–1674 (2019).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Поджио, Л. и др. . SoilGrids 2.0: получение информации о почве для земного шара с количественной пространственной неопределенностью. Почва 7 , 217–240 (2021).

  • Hengl, T. и др. . SoilGrids250m: глобальная информация о почве с сеткой, основанная на машинном обучении. PLoS One , 12 (2017 г.).

  • Брукс, Р.Х. и Кори, А.Т. Гидравлические свойства пористых сред и их связь с конструкцией дренажа. Trans ASABE 7 , 26–28 (1964).

    Артикул Google ученый

  • Дай, Ю. и др. . Глобальный набор данных высокого разрешения о гидравлических и тепловых свойствах почвы для моделирования поверхности земли. Дж. Доп. Модель 11 , 2996–3023 (2019 г.).

    Google ученый

  • Чжан Ю., Шаап, М. Г. и Жа, Ю. Глобальная карта гидравлических свойств почвы с высоким разрешением, созданная с помощью иерархической параметризации физически обоснованной модели удержания воды. Водный ресурс. Рез. 54 , 9774–9790 (2018).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Фридл, М. и Сулла-Менаше, Д. MCD12Q1 MODIS/Terra+Aqua Тип земного покрова Ежегодно L3 Глобальная 500-метровая сетка SIN V006. NASA EOSDIS Land Processes DAAC https://doi.org/10.5067/MODIS/MCD12Q1.006 (2019 г.).

  • Сулла-Менаше, Д., Грей, Дж. М., Аберкромби, С. П. и Фридл, М. А. Иерархическое картирование годового глобального земного покрова с 2001 г. по настоящее время: продукт MODIS Collection 6 Land Cover. Remote Sens Environ 222 , 183–194 (2019).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Магги Ф., Ла Сесилия Д., Танг Ф. Х. и Макбратни А. Глобальная экологическая опасность использования глифосата. наук. Общая окружающая среда. 717 , 137167 (2020).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС пабмед Статья Google ученый

  • Канаделл, Дж. и др. . Максимальная глубина укоренения типов растительности в глобальном масштабе. Oecologia 108 , 583–595 (1996).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС пабмед Статья Google ученый

  • Аллен Р.Г. и др. . Эвапотранспирация сельскохозяйственных культур – Руководство по расчету потребности сельскохозяйственных культур в воде – Документ ФАО по ирригации и дренажу 56. Fao, Rome 300 , D05109 (1998).

    Google ученый

  • Thenkabail, P. S. и др. . НАСА делает записи данных о системе Земли для использования в исследовательских средах (MEaSUREs) Глобальные данные анализа поддержки продовольственной безопасности (GFSAD) Доминирование сельскохозяйственных культур, 2010 г. Глобальный 1 км V001. Монография . NASA EOSDIS Land Processes DAAC , Южная Дакота, США http://oar.icrisat.org/id/eprint/10982 (2016).

  • Сакс, В. Дж., Деринг, Д., Фоули, Дж. А. и Раманкутти, Н. Сроки посева культур: анализ глобальных закономерностей. Глоб. Экол. Биогеогр. 19 , 607–620 (2010).

    Google ученый

  • Харрис, И., Осборн, Т.Дж., Джонс, П. и Листер, Д. Версия 4 ежемесячного многомерного набора климатических данных с координатной сеткой CRU TS с высоким разрешением. наук. Данные 7 , 1–18 (2020).

    Артикул Google ученый

  • Хонг Ю. и Адлер Р. Ф. Оценка глобальных чисел кривых СКС с использованием спутникового дистанционного зондирования и геопространственных данных. Int J. Remote Sens. 29 , 471–477 (2008).

    Артикул Google ученый

  • Хонг Ю., Адлер Р. Ф., Хоссейн Ф., Кертис С.и Хаффман, Г. Дж. Первый подход к моделированию глобального стока с использованием спутниковой оценки осадков. Водный ресурс. Рез. 43 , W08502 (2007).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Хегген, Р. Дж. Нормализованный индекс предшествующих осадков. Дж. Гидрол. англ. 6 , 377–381 (2001).

    Артикул Google ученый

  • Эдвардс, М.Объявление данных 88-МГГ-02: Цифровой рельеф поверхности земли. National Oceanic and Atmospheric Administration , National Geophysical Data Center , Boulder, CO, USA , https://www.ngdc.noaa.gov/mgg/global/etopo5.HTML (1988)

  • Brown Дж., Феррианс О.Дж., Хегинботтом Дж.А. и Мельников Е.С. Циркумарктическая карта условий вечной мерзлоты и подземного льда . Национальный центр данных по снегу и льду / Всемирный центр данных по гляциологии (1997 г., пересмотрено в 2002 г.).

  • Fan, Y. & Miguez-Macho, G. Простая гидрологическая структура для моделирования водно-болотных угодий в моделях климата и земной системы. Клим. Дин. 37 , 253–278 (2011).

    Артикул Google ученый

  • Ричардс, Л. А. Капиллярная проводимость жидкостей через пористую среду. Физика 1 , 318–333 (1931).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ МАТЕМАТИКА Статья Google ученый

  • Магги, Ф., Guglielmo, M., Tang, FHM и Pasut, C. SOIL-WATERGRIDS v1, картографирование динамических изменений влажности почвы и глубины уровня грунтовых вод с 1970 по 2014 год, набор данных и моделирование. Зенодо https://doi.org/10.5281/zenodo.4997453 (2021).

  • Дювейлер Г., Фасбендер Д. и Мерони М. Пересмотр концепции симметричного индекса согласия для непрерывных наборов данных. Sci Rep. 6 , 1–14 (2016).

    Артикул КАС Google ученый

  • Приджент, К., Папа Ф., Айрес Ф., Россоу В. Б. и Мэтьюз Э. Динамика глобальных наводнений, полученная на основе нескольких спутниковых наблюдений, 1993–2000 гг. Ж. Геофиз. Рез. Атмос . 112.D12, (2007).

  • Понсе, В. М. и Хокинс, Р. Х. Номер кривой стока: достиг ли он зрелости? Журнал гидрологической инженерии 1 , 11–19 (1996).

    Артикул Google ученый

  • Уолтер, М. Т. и др. . Усовершенствованная концептуализация TOPMODEL для неглубоких подземных течений. Гидрологические процессы 16 , 2041–2046 (2002).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Peischl, S. и др. . Полевые эксперименты AACES: калибровка и проверка SMOS на водосборе реки Маррамбиджи. Hydrol Earth Syst Sci , 16 , 1697-1708.

  • Пелларин Т. и др. . Гидрологическое моделирование и связанное с ним микроволновое излучение полузасушливого региона на юго-западе Нигера. J. Hydrol 375 , 262–272 (2009).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Смит, А. Б. и др. . Набор данных сети мониторинга влажности почвы Муррамбиджи. Водный ресурс. Рез. , 48 (2012).

  • Ларсон К.М., и др. .Использование приемников GPS в качестве сети определения влажности почвы для изучения круговорота воды. Геофиз. Рез. Lett ., 35 (2008).

  • Хайду, И., Юл, И., Бретертон, М., Сингх, Р. и Хедли, К. Оценка производительности в полевых условиях и калибровка многоглубинных емкостных датчиков влажности почвы AquaCheck на постоянных пастбищах для холмистой местности почвы. С/х. Управление водой 217 , 332–345 (2019).

    Артикул Google ученый

  • Ван Клив, К., Чапин, Ф. С. и Рюсс, Р. В. Бонанза-Крик LTER: Почасовые измерения испарения на основных участках с 1988 г. по настоящее время в экспериментальном лесу Бонанза-Крик недалеко от Фэрбенкса, Аляска. Инициатива по экологическим данным https://doi.org/10.6073/pasta/dcbc5a5649c12cfc28af9554d4c7089b (2018 г.).

  • Ардо, Дж. 10-летний набор данных по базовой метеорологии и свойствам почвы в Центральном Судане. Dataset Papers in Science 2013 , 297973 (2013). Я БЫ.

    Google ученый

  • Лю С., Мо, X., Ли, Х., Пэн, Г. и Робок, А. Пространственное изменение влажности почвы в Китае: геостатистическая характеристика. Дж. Метеорол. соц. Япония. сер. II, 79 , 555–574 (2001).

    Артикул Google ученый

  • Зреда М. и др. . COSMOS: система наблюдения за влажностью почвы с помощью космических лучей. Hydrol Earth Syst Sci 16 , 4079–4099 (2012).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Робок А. и др. . Глобальный банк данных о влажности почвы. Bull Am Meteorol Soc 81 , 1281–1300 (2000).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Ян, К. и др. . Многомасштабная сеть мониторинга влажности почвы и замерзания-оттаивания на третьем полюсе. Bull Am Meteorol Soc 94 , 1907–1916 (2013).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Тагессон, Т. и др. . Экосистемные свойства полузасушливых пастбищ саванн в Западной Африке и их связь с изменчивостью окружающей среды. Glob Chang Biol 21 , 250–264 (2015).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ пабмед Статья Google ученый

  • Рюдигер, К. и др. . Набор экспериментальных данных по водосбору реки Гоулберн. Водный ресурс. Рез. 43 , W10403 (2007).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Альбергель, К. и др. . От приповерхностной к корневой зоне влажности почвы с использованием экспоненциального фильтра: оценка метода на основе 90 330 наблюдений на месте и 90 331 моделирования. Гидр. Земля Сист. науч. 12 , 1323–1337 (2008).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Ливсли, Г. Х. и др. . Структура моделирования для улучшения прогнозирования водоснабжения в сельском хозяйстве. Тезисы осеннего собрания AGU 2008 , C21A–0497 ( 2008 ).

    Google ученый

  • Бирчер С., Скоу Н., Дженсен К. Х., Уокер Дж. П. и Расмуссен Л. Сеть влажности и температуры почвы для проверки SMOS в Западной Дании. Гидр. Земля Сист. науч. 16 , 1445–1463 (2012).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Могаддам, М. и др. . Профили влажности почвы и данные о температуре с сайтов SoilSCAPE. США ORNL DAAC https://doi.org/10.3334/ORNLDAAC/1339 (2016).

  • Холлингер, С.Э. и Айсард, С.А. Климатология влажности почвы в Иллинойсе. Дж. Клим. 7 , 822–833 (1994).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Захариас, С. и др. . Сеть наземных экологических обсерваторий в Германии. Зона Вадозе J. 10 , 955–973 (2011).

    Артикул Google ученый

  • Брокка Л. и др. . Оценка влажности почвы с помощью датчиков ASCAT и AMSR-E: исследование взаимного сравнения и проверки в Европе. Дистанционный датчик окружающей среды. 115 , 3390–3408 (2011).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Осенга, Э. К., Арнотт, Дж. К., Эндсли, К. А. и Катценбергер, Дж.W. Мониторинг биоклимата и влажности почвы на высоте горного водораздела: возможности для исследований и управления ресурсами. Водный ресурс. Рез. 55 , 2493–2503 (2019).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Белл, Дж. Э. и др. . Климатическая справочная сеть США, наблюдения за влажностью почвы и температурой. Ж. Гидрометеорол. 14 , 977–988 (2013).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Маттар, К., Сантамария-Артигас, А., Дуран-Аларкон, К., Оливера-Герра, Л. и Фустер, Р. LAB-net первая чилийская сеть влажности почвы для приложений дистанционного зондирования. Proccedings of the IV Последние достижения в количественном дистанционном зондировании , 22-26 (2014).

  • Джексон, Т. Дж. и др. . Валидация продуктов влажности почвы передового микроволнового сканирующего радиометра. IEEE Trans. Geosci. Дистанционный датчик 48 , 4256–4272 (2010 г.).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Пеллетье, Дж.Д. и др. . Глобальная толщина слоев почвы, реголита и осадочных отложений с координатной сеткой в ​​1 км. ORNL DAAC https://doi.org/10.3334/ORNLDAAC/1304 (2016 г.).

  • Бодоинг, Х. и Роделл, М. NASA/GSFC/HSL. GLDAS Noah Land Surface Model L4 ежемесячно 0,25 x 0,25 градуса, версия 2.0. Центр данных и информационных услуг Годдарда наук о Земле НАСА https://doi.org/10.5067/9SQ1B3ZXP2C5 (2019).

  • Менне, М. Дж., Дурре, И., Восе, Р.С., Глисон, Б.Е. и Хьюстон, Т.Г. Обзор ежедневной сетевой базы данных глобальной исторической климатологической сети. Дж Атмос. Океан Техно. 29 , 897–910 (2012).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Оджо, Э. Р. и и . Калибровка и оценка датчика рефлектометрии в частотной области для мониторинга влажности почвы в режиме реального времени. Зона Вадосе J . 14 , 1–12 (2015).

  • Измерение уровня воды – простой, но полезный диагностический инструмент

    Меня всегда поражало, как много небольших систем водоснабжения, не говоря уже о владельцах колодцев, не следят за уровнем воды в своих колодцах. Измерение уровня воды сделать просто, но оно может многое рассказать вам о производительности и состоянии вашей скважины с течением времени.

    На самом деле в колодце необходимо регулярно проводить два измерения уровня воды: 1.) статический уровень воды в условиях отсутствия откачки; и, 2.) уровень перекачиваемой воды при работе насоса в нормальных условиях.

    Разница между статическим и насосным измерениями уровня воды заключается в понижении давления в скважине, которое может меняться со временем, если скважина начинает закупориваться. Увеличение глубины до воды в условиях откачки практически без изменения статического уровня воды означает, что в целом наблюдается закупорка скважины. Снижение статического уровня воды с течением времени часто свидетельствует о засушливых условиях или чрезмерной откачке водоносного горизонта.

    Уровень воды можно измерить разными способами. Наиболее распространенным является использование смонтированной на катушке изоляционной ленты с датчиком, чувствительным к воде, который опускается в колодец и вызывает сигнал тревоги при контакте с водой. Эти электрические ленты имеют точность в пределах 1/100 фута. Другой метод контроля уровня воды в колодцах заключается в использовании звуковых измерителей уровня воды, которые можно использовать как в качестве временного инструмента измерения уровня в колодцах, так и постоянно устанавливать в колодцах для автоматической записи уровней воды с течением времени.Звуковые измерители часто имеют точность в пределах 1/10 фута, но имеют высокий фактор удобства. Последний метод контроля уровня воды в колодце заключается в использовании датчика давления/регистратора данных. В этой установке используется датчик давления для регистрации высоты водяного столба над датчиком. Затем данные сохраняются в регистраторе данных для прямого считывания или периодической загрузки и обработки. Датчик давления обычно может регистрировать уровень воды с точностью до 1/100 фута при правильной калибровке и поправке на атмосферное давление.

    Чтобы отслеживать уровни воды во времени, данные как для статического, так и для откачиваемого уровня воды должны быть нанесены на карту во времени, чтобы отслеживать тенденции и выявлять потенциальные проблемы с закупоркой до того, как они поставят под угрозу производительность скважины.

    Разработка модели динамического водного баланса для эмирата Абу-Даби, ОАЭ

    Abstract

    В этом исследовании разработана динамическая модель водного баланса для эмирата Абу-Даби (EAD) в Объединенных Арабских Эмиратах (ОАЭ). Модель, получившая название «Модель водного бюджета Абу-Даби» (ADWBM), учитывает ряд факторов, таких как рост населения, экономический рост, структура потребления и климатические факторы.Формулировка модели, калибровка, проверка, а также результаты моделирования для двух будущих ситуаций представлены в этой статье. Два моделирования водных ресурсов обсуждают варианты со стороны спроса в ответ на различные будущие водные условия до 2050 года. Первое моделирование, а именно базовое моделирование (BL), исследовало водный баланс в эмирате, предполагая отсутствие изменений как в производстве, так и в потреблении воды. Результаты моделирования BL подчеркивают ожидаемую нехватку водных ресурсов при условии отсутствия изменений со стороны предложения.Второе моделирование, более консервативное и практичное моделирование, учитывающее варианты сохранения воды и устойчивые улучшения со стороны предложения, было разработано для достижения сбалансированного водного баланса за счет снижения базовых норм потребления. Результаты показывают, что необходимо значительное сокращение спроса во всех секторах спроса, достигнув 60% в секторах, пригодных для питья, и более 70% в секторах, не предназначенных для питья. В целом результаты показывают, что ADWBM можно использовать в качестве числового инструмента для получения точных данных о водоснабжении и спросе на воду в целях планирования и принятия решений в водном секторе EAD до 2050 года.

    Образец цитирования: Кижиссери М.И., Мохамед М.М., Эль-Шорбаги В., Чоудхури Р., Макдональд А. (2021) Разработка модели динамического водного баланса для эмирата Абу-Даби, ОАЭ. ПЛОС ОДИН 16(1): е0245140. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0245140

    Редактор: Василис Г. Ашонитис, Институт почвенных и водных ресурсов ELGO-DIMITRA, ГРЕЦИЯ

    Поступила в редакцию: 1 ноября 2020 г.; Принято: 23 декабря 2020 г .; Опубликовано: 27 января 2021 г.

    Copyright: © 2021 Kizhisseri et al.Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

    Доступность данных: Все соответствующие данные, необходимые для воспроизведения результатов, представлены в рукописи.

    Финансирование: М.М. 21R116 Агентство по охране окружающей среды Абу-Даби ДА, сбор данных.

    Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

    Сокращения: А инф-СА , Инфильтрация в СА из сельского хозяйства; АмР к , Потребность в воде для объектов k типа; ам инф-СА , Проникновение в СА из удобств; Ар гов-офф , Общая площадь государственных учреждений; Ар и , Площадь орошаемой растительности типа и ; Ар к , Площадь тыс. объектов благоустройства; Ар р , Площадь леса в районе р ; Ар рез , Средняя площадь ресторанов; млрд кубометров, миллиард кубических метров; млрд м3/год, Миллиард кубометров в год; C M-vs , Норма потребления на одного посетителя; CPA Di , уровень потребления на единицу площади для секторов потребности в орошении; CR C-CW , Норма расхода на транспортное средство; CR C-ч , Норма потребления на занятый гостиничный номер; ЧР С-офф , Норма расхода на одного офисного работника; CR C-рез , Норма потребления на площадь ресторана; CR C-рет , Норма потребления на одного работника розничной торговли; CRj, Норма потребления домохозяйствами типа и ; CRjn, Уровень потребления j домохозяйств в разбивке по гражданам; CRjni, Уровень внутреннего потребления по и типам домохозяйств по гражданам; CRjnn, Уровень потребления домохозяйствами типа j негражданами; CRjnni, Уровень потребления внутри помещений домохозяйствами типа j негражданами; CRjnnx, Уровень потребления на открытом воздухе домохозяйствами типа j негражданами; CRjnx, Уровень потребления вне помещений по и типам домохозяйств по гражданам; CR M-gov-emp , Норма потребления на одного государственного служащего; CR M-hs , Норма расхода на больничную койку; CR M-mq , Норма потребления на мечеть; CR M-sc , Норма потребления на одного школьника; КВР и , Потребность в воде для культур типа и ; C WTP , Сточные воды, образующиеся от коммерческих; Д А , Сельскохозяйственный спрос; ДА инф-СА , Приток из глубокого водоносного горизонта в ЮА; Д Ам , Удобства спрос; Д БНПД , Годовой объемный спрос независимых секторов населения; Д БПД , Годовой объемный спрос отраслей, зависящих от населения; Д Я , Промышленный спрос; Д М , Муниципальный спрос; Д Р , Жилищный спрос; ДВ А , Годовое потребление опресненной воды в сельском хозяйстве; ДВ АМ , Годовое потребление опресненной воды коммунальными службами; ДВ АР-СА , Ежегодная искусственная подпитка неглубокого водоносного горизонта; ДВ АР-СА , Искусственная перезарядка ДВ; ДВ С , Годовое потребление опресненной воды коммерческими предприятиями; ДВ Ф , Годовое потребление опресненной воды лесным хозяйством; ДВ я , Годовое потребление опресненной воды промышленными предприятиями; ДВ инф-СА , Инфильтрация в СА из-за утечек и потерь ДВ; ДВ М , Годовое потребление опресненной воды коммунальными службами; ДВ Р , Годовое потребление опресненной воды населением; ДВ Всего , Общий годовой запас от DW; Ф инф-СА , инфильтрация в СА из лесхоза; ФВР р , Потребность в воде для р района леса; ГВ А , Годовое потребление подземных вод сельским хозяйством; ГВ до полудня , Годовое потребление подземных вод объектами благоустройства; ГВЕ инф-СА , Приток внешнего водоносного горизонта; ГВ Ф , Годовое потребление подземных вод лесным хозяйством; ГВт Всего , Общий годовой объем поставок от ГВт; ИЭ А , Эффективность орошения сельскохозяйственных угодий; ИЭ Ам , Эффективность ирригации на благоустройстве; ИЭ Ф , Эффективность орошения на лесных землях; инф WTP , Инфильтрованная вода достигает водоочистных сооружений; я ГП , Сточные воды, образующиеся на промышленных предприятиях; к, Тип удобств; км 2 , Квадратный километр; лпкд, литров на душу населения в сутки; л р , Требование выщелачивания; млн м3/год, млн кубометров в год; М ГУР , Сточные воды, образующиеся из муниципальных; N к.в. , Количество автомоек; N час , Номер гостиничного номера; N hs-кровать , Количество больничных коек; Нью-йорк, Количество домохозяйств типа j ; N mq , количество мечетей; N офф-эмп , Количество офисных сотрудников; N рет-эмп , Количество сотрудников розничной торговли; N ул , Количество студентов; N против , количество посетителей мест отдыха; О час , заполняемость гостиничных номеров; П, Население; ПКД Ам , Спрос на удобства на душу населения в день; ПКД С , Коммерческий спрос на душу населения в день; ПКД М , Муниципальный спрос на душу населения в день; ПКД ПД , lpcd определяется для соответствующих секторов, связанных с населением; ПКД Р , Потребление на душу населения в день для бытового спроса; ПКД Р-н , Потребление граждан на душу населения в день для бытового спроса; ПКД Р-н-н , Потребление неграждан на душу населения в день для жилищного спроса; Р н , гражданское население; Р нн , Негражданское население; мощность, коэффициент возврата питьевой воды; Р, Районы лесного хозяйства: восточный и западный; RF_SR Итого , Общий годовой поверхностный сток; РФ Э-ОА , Компоненты испарения полученных осадков; РФ инф-СА , Подпитка естественными осадками; РФ инф-СА , Осадки просачивались в неглубокий водоносный горизонт; РФ SDS , Компонент осадков, достигающий системы ливневой канализации; РФ Итого , Всего за год РФ; R инф-СА , Инфильтрация в SA из жилых помещений на открытом воздухе; РР ТС , Коэффициент утилизации произведенных ТС; Р ВС , Сточные воды, образующиеся в жилом секторе; SA инф-SDS , Инфильтрация ГВ из СА в СДС; SA Всего-приток , Полная перезарядка в СА; SDS Общий приток , Суммарный годовой сброс воды в море по системе ливневой канализации; ТС АМ , Годовое потребление ТС удобствами; ТС Ф , Годовое потребление TS лесным хозяйством; ТС Море , Годовой TS, сбрасываемый в море; ТС Итого , Общий годовой запас от ТС; ТС Итого , Общее годовое производство многоразовых ТС; WS Итого , Суммарная годовая водоподача; ГП, Очистные сооружения сточных вод; WTP Общий приток , Суммарный приток сточных вод на ВС

    1.Введение

    Водоснабжение и спрос на воду являются одними из острых вопросов, особенно в странах с засушливым или полузасушливым климатом. Страны Ближнего Востока зависят от опресненной воды и подземных вод из-за засушливого климата и ограниченного количества осадков для удовлетворения своих значительных потребностей в воде. Опресненная вода является основным источником питьевой воды на Ближнем Востоке, в то время как подземные воды извлекаются для сельскохозяйственных и других ирригационных целей. Потребность в воде в странах Совета сотрудничества стран Персидского залива (ССАГПЗ) увеличилась в семь раз за последние 40 лет, с 5 миллиардов кубометров в год (млрд куб. -экономическое развитие [1].Факторами увеличения потребления воды являются рост населения, экономическое развитие и изменения в образе жизни, которые увеличили потребность в воде для орошения, потребления человеком и промышленных процессов. На сельское хозяйство приходится самая высокая доля водопользования в регионе [2]. Учитывая значительный рост потребления воды в последние годы, правительства прилагают активные усилия для более устойчивого управления скудными водными ресурсами. Это требует эффективного управления водными ресурсами для устранения будущего баланса и дисбаланса между спросом и предложением.Таким образом, будет полезен математический инструмент, который может помочь в эффективном управлении и сохранении водных ресурсов.

    Анализ водного баланса гидрологической системы в регионе необходим для принятия решений, связанных с управлением или планированием водных ресурсов. Для проведения исследования водного баланса необходимо разработать анализ массового баланса для изучаемой территории, включая все компоненты притока, оттока и накопления в пределах определенной границы. Притоки — это те компоненты, которые добавляются к воде в регионе, а оттоки относятся ко всей воде, выходящей из системы.Компонент хранения – это изменение хранимой воды, рассчитанное за период. Для любого региона основным притоком являются осадки и поверхностный приток в регион через ручьи и реки. Компоненты оттока в основном состоят из эвапотранспирации от различных видов землепользования и стока стоков из региона в море. В зависимости от географического положения и климатической зоны региона различны различные пространственно-временные процессы, влияющие на общий водный баланс гидрологической системы.В полузасушливых и засушливых регионах, где мало осадков, основной приток воды происходит из моря в наземную систему. Для полузасушливых и засушливых климатических зон также характерна эвапотранспирация, а испарение с водоемов незначительно, так как в таких регионах отсутствуют поверхностные источники воды, такие как озера и реки. Поэтому каждое исследование водного баланса, проводимое в разных географических точках с конкретными целями, разработало свои собственные методологии, подходящие для их ситуации, в зависимости от присутствующих там различных компонентов воды.В засушливых регионах водные ресурсы ограничены, и поэтому доступность подземных вод для орошения и других видов водопользования сильно ограничена.

    Исследователи во всем мире разработали несколько моделей водного баланса для решения многочисленных проблем, связанных с водными ресурсами, на местном, региональном и национальном уровнях. Различные водные балансы, сообщаемые в мире, оценивают все компоненты воды в районе исследования [3–7]. Было предпринято несколько попыток изложить подходы к балансированию воды, разработанные различными организациями, в том числе Организацией Объединенных Наций (ООН), Международным институтом управления водными ресурсами (IWMI) и правительством Австралии [e.грамм. [8]].

    Исследования, проведенные в засушливых и полузасушливых регионах, были сосредоточены на различных климатических и гидрологических параметрах, которые отличаются от условий пустыни, чтобы проанализировать доступность поверхностных и подземных вод для различных целей, таких как орошение, бытовое использование и другое небытовое использование промышленными и коммерческие секторы. В 2014 году исследование, проведенное в полузасушливом регионе Иордании, использовало переходную модель для изучения водораздела горного региона и показало, что эвапотранспирация является основным компонентом осадков, выпадающих там, с долей 87.5% [9]. В исследовании [10] проанализирован климатический водный баланс наиболее засушливого региона Румынии, в котором динамика воды за пять десятилетий была изучена с использованием данных, собранных с девяти метеостанций, и были развернуты как статистические, так и ГИС-методы для анализа тенденций в годовом и сезонном масштабах. . Результаты исследования показали, что дефицит воды за последние пять десятилетий увеличился, и призвали к более эффективному управлению водными ресурсами с уделением большего внимания производительности сельского хозяйства.Водный баланс засушливых регионов Колумбии анализируется по двум сценариям изменения климата (РТК 4.5 и РТК 8.5) для двух разных периодов времени с учетом различных параметров, характерных для засушливых районов, таких как эвапотранспирация, влажность почвы, пополнение водоносного горизонта, сток, дефицит и избыток воды, водопользование [11]. Оценка водного баланса в засушливом регионе Танзании была сделана [12] с использованием данных дистанционного зондирования. Пространственная и временная изменчивость параметров водного баланса в пределах водосбора была изучена, чтобы помочь управлению и сохранению озер в связи с эрозией почвы, изменением климата и землепользования.В исследовании, проведенном [13], была разработана динамическая модель водного баланса для ключевых гидрологических процессов в засушливых районах Туниса, которая полезна для пространственного и временного планирования сбора воды, а также для оптимизации сельскохозяйственной деятельности. Рой и Дьюк Офори (2012 г.) в своем исследовании полузасушливых регионов Калифорнии проанализировали водный баланс для выявления сезонных колебаний влажности почвы, пополнения запасов, стока для оценки избытка или дефицита воды для разумного использования воды для орошения сельскохозяйственных культур. [14].Количественная оценка осадков, стока, эвапотранспирации и дренажа была проведена, чтобы понять влияние климата и землепользования на гидрологию полузасушливой саванны, расположенной на юго-западе США [15]. В исследовании, проведенном в самой засушливой части Европы на юго-востоке Испании, использовались численные модели для проверки различных концептуальных моделей и была разработана улучшенная модель водного баланса для водоносного горизонта Торревьехи, что помогло улучшить управление водными ресурсами [16]. Одним из основных процессов, определяющих доступные осадки для поддержания растительности и пополнения запасов в засушливых регионах, является поверхностное испарение.Некоторые из исследований включали оценку эвапотранспирации с использованием модели SEC (Surface Evaporation Capacitor) [17]. Яо и др. повысилась точность измерения эвапотранспирации (ЕТ), осадков и стока за счет объединения данных дистанционного зондирования, реанализа, наборов данных по усвоению данных и наземных наблюдений [18]. В некоторых исследованиях использовались спутниковые компоненты водного цикла, такие как осадки, полученные в ходе миссии по измерению осадков в тропиках (TRMM), и ET, полученное с помощью изображений среднего разрешения [e.грамм. [19]].

    На Ближнем Востоке в ОАЭ [20] было проведено одно из немногих исследований водного баланса, проведенных в регионе. В исследовании отмечается, что ожидаемый рост населения создаст дополнительную нагрузку на имеющиеся в стране водные ресурсы. Таким образом, возникает потребность в водном бюджете города, который автор представляет в статье. В другом исследовании [21] основное внимание уделялось истощению ресурсов подземных вод и усилению зависимости от опреснения из-за роста населения и экономического развития в ОАЭ.Они использовали данные эксперимента по восстановлению гравитации и климата (GRACE) и TRMM, чтобы понять изменения в запасах подземных вод как баланс общего количества осадков, эвапотранспирации и опресненной воды, чтобы помочь в оптимальном распределении воды. Из проведенного обзора литературы становится ясно, что для устойчивого управления водными ресурсами жизненно важно установить взаимосвязь между всеми компонентами воды, но, кроме того, также требуется использование инструментов анализа для моделирования возможных будущих сценариев.Таким образом, как только водный баланс установлен для любой водной системы, его можно применять для разработки динамической модели, которая может прогнозировать будущие сдвиги. Динамическое моделирование водных систем может осуществляться с использованием различных подходов. Модели системной динамики (SD) и модели параметров были определены для использования в разработке динамических моделей водного баланса. Существуют динамические модели, в которых используется набор проверенных параметров, определенных в моделях водного баланса, для имитации будущих условий. Джазим (2006) построил шестипараметрическую модель воды для прогнозирования месячного стока на засушливых и полузасушливых водосборах [22].В Иране Кэмп и др. (2015) применили подход с сосредоточенными параметрами для разработки модели, которая может быть применена к внутригорным бассейнам [23]. Ранее было представлено несколько сводок, показывающих, как различные параметры используются в избранных моделях, разработанных разными исследователями (например, [24, 25]). Перес-Санчес (2019) провел сравнительное исследование шести моделей, разработанных в Испании в период 1977–2010 гг., чтобы проверить надежность методологии, и пришел к выводу, что все модели, рассмотренные в исследовании, хорошо работают во влажных и субгумидных регионах [26]. .Другие недавние исследования иллюстрируют использование параметрического подхода для оценки безопасности водоснабжения (например, [27, 28]).

    Несмотря на то, что существует множество моделей динамического водного баланса, разработанных во всем мире с конкретными целями, насколько нам известно, комплексная динамическая модель для разработки долгосрочных водных сценариев и анализа будущей ситуации с водными ресурсами недоступна для какой-либо полузасушливой зоны. или засушливый климатический регион. Таким образом, в центре внимания этого исследования была разработка такой модели для моделирования будущих сценариев водной системы, которая, таким образом, может помочь в долгосрочном планировании и разработке политики для составления водного бюджета засушливого региона.В этом исследовании регион на Ближнем Востоке, в Объединенных Арабских Эмиратах, а именно эмират Абу-Даби, выбран для исследования из-за его засушливого климата, подобного другим странам Ближнего Востока. Конкретными целями данного исследования являются: 1) построить модель водного баланса для EAD путем сбора и анализа всех данных, относящихся к водному балансу, таких как рост населения, экономическое развитие, изменение климата и другие физические условия; 2) определить ключевые параметры и задействовать их для построения динамической модели РАД; 3) калибровать и проверять параметры модели с использованием исторических данных с последующим анализом чувствительности; 4) разработать будущие модели водных ресурсов на временной горизонт до 2050 года; 5) для прогнозирования водного баланса во времени для моделирования водных ресурсов; и 6) определить уровни сохранения, которые должны быть достигнуты для сбалансированного водного баланса (BWB) при каждом моделировании.

    2. Разработка модели

    2.1 Область исследования

    Предлагаемое место исследования — Абу-Даби, самый большой эмират из семи эмиратов ОАЭ, который занимает площадь 67 340 км 2 и в основном представляет собой пустыню. Он включает три региона, а именно Абу-Даби, Аль-Айн и Западный, как показано на рис. 1. Эмират граничит с Оманом на востоке, Саудовской Аравией на юге и западе и Персидским заливом на севере. . Климатические условия засушливые с жаркой и влажной атмосферой в течение большинства месяцев.Максимальная средняя температура превышает 40°C (104°F) в летний период с апреля по сентябрь. Абу-Даби имеет протяженную береговую линию протяженностью более 600 км, что создает влажные климатические условия из-за солнечного тепла. Период октябрь-март сравнительно прохладный. Январь и февраль самые крутые. Поскольку дожди выпадают редко, естественное пополнение грунтовых вод очень мало; она составляет около 40 млн м3/год [29], что усиливает озабоченность эмирата водными ресурсами.

    За последние десятилетия спрос на воду в ВАО значительно увеличился, и основными движущими силами являются рост населения и экономическое развитие.Население увеличилось в несколько раз за последние несколько десятилетий и является причиной увеличения потребления воды в эмирате Абу-Даби; особенно бытовое, коммерческое и муниципальное потребление [30]. С 1975 г. общая численность населения увеличилась более чем в 6,6 раза [30]. Более того, изменения в образе жизни увеличили потребность в воде для орошения, потребления человеком и промышленной деятельности. Несколько государственных политик усилили рост этого спроса на воду. Некоторые из этих политик поощряют расширение сельского хозяйства для защиты сельского наследия и уменьшения зависимости EAD от импортируемых продуктов питания.Некоторые политики призывают к озеленению пустыни, чтобы обеспечить среду обитания для диких животных и стабилизировать песок вокруг дорог. Некоторые призывают к развитию общественных парков для повышения эстетической ценности открытых пространств, в то время как другие продвигают жилые и коммерческие мегапроекты для обслуживания местного населения и растущей индустрии туризма. Индустриализация во многом обусловлена ​​диверсификационным видением правительства по переходу на ненефтяные отрасли.

    2.2 Концептуальная модель водного баланса

    Системный подход применяется для анализа сложной водной системы EAD с целью разработки концептуальной основы для модели водного баланса.Концептуальная модель была создана путем исследования всех притоков и оттоков воды, а также компонентов хранения и переноса, при этом в качестве границы для исследования была выбрана EAD. Целостный водный баланс был установлен для всей системы. Для разработки модели водного баланса водная система Абу-Даби была разделена на три подсистемы: подсистема водоснабжения, подсистема водопотребления и подсистема перекачки воды. Структура концептуальной модели системы показана на рис. 2. Она показала, что между компонентами трех подсистем существуют сложные интерактивные отношения.Все возможные взаимосвязи между различными водными ресурсами, секторами спроса и составляющими переноса рассматриваются в модели для разработки уравнений баланса массы. Таким образом, для РАД разработана концептуальная модель, включающая четыре источника водоснабжения, семь секторов спроса и три компонента переноса.

    2.2.1 Уравнения баланса массы подсистемы водоснабжения.

    Эта подсистема включает в себя основные источники водоснабжения, которые в настоящее время используются для удовлетворения потребностей в воде в регионе EAD.В построенной модели имеется четыре источника водоснабжения: подземные воды (ГВ), опресненные воды (ПВ), очищенные сточные воды (ОС) и поверхностно-дождевой сток (ОП_СР). Первые три источника являются основными источниками водоснабжения Абу-Даби. Согласно [31], около 62% водоснабжения Абу-Даби поступает из ГВ, затем 30,5% из ГВ и 7,5% из ТС. Уравнение массового баланса для общего годового запаса воды строится как суммирование запасов из всех этих источников как (уравнение 1): (1) Куда WS Всего — общий годовой водоснабжение, GW Всего — общий годовой поставку от GW, DW Всего — это общая годовая поставка от DW , TS Total — общий годовой запас от TS, а RF_SR Total — общий годовой поверхностный сток от общего количества осадков (RF Total 92).

    Подземные воды . Подземные воды являются крупнейшим поставщиком воды в ВАО. Подземные воды в Абу-Даби находятся либо в неглубоких, либо в глубоких водоносных горизонтах, при этом у неглубоких водоносных горизонтов вероятность пополнения дождевых осадков составляет очень низкий процент. Для учета перетока воды из ресурса ГВ в различные секторы спроса были определены все потребители ГВ и составлено уравнение баланса масс на основе данных об отборе и потреблении ГВ. В EAD GW используется для орошения в сельском хозяйстве, лесном хозяйстве и коммунальном хозяйстве.Это представлено (уравнение 2): (2) где GW A , GW AM , и GW F , и GW F — это годовое потребление парков, общественных площадей, водоемов и общественных территорий лесное хозяйство соответственно. ГВт Итого – общее годовое количество добытых ГВт.

    2 . 2 . 1 . 1 Вода опресненная .Опресненная вода является вторым по величине источником водоснабжения в Абу-Даби. Это основной источник воды для всех питьевых потребностей; а именно, жилые, муниципальные, коммерческие и промышленные водопользования. ДВ также направляются на орошение земель и пополнение запасов грунтовых вод в зависимости от избыточного производства. Данные о производстве и потреблении DW в EAD взяты с официального сайта компании Abu Dhabi Water and Electricity Company (ADWEC) [32]. Таким образом, массовый баланс произведенных и потребленных бытовых отходов был установлен как (уравнение 3): (3) где DW , DW F , DW AM , DW R , DW М , DW C , и DW I , представляют собой DW, поставляемые в сельское хозяйство, лесное хозяйство, благоустройство, жилой, муниципальный, коммерческий и промышленный секторы соответственно. DW inf-SA – потери от утечек в сетях передачи и распределения. DW AR-SA DW, используемый для искусственного пополнения водоносных горизонтов, реализованный в стратегических точках в EAD.

    2 . 2 . 1 . 2 Очищенные сточные воды . TS относится к очищенным сточным водам и считается альтернативным источником воды для непитьевых нужд. Он производится путем очистки сточных вод от бытового, коммерческого, муниципального и промышленного использования до качества, пригодного для повторного использования, на очистных сооружениях (ОС).EAD использует TS для орошения лесного хозяйства и благоустройства. Несмотря на то, что произведенный TS имеет достаточно хорошее качество для сельского хозяйства, из-за барьеров, связанных с его приемкой пользователями, его еще предстоит использовать для крупномасштабного сельскохозяйственного орошения. В результате TS поставляется только для лесного хозяйства и благоустройства. В настоящее время часть TS сбрасывается в Персидский залив из-за ограничений пропускной способности системы распределения TS. Подробная информация о TS получена от компании Abu Dhabi Sewerage Services Company (ADSSC), [31, 33].Баланс TS был рассчитан с учетом всех этих компонентов и представлен в виде (уравнение 4): (4) где TS Total представляет собой общее годовое количество произведенных TS, а TS AM и TS F представляют собой TS, поставляемые для коммунального хозяйства и лесного хозяйства, соответственно. TS Sea – часть TS, сбрасываемая в море.

    2 . 2 . 1 . 3 Осадки .Расположенный в засушливом регионе, EAD получает очень мало осадков; обычно менее 100 мм в год [29]. Поэтому в ВАО осадки являются незначительным источником водоснабжения. Однако массовый баланс осадков был установлен с учетом его различных компонентов и определяется формулой (уравнение 5). (5) Где RF_SR Всего — это поверхностный соток от осадков, который содержит RF_SR , A , RF_SR F , и RF_SR AM компоненты, которые могут быть сделаны для орошения сельского хозяйства, лесного хозяйства и благоустройства соответственно. RF SDS — компонент осадков, который сбрасывается в море через систему сбора ливневых вод, существующую в Абу-Даби. RF inf-SA – это часть осадков, которая достигает неглубокого водоносного горизонта за счет инфильтрации. РФ Э-ОА — компоненты испарения полученных осадков, которые теряются в атмосфере.

    2.2.2 Уравнения баланса массы для подсистемы водопотребления.

    Подсистема водопотребления включает в себя все сектора водопотребления, являющиеся потребителями воды в ВАО. В модели в EAD определены семь секторов водопотребления: жилой, муниципальный, коммерческий, промышленный, коммунально-бытовой, сельскохозяйственный и лесной. Все эти секторы спроса классифицируются как секторы спроса на питьевую или непитьевую воду в зависимости от водных ресурсов, от которых они могут зависеть. Секторы питьевого спроса — это те, которые зависят исключительно от DW, единственного источника питьевой воды в EAD, для удовлетворения своих потребностей в воде.Секторы непитьевых потребностей — это те, которые могут зависеть от любого из непитьевых источников, GW, TS или RF_SR.

    2 . 2 . 2 . 1 Жилой . Жилищный сектор представляет собой сектор с устойчивым спросом и является крупнейшим потребителем ПВ в ЕАД. Жилищное использование включает в себя использование в помещении, а также на открытом воздухе жителями. Потребление воды жилыми домами в EAD в два раза выше, чем во многих развитых странах. Этот факт в основном связан с использованием воды вне помещений, особенно для орошения садов, и на него влияют субсидируемые тарифы на воду.Так как DW является единственным источником питьевой воды, дается бытовое потребление (уравнение 6). (6) где R Потребление_Общее – это общее годовое потребление в жилых помещениях, обеспечиваемое DW.

    2 . 2 . 2 . 2 Муниципальный . Муниципальная потребность в воде определяется как потребность в воде всех правительственных учреждений и связанных с ними учреждений, таких как посольства, министерства, полиция, культурные учреждения, мечети и так далее. Муниципальные потребности в воде удовлетворяются только за счет DW, как в (уравнение 7): (7) где M Потребление_Всего — общее годовое муниципальное потребление.

    2 . 2 . 2 . 3 Коммерческий . Коммерческий сектор в основном включает в себя такие объекты, как гостиницы, рестораны, кафетерии, автомойки и прачечные. Основным источником воды для этого сектора потребления являются ХВ, и этот сектор является третьим по величине потребителем ХВ в ЕАД. Коммерческое потребление определяется выражением (уравнение 8): (8) где C Потребление_Общее — это общее годовое коммерческое потребление, поставляемое компанией DW.

    2 . 2 . 2 . 4 Промышленный . Промышленный спрос относится к воде, необходимой для различных видов промышленной деятельности. Основными видами промышленной деятельности в ЕАД являются нефть и газ, нефтехимическая промышленность, строительство, производство и так далее. Эти отрасли промышленности используют воду в основном для технологических процессов, охлаждения или промывки. Информации о потреблении воды в промышленных целях очень мало, что затрудняет анализ. Однако количество воды, используемой в промышленном секторе, оказалось очень небольшим и составляет около 2% от ПВ, образующихся в ВАО [30, 31, 33].Промышленное потребление определяется выражением (уравнение 9): (9) где I Потребление_Общее — общее промышленное потребление, обеспечиваемое DW.

    2 . 2 . 2 . 5 Удобства . Сектор благоустройства включает в себя общественные парки, ландшафты, сады, зоны отдыха и придорожные насаждения, где вода подается в качестве поливной воды. По оценке [34], на благоустройство территории (включая парки, сады, зоны отдыха и придорожные насаждения) расходуется около 10% всего водопотребления.Сектор благоустройства в основном зависит от TS и GW. Однако, если DW доступен, он также поставляется для удобств. Уравнение потребления удобств составляется по формуле (уравнение 10): (10) где АМ Потребление_Общее — суммарное годовое потребление коммунальных услуг из всех источников водоснабжения. Условия РВС представляют собой подачу воды на благоустройство из ГВ, ПВ, ТС и поверхностного стока соответственно.

    2 . 2 . 2 . 6 Сельскохозяйственный .Сельское хозяйство (A) является крупнейшим сектором спроса на воду в EAD. Потребность в сельском хозяйстве представляет собой использование оросительной воды на обрабатываемой площади трех основных видов сельскохозяйственных культур: фруктовых деревьев, полевых культур и овощных культур. Спрос в сельском хозяйстве удовлетворяется за счет извлечения ГВт (непитьевых) и поставок ПВ (питьевых). Измеренная оценка изъятия ГВ на сельскохозяйственные нужды отсутствует. В отсутствие точных данных измерений для установления баланса массы использовались оценочные значения, указанные в [29, 33], как показано в (уравнение 11): (11) где A Потребление_Общее — общее годовое потребление сельскохозяйственной воды для орошения из всех источников.Термины на RHS представляют водоснабжение сельского хозяйства за счет ГВ, ПВ и поверхностного стока соответственно.

    2 . 2 . 2 . 7 Лесное хозяйство . Лесной сектор включает в себя все леса, которые находятся в ведении муниципалитета EAD или находятся в частном управлении в EAD. По оценкам, на их долю приходится около 11% общего водопотребления [29, 33]. Потребность лесного хозяйства в воде в основном зависит от источников непитьевой воды; а именно, GW и TS. Следовательно, потребление лесного хозяйства определяется выражением (уравнение 12): (12) где F Потребление_Всего – общее потребление лесного хозяйства, обеспечиваемое различными источниками.Условия на RHS представляют водоснабжение лесного хозяйства за счет ГВ, ДВ и поверхностного стока соответственно.

    2.2.3 Уравнения баланса массы для подсистемы переноса воды.

    Эта подсистема определена как временное хранилище водных ресурсов. Они образуют промежуточное хранилище или носитель между подсистемами спроса и ресурсов. Здесь исследование выявило три такие системы, которые могут иметь значение для расчетов баланса массы. Это (i) мелководные водоносные горизонты (SA), (ii) система очистки сточных вод, которая собирает и очищает сточные воды, образующиеся в EAD, и (iii) система сбора ливневых вод, называемая системой ливневой канализации (SDS), которые предназначены для сбора и сброса ливневая вода к морю.

    2 . 2 . 3 . 1 Система мелководных водоносных горизонтов . Неглубокие водоносные горизонты образуют хранилище ГВ, из которых вода забирается путем рытья скважин. В EAD есть водоносные горизонты подземных вод недалеко от Аль-Айна в регионе Аль-Айн и в Ливе в Западном регионе. Водоносный горизонт Лива содержит «ископаемую» воду 10 000 лет назад, время последнего ледникового периода. Водоносные горизонты в регионе Аль-Айн выиграли от более частого подпитки из-за осадков в близлежащих горах Хаджар.При нынешних темпах потребления страна использует ресурсы подземных вод более чем в 20 раз быстрее, чем они могут восполняться за счет осадков [33]. Вода, используемая для орошения, возвращается в систему водоносных горизонтов в качестве компонента, называемого инфильтрационной водой, из таких секторов, как сельское хозяйство ( A inf-SA ), лесное хозяйство ( F inf-SA ) и удобства ( Am inf-SA ). Кроме того, EAD строит искусственный водоносный горизонт, расположенный в Ливе, в Западном регионе; то есть хранилище подземных вод объемом семь миллионов галлонов DW для использования в чрезвычайных ситуациях [34].Общий приток в водоносный горизонт был рассчитан с учетом всех этих компонентов и представлен (уравнение 13). (13) Куда SA Total-TOUTOW — общая пополнение в SA, а A INF-SA , F INF-SA , AM INF-SA , R , R INF-SA , DW AR-SA , RF INF-SA , DA INF-SA , а также GWE inf-SA представляют собой инфильтрацию из сельского хозяйства, лесного хозяйства, жилых домов, объектов коммунального хозяйства, муниципальных, коммерческих, промышленных, утечку воды DS, искусственное пополнение, пополнение естественными дождями, приток из глубокого водоносного горизонта и приток из внешнего водоносного горизонта, соответственно.

    2 . 2 . 3 . 2 Очистные сооружения . Станции очистки сточных вод представляют собой переходный уровень преобразования образующихся сточных вод в пригодные для использования очищенные сточные воды. EAD имеет хорошо развитую сеть сбора и очистки сточных вод, которой управляет ADSSC. Очистные сооружения ADSSC стратегически расположены в Абу-Даби, Аль-Айне и нескольких населенных пунктах в Западном регионе. Существующая канализационная инфраструктура была спроектирована на основе более ранних прогнозов стока и, таким образом, сильно перегружена.Реабилитация, реконструкция, обновление и строительство необходимой инфраструктуры ведутся в соответствии с текущими и будущими потребностями. В ЕАД работает 36 ВС. На всех ВС сточные воды очищаются до третичного уровня для производства TS и в основном используются для орошения ландшафта. Однако только около 52 % оборотной воды повторно используется для орошения или других целей, а остальные 48 % сбрасываются в окружающую среду [31, 33]. Массовый баланс WTP был установлен (уравнение 14), разработанным с учетом всех компонентов сточных вод в EAD.(14) Куда WTP Total-TOTOW Total WTP приток, а R WTP , WTP , M , M WTP и I WTP — это сточные воды, образующиеся со всех жилых, коммерческих, муниципальных и промышленных объектов, соответственно, поступающие на ВС. inf WTP — проникновение в канализационные сети.

    2 . 2 . 3 . 3 Система ливневой канализации . Система ливневой канализации (СДС) принимает и отводит ливневые стоки от осадков, происходящих в городских зонах ВАО, в море. Таким образом, он служит переходной системой для осадков, выпадающих в эмирате. SDS в эмирате также используется для подземного дренажа, чтобы контролировать уровень подземных вод путем удаления избытка подземных вод там, где превышен максимальный уровень. В Абу-Даби ГВ часто встречаются в строительных проектах, и их необходимо учитывать и учитывать во время строительства, чтобы успешно завершить проект [35].Эти подземные воды, удаленные со строительных площадок в прибрежных районах Абу-Даби из-за высокого уровня подземных вод, называются «осушающей водой». SDS учитывался при расчетах баланса массы, но в отсутствие постоянного измеряемого значения данные, полученные от представителей государственных органов путем организации семинаров, интервью и встреч для обсуждения взаимозависимостей и влияния на систему водоснабжения Абу-Даби, а также от опубликованный документ по SDS EAD [36], послужил основой для оценки данных SDS.Это дается (уравнение 15). (15) где SA inf-SDS — проникновение из SA в систему SDS. SDS Итого Приток представляет собой общий объем воды, сбрасываемой в море через систему сбора ливневых вод.

    2.3 Модель динамического водного баланса

    Разработанная модель водного баланса затем использовалась для разработки динамической модели для изучения баланса спроса и предложения за определенный период времени в эмирате Абу-Даби.Динамическая модель, получившая название «Динамическая модель водного баланса Абу-Даби» (ADWBM), разработана как инструмент с механизмом взаимодействия с пользователем для получения результатов моделирования для ежегодного составления водного бюджета. ADWBM был разработан с тремя основными модулями: 1) прогноз населения для прогнозирования ежегодного населения национальных и неграждан отдельно на основе темпов роста населения, 2) модели прогнозирования спроса на воду для прогнозирования годового спроса на воду по секторам на основе переменных, 3) модель прогноза водообеспеченности для прогнозирования годовой обеспеченности водными ресурсами.Набор параметров, переменных и операционных правил используется в динамической модели для запуска модели водного баланса на будущие годы. Рабочие правила подобны тому, в какие секторы спроса может подаваться конкретный источник воды, предел, до которого может поставляться источник воды, требования к качеству воды для каждого сектора спроса и так далее. Эти правила реализуются путем построения ряда подпрограмм в MATLAB для создания годовых водных балансов до 2050 года на основе модельных прогнозов спроса и предложения.Схематическое представление ADWBM показано на рис. 3, а некоторые ключевые параметры, используемые в модели, приведены в таблице 1.

    2.3.1 Модуль прогноза населения.

    В этом исследовании население рассматривается как основная движущая сила потребления воды в Абу-Даби. Исследование было сосредоточено на определении различных параметров, называемых «факторами численности населения», которые могут максимально точно предсказать будущую численность населения Абу-Даби. Исследование показало, что население Абу-Даби следует совершенно разным образцам для граждан и неграждан.Кроме того, темпы роста не будут оставаться одинаковыми для всего горизонта планирования до 2050 года, поскольку правительство Абу-Даби установило планы на 2020, 2030 и 2050 годы. Каждый отмеченный период соответствует разным темпам роста с разными значениями для граждан и неграждан. Каждый из них является драйвером населения и, следовательно, является пользовательским вводом. С помощью этих драйверов модель предназначена для прогнозирования населения как местных, так и неграждан до 2050 года. Пользователь может разработать индивидуальные модели населения для разработки будущих моделей водных ресурсов, рассматривая определенные периоды времени и темпы роста в качестве входных данных пользователя.

    2.3.2 Модуль прогноза водоснабжения.

    Будущая доступность каждого водного ресурса зависит от различных климатических и экологических параметров, а также от государственной политики, основанной на его видении и устойчивости. Доступность ГВ определяется чистой годовой скоростью пополнения (тыс. Государственная политика устанавливает допустимые нормы водозабора в год для устойчивого будущего. Следовательно, для моделирования подземных вод модель предназначена для учета трех параметров: чистой годовой скорости пополнения, чистого внешнего стока в ЮА и скорости забора для прогнозирования будущей ситуации с ГВ.Основываясь на последних доступных оценочных значениях, базовые значения, используемые в модели, составляют 200 млрд куб. м для текущего запаса ГВт, 110 млн куб. Текущая скорость отбора ГВт.

    Параметры будущего опреснения зависят от государственной политики. В модели «годовая производительность по опреснению» и «утечка и потеря» являются двумя ключевыми параметрами, связанными с DW. В настоящее время 10% считается базовым значением для «утечек и потерь» на основании [33].

    Наличие

    TS зависит от потребления питьевой воды и образования сточных вод. Таким образом, для прогнозирования будущего образования TS параметрами, включенными в модель, являются коэффициент возврата питьевой воды ( PWR ), скорость инфильтрации в канализацию и коэффициент рециркуляции произведенных TS ( RR TS ). PWR определяется как отношение сточных вод, поступающих на входы ВОС, к общему потреблению питьевой воды. RR TS зависит от качества производимой воды и пропускной способности системы распределения TS.Значения параметров включены в модель на основании данных, полученных от соответствующих субъектов и операторов очистных сооружений и насосных станций в ЕАД.

    Ключевыми параметрами для осадков являются поверхностный сток, скорость инфильтрации и скорость испарения. Все необходимые данные для прогнозирования были собраны из различных источников, таких как исторические записи, технические отчеты, официальные и правительственные публикации.

    2.3.3 Модуль прогнозирования потребности в воде.

    ADWBM построен с использованием двух методов прогнозирования потребности в воде.Метод-I представляет собой простой подход, с помощью которого можно прогнозировать оптовый спрос в секторе с использованием единого коэффициента. В методе II детерминанты, способствующие потреблению в секторе или управляющие им, называемые здесь драйверами спроса, формируют основу для прогнозирования спроса.

    2 . 3 . 3 . 1 Метод-I прогноза потребности в воде . Были построены функции спроса на воду, которые связывают объемный спрос сектора с удельным потреблением. Потребность на душу населения ( PCD ), выраженная в литрах на душу населения в день ( lpcd ), представляет собой коэффициент, используемый для моделирования потребностей в воде секторов, зависящих от населения.Сильная связь между населением и жилыми и коммерческими потребностями очевидна; он все еще существует с муниципальными и благоустроенными требованиями и был определен статистически. Эти потребности показали положительную линейную связь с населением, и значение R 2 оказалось между 0,78 и 0,96, причем жилые помещения и благоустройства имели самые высокие и самые низкие значения соответственно. Потребность в воде рассчитывается как произведение общей численности населения « P » и « PCD » для соответствующих секторов, как представлено (уравнение 16). PCD для каждого сектора спроса, зависящего от населения, были определены на основе исторических данных о потреблении воды различными секторами в EAD. (16) где D BPD — годовой объемный спрос зависимых от населения секторов, выраженный в млн м3/год, P — прогнозируемая численность населения, а PCD PD — соответствующее 8d, определенное для lpc отрасли, связанные с населением.

    Потребность в сельском и лесном хозяйстве зависит от орошаемой площади.Нормы удельного потребления на единицу площади по этим отраслям легли в основу оценки спроса по этому методу. Исторические данные о годовом потреблении в этих секторах и площади орошения для соответствующих секторов были подвергнуты статистическому анализу для оценки «коэффициента потребления на единицу площади» ( CPA ) для сельскохозяйственного и лесного секторов. Спрос со стороны этих двух секторов определяется выражением (уравнение 17): (17) Где D BNPD – годовой объемный спрос секторов (A и F) в млн м3/год, A Di – площадь орошаемых земель в м

    a 90 соответственно секторов и CPA Di — норма расхода соответствующего сектора в литрах/м 2 /день.

    Таким образом, Метод-I в ADWBM предназначен для прогнозирования спроса на основе PCD для секторов, зависящих от населения, и CPA для независимых от населения потребностей в орошении.

    2 . 3 . 3 . 2 Метод-II прогноза потребности в воде . В методе II компоненты, способствующие потреблению в секторе или стимулирующие его, называемые здесь драйверами спроса, являются ядром прогноза спроса. Для каждого сектора спроса существует несколько факторов, и их детали необходимы для обеспечения более точной оценки (прогноза) каждого типа спроса в соответствии с его категоризированными факторами.Этот метод моделирования предпочтительнее из-за его полноты и уровня агрегирования, поскольку он дает более репрезентативные данные о подсекторах внутри сектора и, в конечном итоге, лучшие результаты для будущего планирования. Уравнения для структурного прогнозирования спроса на воду, основанные на движущих силах, основаны на опыте прогнозирования для большинства компаний водоснабжения Соединенного Королевства за последние три десятилетия, но были изменены, чтобы отразить условия Абу-Даби, и получены путем внесения необходимых корректировок в (уравнение 16).Это включало определение факторов спроса в каждом секторе Абу-Даби и разработку уравнений спроса на их основе.

    2 . 3 . 3 . 3 Жилой . Жилищное потребление в ЕАД было объединено в пять компонентов (факторов), связанных с тремя типами жилья: шабият, вилла и квартира. Шабият – это одноэтажные малообеспеченные семейные дома, в которых проживает неучтенное количество жильцов. Уравнения, разработанные для структурирования потребностей населения в воде в EAD на основе факторов, объясняются с помощью уравнений (18)–(23).

    Поскольку структура населения Абу-Даби состоит из двух очень четких групп населения, граждан (n) и неграждан (nn), уравнение спроса на основе PCD; (Уравнение 16) было скорректировано, чтобы отразить это изменение спроса на жилье, как и в (Уравнение 18). Это помогает оценить спрос на жилье для граждан и неграждан отдельно. (18) где P n и P nn – гражданское и негражданское население соответственно. PCD R-n и PCD R-nn — их соответствующие нормы расхода в lpcd .

    Тем не менее, нормы потребления, используемые в (уравнении 18), определяются либо из агрегированных данных (население и снабжение жилых помещений), либо путем выборки или обследований численности домохозяйств, если должны использоваться данные измерений. Базовыми данными о прямом потреблении являются данные измерений, которые собираются на уровне домохозяйств. Такие данные можно использовать для определения общего спроса из агрегирования потребления по типам домохозяйств в EAD, где N j – количество домохозяйств типа j .Таким образом, (уравнение 19) получается следующим образом: (19) где CR j – норма потребления домохозяйствами типа j .

    Кроме того, рассматривая граждан и неграждан как отдельные элементы моделирования в различных типах домохозяйств, оно было дополнительно изменено (уравнение 20). (20) где N jn и N jnn – количество домохозяйств типа j , занятых гражданами и негражданами соответственно. CR jn и CR jnn — уровень потребления домашних хозяйств типа j , занятых гражданами и негражданами, соответственно.

    Наконец, признавая необходимость дифференцировать потребление внутри помещений, « i », и потребление вне помещений, « x », для каждого типа домохозяйства, полученная доходность (уравнение 21), которое представляет собой уравнение спроса для жилых помещений, которое включает все движущие силы жилой сектор.

    (21)

    2 . 3 . 3 . 4 Муниципальный . Основными драйверами муниципального спроса в EAD определены государственные учреждения, больницы, школы, мечети и посетители мест отдыха. Удельные нормы потребления для этих водителей на душу населения или на площадь, в зависимости от того, что применимо, легли в основу оценки муниципального спроса с использованием Метода-II. Уравнение муниципального спроса, разработанное на основе этих факторов, приведено в (уравнение 22). (22) Где N HS-Bed , N MQ , N N и N N VS — это общее количество больничных кроватей, мечетей, студентов и посетителей рекреационные объекты. Ar gov-off — общая площадь государственных учреждений в м 2 . Остальные параметры (нормы расхода) в уравнении: / m 2 / день, CR M-HS литров / больничная кровать / день, CR M-SC -Liters / M 2 / день и CR M-vs — литров/посетитель/день.

    2 . 3 . 3 . 5 Коммерческий . Коммерческий сектор в ЕАД в основном включал гостиницы, рестораны, кафетерии, автомойки и прачечные. Таким образом, уравнение спроса было составлено следующим образом (уравнение 23): (23) где, D C −общий годовой коммерческий спрос в млн м3/год, N off-emp −количество служащих, офисный работник в л/чел./день, N рет-эмп −количество работников розничной торговли, CR C-рет норма расхода на одного работника розничной торговли, л/чел./день AR RES валовая площадь ресторанов в M 2 , CR C-RES -Consumption C-Res -Consumption Come Per Play в L / M 2 / день, N HR -TAL Количество номеров гостиничных номеров доступно для размещения, CR C-HR Уровень потребления на гостиничный номер Оккупирован L / Окупленный номер / день, o HR — заполняемость гостиничных номеров, N cw — общее количество всех моек ТС на всех автомойках, а CR C-cw норма расхода на мойку ТС в литрах/автомобиль.

    2 . 3 . 3 . 6 Промышленный . Поскольку рост отраслей в EAD обусловлен государственной политикой и видением без информации о движущих силах, уравнение прогноза в модели было разработано для расчета будущих потребностей на основе изменения темпов годового промышленного потребления, принимая 20 млн м3 / лет в качестве базового значения. изменение курса; увеличиваться или уменьшаться, зависит от государственной экономической стратегии.

    2 . 3 . 3 . 7 Удобства . Спрос на благоустройство определяется ключевыми факторами, а именно площадью благоустройства и эффективностью орошения для двух типов земель: парков и декоративных полей. Исходя из этого, (уравнение 24) было разработано для прогнозирования потребности в воде для бытовых нужд с использованием Метода-II. (24) где D Am — годовая потребность в воде объектов благоустройства в млн м3/год, k — тип удобств, AmR k — у потребность в воде на единицу площади для удобств K Удобства K AR K — орошенные площади K Удобства типа K IE AM AM — Эффективность ирригации для ландшафта и л R требование выщелачивания.

    2 . 3 . 3 . 8 Сельскохозяйственный . В модели спрос на воду в сельскохозяйственном секторе прогнозируется с помощью Метода-II на основе движущих сил, определенных как обрабатываемая площадь для каждого типа культуры, потребность в орошении для каждого типа культуры, эффективность орошения и потребность в промывке земли сельскохозяйственного назначения. Таким образом, уравнение спроса на сельскохозяйственную продукцию было разработано в виде (уравнение 25), приведенного ниже: (25) В каком D A A — общая годовая водная водная потребность в сельском хозяйстве, CWR I I — это ежегодная культура водой для типа I урожай на единицу площади, AR I – посевная площадь для культуры типа i , IE A – эффективность орошения, а L r – потребность в промывке.

    2 . 3 . 3 . 9 Лесное хозяйство . Оросительная потребность лесного хозяйства определяется занимаемой площадью, нормами расхода в восточных и западных районах и эффективностью орошения лесных земель ВАД. Таким образом, уравнение спроса на лесное хозяйство было составлено в виде (уравнение 26): (26) где D F — общая годовая потребность леса в воде, FWR r — y раннее лесоводство на единицу площади для региона 0 7 29027 r , где два региона Леса расположены, AR R — орошаемый лес в регионе R , Fe F F — это эффективность полива и л R — это требование выщелачивания.

    2.3.4 Разработка и оценка будущего моделирования с использованием ADWBM.

    Реализация ADWBM заключается в том, что (i) пользователь может разработать любое количество вычислительных симуляций, изменяя параметры управления (драйверы, такие как входные данные политики и параметры потребления стратегии сохранения воды), используемые для прогноза, (ii) он размещает модуль для приоритетного распределения доступной питьевой воды (DW) в секторах спроса на питьевую воду (жилой, коммерческий, муниципальный и промышленный) и непитьевой воды (TS и GW) в секторах потребления (сельское хозяйство, лесное хозяйство и коммунальные услуги). ) и (iii) определяет требуемый процент сокращения водопотребления по каждому фактору спроса, в котором подробно описываются сокращения водопотребления, необходимые в каждом секторе спроса для достижения BWB до 2050 года.BWB относится к условиям, при которых водные ресурсы доступны для удовлетворения ожидаемых потребностей без возникновения нехватки в каком-либо секторе. В каждом модуле пользователь может изменить входные значения, чтобы исследовать влияние на будущие сценарии управления водными ресурсами.

    В рамках этого исследования были организованы два семинара с государственными органами и заинтересованными сторонами для обсуждения и сбора более точных данных, относящихся к разработке модели. ADWBM позволяет обновлять любые последние данные, которые станут доступны в будущем, что делает его адаптивным инструментом.

    3. Результаты и обсуждение

    3.1 Калибровка и проверка модели

    Калибровка и проверка модели

    были выполнены для обеспечения приемлемости принятой методологии прогнозирования [45]. В данном исследовании проводится калибровка, посредством которой различные параметры модели корректируются и оптимизируются с целью улучшения результатов моделирования. Различные выходные данные модели включают прогнозируемые потребности секторов: жилой, коммерческий, муниципальный, сельскохозяйственный, лесной, благоустройство и образование сточных вод (наличие TS).Калибровка в основном была направлена ​​на корректировку и оптимизацию значений параметров (драйверов) этих секторов спроса и ТС. Параметры корректировались до тех пор, пока не было получено приемлемое статистическое соответствие между наблюдаемыми и смоделированными значениями. Например, спрос в жилом секторе был откалиброван с использованием следующих параметров: уровень потребления внутри помещений в шабиятах, уровень потребления на открытом воздухе в шабиятах; уровень потребления внутри помещений на виллах, уровень потребления на открытом воздухе на виллах и уровень потребления в квартирах.Точно так же для непитьевых секторов калибровка проводилась путем настройки соответствующих драйверов. Для TS, поскольку модель прогнозирует общий объем сточных вод, которые будут очищаться на ВС для производства TS, калибровка была основана на корректировке двух параметров; коэффициент возврата питьевой воды и скорость инфильтрации в канализационную систему. Оптимизированные и откалиброванные значения параметров приведены в Таблице 2. Они могут служить базовыми значениями для разработки водных сценариев, как обсуждалось в [46], для определения водного видения Абу-Даби.

    Для калибровки использовался период с 2005 по 2014 год, а для проверки был выбран период 2015–2019 годов. Для оценки производительности использовали три статистических параметра, а именно среднее значение относительной ошибки (MRE), эффективность Нэша-Сатклиффа (NSE) и коэффициент детерминации (R 2 ). MRE дал относительные различия между моделью и фактическими значениями. NSE использовался для определения точности модели. NSE принимает значение в диапазоне от -∞ до 1, чем ближе значение к 1, тем точнее моделируемое значение.R 2 , число от 0 до 1, описывает коллинеарность между модельными и фактическими значениями. Чем ближе значение к 1, тем модель хорошо имитирует систему.

    Анализ производительности с использованием вышеупомянутых статистических показателей представлен в таблице 3. Он показывает, что MRE находится в диапазоне от -12,3 до 15,17%, R 2 находится в диапазоне 0,674–0,973, а NSE находится в диапазоне 0,619–0,933. Графики (рис. 4) показывают, что модель смогла воспроизвести результаты, которые хорошо согласуются с историческими значениями.Муниципальный, коммунальный и коммерческий сектор показали относительно низкое значение NSE; 0,619, 0,623 и 0,645 соответственно. Эти сравнительно низкие значения обусловлены неточностями в данных о драйверах для этих секторов, обновление которых может улучшить прогноз модели. Однако значение выше 0,5 для NSE считается удовлетворительным [47]. Таким образом, общие результаты калибровки и проверки показали, что модель способна адекватно воспроизводить тенденции спроса и предложения на воду и пригодна для использования.

    3.2 Моделирование будущего

    Здесь обсуждаются результаты двух симуляций, отображающих будущую ситуацию с водой в Абу-Даби.

    3.2.1 Моделирование базовой линии (BL).

    Моделирование BL является эталонным моделированием, которое разработано для представления продолжения текущих тенденций спроса и предложения воды в EAD. В рамках этого моделирования предполагается, что уровень потребления останется неизменным, как и в базовом 2015 году, но население продолжит расти.В этом моделировании предполагается, что население Абу-Даби будет расти в соответствии со сбалансированной окружающей средой и постепенным экономическим развитием. Следовательно, при моделировании BL модель роста населения в Абу-Даби будет следовать трем различным периодам роста в период с 2015 по 2050 год: периоды 2015–2020 годов, 2021–2030 годов и 2031–2050 годы. Годовые темпы роста для этих выделенных периодов представляют собой темпы роста « Сценарий F » в [48] и « SSP5 Сценарий » в [49]. Это представляет собой условие обычного роста населения в Абу-Даби.Это моделирование разработано, чтобы проиллюстрировать ситуацию в EAD без улучшения инфраструктуры водоснабжения по сравнению с базовым годом. Кроме того, моделирование BL предполагало, что не будет наложено никаких ограничений на добычу подземных вод по сравнению с исходным значением. Кроме того, маловероятно, что изменение климата приведет к серьезным изменениям водных ресурсов к 2050 г. [29, 50]. Таким образом, в этом моделировании климатические факторы, такие как осадки и температура, остаются неизменными по сравнению с текущей моделью для горизонта планирования.При моделировании BL спрос на воду будет расти со временем для секторов, зависящих от населения, в то время как спрос на воду для других секторов останется таким же, как базовый уровень потребления на протяжении всего горизонта планирования. Нормы потребления по секторам, используемые для моделирования BL, являются базовыми значениями. Годовая поставка из различных источников, учитываемых при моделировании BL, показана на рис. 5A.

    Рис. 5. Результаты моделирования BL.

    (A) Снабжение из различных источников снабжения и динамика резерва ГВт по годам.(B) Потребность в воде во всех секторах при моделировании BL на 2020 г. (первые столбцы), 2030 г. (вторые столбцы) и 2050 г. (третьи столбцы). (C) Тенденция к увеличению дефицита воды с годами для моделирования BL.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0245140.g005

    Моделирование BL в ADWBM показало, что в рамках этого моделирования невозможно достичь сбалансированного водного баланса. Годовой спрос по секторам показан на рис. 5B, и видно, что к 2050 году общий годовой спрос превысит 6000 млн м3.Это увеличение приведет к дефициту в секторах спроса на питьевую и непитьевую продукцию в ближайшие годы. Для BL модель предсказывает нехватку питьевой и непитьевой воды уже в 2020 г., а затем продолжит увеличиваться до 2050 г. Эта тенденция дефицита воды с течением времени показана на рис. 5C. При моделировании BL запасы GW чрезмерно эксплуатируются, что приведет к тревожному сокращению к 2050 году (рис. 5A). Поскольку дефицит воды быстро увеличивается, EAD должно внести серьезные изменения в государственную политику и правила, чтобы предотвратить водный кризис в будущем, если нынешняя тенденция управления водными ресурсами сохранится.

    Моделирование BL требует изменений в моделях потребления в разных секторах, чтобы иметь сбалансированный водный баланс для того же роста населения и на временной горизонт до 2050 года. Поэтому моделирование BL повторяется с изменениями, чтобы проверить, как можно достигается путем управления подачей воды, и это рассматривается как новая симуляция.

    3.2.2 Моделирование контролируемой подачи (CS).

    Это моделирование демонстрирует, как можно избежать дефицита воды, предсказанного при моделировании BL.Основная цель этого моделирования — определить оптимальное решение для обеспечения водной безопасности в ВАО при том же населении и экономическом росте, что и при моделировании БП. Таким образом, это моделирование является целевым моделированием. Было проведено итеративное моделирование, чтобы выяснить соответствующие меры по экономии, которые должны быть реализованы в каждом секторе спроса, чтобы избежать любого ежегодного дефицита воды до 2050 года, если снабжение из доступных источников контролируется. В этом моделировании предположения об источниках водоснабжения были сделаны на основе бережливого и устойчивого подхода с целью забора подземных вод меньше или равной естественной скорости пополнения подземных вод, равной 110 млн. максимизация использования производимых ТС к 2050 году.Кроме того, предполагается, что количество осадков в Абу-Даби увеличится на 20% благодаря его устойчивой политике, направленной на увеличение количества осадков за счет программы искусственного дождя с использованием безвредных природных солей [51]. В этом моделировании также учитывается стратегия изменения климата, которая была включена в Abu Dhabi Environment Vision 2030 [46]. Затем было проведено итеративное моделирование, чтобы найти оптимизированные сокращения, необходимые для различных секторов для достижения BWB. Компания CS достигла BWB в течение всего периода (отсутствие дефицита) за счет сокращения базовых норм потребления.

    Результаты моделирования показали, что для достижения BWB требуется большое процентное сокращение. Требуемое сокращение выражается в процентах от базового уровня потребления, приведенного в Таблице 4. Сокращения потребностей населения (жилого, коммерческого, муниципального и коммунального хозяйства) относятся к нормам потребления, lpcd, в то время как сокращения для сельского и лесного хозяйства относятся к нормам потребления, lpcd. к нормам потребления в год. Тенденция предложения по всем источникам и динамика спроса на воду по всем отраслям до 2050 г. представлена ​​на рис. 6А и 6Б соответственно.Для CS стратегический запас подземных вод сохраняется при незначительном ежегодном заборе ГВт (рис. 6А).

    Рис. 6. Результаты моделирования КС.

    (A) Снабжение из различных источников снабжения и динамика резерва ГВт по годам. (B) Потребность в воде во всех секторах в соответствии с КС на 2020 г. (первые столбцы), 2030 г. (вторые столбцы) и 2050 г. (третьи столбцы).

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0245140.g006

    Кроме того, чтобы продемонстрировать, сколько драйверов или подсекторов сохранения или сокращения спроса требуется для контроля большей части потребления воды в конкретном сектор спроса, был проведен второй уровень моделирования.То есть на этом этапе моделирования применялась методология, основанная на драйверах, и моделирование представляло результаты как целевые значения, которые должны быть достигнуты для драйверов по сравнению с базовыми значениями для достижения BWB. Результаты моделирования драйверов четырех основных секторов спроса представлены на рис. 7.

    Рис. 7. Требуемое сокращение потребления на уровне водителей для основных секторов спроса в моделировании CS.

    (A) Целевое сокращение в жилом секторе. (B) Целевое сокращение в коммерческом секторе.(C) Целевое сокращение в ирригационных секторах (сельское и лесное хозяйство).

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0245140.g007

    Для жилого сектора видно, что к 2050 году требуется резкое сокращение потребления вне помещений, рис. 7A. Целевые уровни удельного потребления, которые должны быть достигнуты для коммерческих драйверов потребления, показаны на рис. 7B. По сравнению с жилым сектором, коммерческий сектор требует лишь незначительного снижения уровня потребления водителей.

    Было обнаружено, что невозможно достичь BWB без очень значительного сокращения потребности в орошении сельскохозяйственного и лесного секторов. Таким образом, для сокращения потребления в этих секторах доступны варианты повышения эффективности орошения без ущерба для потребностей растений в воде и сокращения площадей под этими секторами. Результаты моделирования показали, что повышения эффективности орошения только в сельском и лесном хозяйствах будет достаточно для достижения BWB до 2020 года.Тем не менее, для достижения BWB до 2050 г. результаты моделирования показали, что требуется сокращение площадей под этими секторами. Для сельскохозяйственного сектора необходимое сокращение площади по сравнению с базовым значением составляет 86%, в то время как для лесного сектора этот показатель составляет 60%. Рис. 7C.

    Рекомендуется использовать моделирование контролируемых поставок из-за разумных, а также достижимых процентных сокращений, необходимых для применения для различных потребностей в разные годы (рис. 7). Таким образом, исходя из результатов сценария, только с помощью строгих стратегий сохранения можно достичь баланса спроса и предложения воды в Абу-Даби.Сокращение потребности в воде требует участия государственных органов для реализации конкретных программ, направленных на сохранение водных ресурсов. Это может быть в форме подготовки долгосрочных программ по просвещению граждан о важности водосбережения, технических и законодательных вмешательств по сокращению потребности в воде и т.д. Таким образом, CS может привести к реализации устойчивого Абу-Даби за счет подхода к сохранению.

    3.3 Анализ чувствительности

    Поскольку существует множество факторов, связанных с различными секторами спроса, необходимо определить факторы, оказывающие наибольшее влияние на расчетный спрос, чтобы в будущем усилия можно было сосредоточить на сборе данных для этих факторов.Поэтому был проведен анализ чувствительности для оценки влияния драйверов на расчетное потребление. Этот анализ был выполнен отдельно для каждого сектора спроса путем изменения значения отдельного фактора (% увеличения и уменьшения), сохранения других факторов без изменений и представления процентного изменения этого сектора спроса в 2020, 2030 и 2050 годах. упомянув, что предполагалось, что изменение движущих сил любого сектора спроса не влияет на другие сектора спроса. Жилой сектор используется в качестве примера для объяснения подхода к анализу чувствительности.Он показывает, что входными параметрами, влияющими на спрос населения в основном во всех трех временных горизонтах (2020, 2030 и 2050 гг.), являются потребление воды в квартирах, за которым следует потребление воды на улице Шабият. Потребление вилл на открытом воздухе выступает в качестве третьего наиболее влиятельного параметра для всех трех рассматриваемых временных горизонтов. Влияние каждого фактора (в то время как другие факторы остаются прежними) на спрос населения в 2020, 2030 и 2050 годах показано на рис. жилья делает его самым влиятельным фактором ввода.Изменения спроса увеличиваются со временем; то есть изменения в 2050 г. больше, чем в 2030 и 2020 гг.

    Аналогичный подход применялся для всех других секторов, имеющих подробные данные о водителях. В муниципальном секторе площадь государственных учреждений и уровень ее потребления являются факторами, которые в основном влияют на муниципальный спрос на воду в 2020, 2030 и 2050 годах. Согласно влиянию на коммерческий спрос на воду, наиболее влиятельные входные параметры за все три периода горизонты – потребление воды ресторанами.Работник розничной торговли и численность офисного служащего оказывают одинаковое влияние на спрос. Потребление воды для автомойки и в гостинице минимально влияет на коммерческое водопотребление. В сельскохозяйственном секторе управляемый фактор, а именно эффективность орошения и площадь возделываемых земель (фрукты, поля и овощи), существенно влияет на потребности сельского хозяйства. В лесном секторе есть два управляемых драйвера. Это общая площадь лесного хозяйства (по регионам) и эффективность орошения.Оба фактора существенно повлияют на общее потребление воды лесным хозяйством в 2020, 2030 и 2050 годах. В секторе благоустройства орошаемые площади в целом делятся на две категории: парковые и декоративные. Таким образом, входные факторы, а именно благоустройство территории (парковая зона и декоративная зона), нормы потребления и эффективность их орошения. Было замечено, что площадь благоустройства и эффективность орошения влияют на общий спрос на воду для благоустройства, не изменяя норму потребления.

    4.Выводы

    В этом исследовании был разработан численный инструмент для получения как можно более точных данных о спросе и предложении на воду в регионе EAD до 2050 года для планирования и принятия мер, необходимых для устранения потенциальной нехватки воды. Затем были построены две модели будущих водных ресурсов (до 2050 г.) с упором на варианты сохранения, чтобы представить различные будущие водные условия. Из двух симуляций, обсуждавшихся в этом исследовании, BL показал высокий уровень уязвимости с нехваткой воды, которая вскоре возникнет как для питьевой, так и для технической воды.Таким образом, достижение сбалансированного водного баланса было проиллюстрировано с помощью моделирования под названием «Контролируемое снабжение», которое продемонстрировало, что водный баланс достижим только путем принятия строгих мер в структурах потребления в дополнение к контролируемому водоснабжению. Были смоделированы требуемые целевые показатели сокращения водопотребления в различных секторах спроса, которые затем были проанализированы для получения требуемых процентов сокращения по отдельным факторам спроса, чтобы лица, определяющие политику, могли определить, какие подсекторы (факторы спроса) должны быть приоритетными для сокращения потребления.Демографические условия, правительственные стратегии и видения, а также экологические соображения были в центре анализа.

    Исследование показало, что большая часть населения ведет интенсивный образ жизни, связанный с потреблением воды. Этот вывод отражает использование в жилых помещениях, поскольку жители шабият и вилл потребляют много воды на открытом воздухе. Таким образом, EAD контрастирует с тенденциями других регионов, где потребление стабилизировалось или снизилось [52]. Даже если ожидаемое снижение темпов роста населения в период с 2015 по 2050 год будет преобладать как для граждан, так и для неграждан, маловероятно, что этого будет достаточно, чтобы сократить спрос, поскольку потребление быстро растет в моделировании BL.Эмират должен внести серьезные изменения, чтобы следовать путям потребления, смоделированным возможными симуляциями BWB (например, контролируемое снабжение), отличными от симуляции BL. Такие инициативы, как «Environment Vision 2030 [48]», предполагают шаг к устойчивому видению. Однако для реализации этого видения необходимо прилагать максимальные усилия на всех уровнях. Частые обновления Стратегии управления водными ресурсами [33] также могут способствовать этим усилиям, хотя эффективное информирование об этой стратегии может быть столь же важным, как и сама стратегия.Кроме того, долгосрочное мышление различных заинтересованных сторон после 2030 года имеет решающее значение для обеспечения соблюдения норм потребления воды и поддержания их на устойчивом уровне, что позволит будущему населению удовлетворять свои потребности по разумной цене. Социальная адаптация окажется жизненно важной, как обсуждалось ранее, которая включает в себя пересмотр использования воды на открытом воздухе, добавление эффективных бытовых приборов и отмену государственных субсидий. Несмотря на то, что рассматривается возможность увеличения поставок, повторное использование сточных вод и расширение опреснения не должны быть приоритетными.Приоритет должен отдаваться таргетированному потреблению, которое является источником проблемы. Разработанные модели могут быть усовершенствованы благодаря новым знаниям и доступности данных с течением времени.

    Благодарности

    Мы хотели бы выразить благодарность всем членам EAAD, которые оказали поддержку в ходе этого исследования, включая помощь в сборе необходимых данных и общении с различными заинтересованными сторонами.

    Каталожные номера

    1. 1. Аль-Зубари В.К. (2009 г.) Проблемы управления водными ресурсами в странах Персидского залива: четыре сценария.В: Использование роста природных ресурсов, нестабильности и конфликтов на Ближнем Востоке и в Азии. Центр Генри Л. Стимсона, стр. 3–19
    2. 2. Давуд М.А. (2007 г.) Дефицит воды в странах Персидского залива: проблемы и возможности. в исследовательских документах GRC, в исследовательских документах GRC
    3. 3. Cheng L, Zhang L, Wang Y-P, Yu Q, Eamus D, O’Grady A (2014) Влияние повышенного содержания CO2, изменения климата и их взаимодействия на водные ресурсы в четырех различных водосборных бассейнах Австралии.Журнал гидрологии 519:1350–1361
    4. 4. Lv M, Ma Z, Yuan X, Lv M, Li M, Zheng Z (2017) Закрытие водного баланса на основе измерений GRACE и реконструированной эвапотранспирации с использованием GLDAS и данных о водопользовании для двух крупных густонаселенных бассейнов средних широт. Журнал гидрологии 547:585–599
    5. 5. Кайсер К., Ахмад С., Джонсон В., Батиста Дж. (2011 г.) Оценка влияния сохранения воды на судьбу использования воды на открытом воздухе: исследование в засушливом регионе. J Environ Manage 92:2061–2068 pmid:21511392
    6. 6.Симидзу Т., Кумагаи Т., Кобаяши М., Тамаи К., Иида С., Кабея Н. и др. (2015) Оценка годовой эвапотранспирации леса с водосбора хвойных плантаций в Японии (2): сравнение ковариации вихрей, водного баланса и сокодвижения плюс потери на перехват. Журнал гидрологии 522:250–264
    7. 7. Wei T, Lou I, Yang Z, Li Y (2016) Системная динамика модели управления городскими водными ресурсами для Макао, Китай. Journal of Environmental Sciences 50:117–126 pmid:28034421
    8. 8.Karimi P, Bastiaanssen WGM, Molden D (2013) Water Accounting Plus (WA+). Гидрология и науки о системе Земли; 17:2459
    9. 9. Оруд И.М. (2015) Оценка водного баланса в пределах типичного полузасушливого водораздела в Восточном Средиземноморье. Экологический процесс 2:395–409
    10. 10. Бандок Г., Правие Р. (2015) Динамика климатического водного баланса за последние пять десятилетий в самом засушливом регионе Румынии, Добруджа. Журнал географических наук 25:1307–1327
    11. 11.Оспина Норена Дж.Э., Домингес-Рамирес К.А., Вега-Родригес Э.Е., Дарган-Контрерас А.Е., Родригес-Молано Л.Е. (2017) Анализ водного баланса при региональных сценариях изменения климата для засушливых зон Колумбии. Атмосфера 30:63–76
    12. 12. Деус Д., Глоаген Р., Краузе П. (2013) Моделирование водного баланса в полузасушливой среде с ограниченными данными на месте с использованием дистанционного зондирования в озере Маньяра, Восточно-Африканский разлом, Танзания. Дистанционное зондирование 5:1651–1680
    13. 13. Тарнавски Э., Маллиган М., Уэссар М., Фэй А., Блэк Э. (2013) Динамическое гидрологическое моделирование в засушливых районах с осадками на основе TRMM.Дистанционное зондирование 5:6691–6716
    14. 14. Рой С., Офори Д. (2012) Оценка водного баланса полузасушливого региона в южной части долины Сан-Хоакин в Калифорнии с использованием модели Торнтвейта и Мазера. 20:10
    15. 15. Скотт Р.Л., Бидерман Дж.А. (2019) Водный баланс критической зоны за 13 лет в полузасушливой саванне. Исследования водных ресурсов 55:574–588
    16. 16. Duque C, Gómez Fontalva JM, Murillo Díaz JM, Calvache ML (2018) Оценка водного баланса в полузасушливом регионе (водоносный горизонт Торревьеха — юго-восток Испании) путем оценки числовых моделей подземных вод и гидрохимических данных.Экологические науки о Земле.
    17. 17. Леманн П., Берли М., Кунсе Дж. Э. или Д. (2019) Поверхностное испарение в засушливых регионах: выводы из десятилетнего опыта лизиметра и глобальное применение модели конденсатора поверхностного испарения (SEC). Письма о геофизических исследованиях 46:9648–9657
    18. 18. Yao Y, Liang S, Xie X, Cheng J, Jia K, Li Y и др. (2014) Оценка баланса наземных вод над северным Китаем путем объединения нескольких наборов данных. Журнал гидрологии 519:50–68
    19. 19.Ван Х., Гуан Х., Гутьеррес-Хурадо Х.А., Симмонс К.Т. (2014) Исследование водного баланса с использованием спутниковых продуктов над Австралией. Журнал гидрологии 511:546–554
    20. 20. Мохамед М.М. (2014) Комплексная стратегия управления водными ресурсами для города Аль-Айн, Объединенные Арабские Эмираты. Proceedings of the International Association of Hydrological Sciences 364:273–278
    21. 21. Гонсалес Р., Уарда Т., Марпу П., Аллам М., Эльтахир Э., Пирсон С. (2016) Анализ водного баланса в засушливых регионах, применение в Объединенных Арабских Эмиратах.Вода 8:415
    22. 22. Джазим А.А. (2006) Ежемесячная шестипараметрическая модель водного баланса и ее применение в засушливых и полузасушливых малопродуктивных водосборных бассейнах. Журнал Университета короля Сауда — инженерные науки 19:65–81
    23. 23. Кэмп М.В., Радфар М., Валравенс К. (2015) Модель баланса с сосредоточенными параметрами для моделирования внутригорных бассейнов подземных вод: применение к системе водоносных горизонтов равнины Шахрекорд, Иран.
    24. 24. Абдоллахи К., Базарган А., Маккей Г. (2018) Модели водного баланса в моделировании окружающей среды.В: Hussain CM (ed) Handbook of Environmental Material Management. Springer International Publishing, Cham, стр. 1–16
    25. 25. Thapa BR, Ishidaira H, Pandey VP, Shakya NM (2017) Мультимодельный подход к анализу динамики водного баланса в долине Катманду, Непал. Journal of Hydrology: Regional Studies 9:149–162
    26. 26. Перес-Санчес Дж., Сенент-Апарисио Дж., Сегура-Мендес Ф., Пулидо-Веласкес Д., Шринивасан Р. (2019) Оценка гидрологических моделей для определения водных ресурсов на полуострове Испании.Устойчивое развитие 11:2872
    27. 27. Maloszewski P (2000) Модели с сосредоточенными параметрами как инструмент для определения гидрологических параметров некоторых систем подземных вод на основе изотопных данных. В: Материалы конференции TraM’2000, состоявшейся в Льеже, Бельгия, май 2000 г. Льеж, Бельгия, стр. 6
    28. 28. Линд А., Розен Л., Йоханссон П.О., Норберг Т. (2020) Моделирование динамического водного баланса для оценки рисков и поддержки принятия решений в отношении потенциала МРХВ в Ботсване. Вода 12:721
    29. 29.Агентство по охране окружающей среды — Абу-Даби (2009 г.) Генеральный план водных ресурсов Абу-Даби.
    30. 30. Статистический центр — Абу-Даби (2015 г.) Статистический ежегодник Абу-Даби — 2015 г.
    31. 31. Статистический центр — Абу-Даби (2018 г.) Статистический ежегодник Абу-Даби за 2018 г.
    32. 32. Компания водоснабжения и электроснабжения Абу-Даби (2018 г.) Статистические отчеты ADWEC, 1999–2017 гг. http://www.adwec.ae/Statistical.html
    33. 33. Агентство по охране окружающей среды — Абу-Даби (2014 г.) Стратегия управления водными ресурсами Эмирата Абу-Даби (2015–2020 гг.), Стратегия и план действий.
    34. 34. Агентство по охране окружающей среды — Абу-Даби (2018 г.), годовой отчет за 2017 г.
    35. 35. Муниципалитет города Абу-Даби (2014 г.) Проект геотехнических, геофизических и гидрогеологических исследований (GGHIP): Руководство по обезвоживанию.
    36. 36. Муниципалитет города Абу-Даби (2015 г.) Руководство по проектированию систем ливневых вод и грунтовых вод.
    37. 37. RTI International (2015) Экономическая оценка подземных вод в эмирате Абу-Даби. Агентство по охране окружающей среды — Абу-Даби
    38. 38.Агентство по охране окружающей среды — Абу-Даби (2009 г.) Изменение климата — воздействие, уязвимость и адаптация. Абу-Даби
    39. 39. Центр исследования наземной окружающей среды (2015 г.) Исследование водных ресурсов водно-болотного заповедника Аль-Ватба. Центр исследований окружающей среды Земли, Агентство экологических исследований и развития дикой природы
    40. 40. Абубакер Эльхаким, Эльшорбаги Валид Эльсайед АльНасер Хазем, Франсина Домингес (2015) Уменьшение масштаба прогнозов изменения климата модели глобальной циркуляции для Объединенных Арабских Эмиратов.Журнал планирования и управления водными ресурсами 141:04015007
    41. 41. RTI International (2009) Базовый уровень водоснабжения жилых домов и технический потенциал. RTI International/Управление исполнительной власти Объединенных Арабских Эмиратов.
    42. 42. RSB, Абу-Даби, Waterwise (2009) Проект конечного использования воды в жилых домах. Бюро регулирования и надзора
    43. 43. RTI International (2009 г.) Отчет об институциональном исходном состоянии и техническом потенциале водных ресурсов. RTI International/Управление исполнительной власти Объединенных Арабских Эмиратов.
    44. 44. RTI International (2009 г.) Базовый уровень коммерческой воды и технический потенциал. RTI International/Управление исполнительной власти Объединенных Арабских Эмиратов.
    45. 45. Стерман Дж. (2000) Бизнес-динамика: системное мышление и моделирование для сложного мира с компакт-диском, издание HAR / CDR. McGraw-Hill Education, Бостон
    46. 46. Мохамед М.М., Эль-Шорбаги В., Кижиссери М.И., Чоудхури Р., Макдональд А. (2020) Оценка сценариев политики для планирования и управления водными ресурсами в засушливом регионе.Журнал гидрологии: регионоведение 32:100758
    47. 47. Мориаси Д. Н., Арнольд Дж. Г., Ван Лью М. В., Бингнер Р. Л., Хармел Р. Д., Вейт Т. Л. (2007) Руководство по оценке модели для систематической количественной оценки точности моделирования водоразделов. Операции ASABE 50:885–900
    48. 48. Агентство по охране окружающей среды — Абу-Даби (2012 г.) Environment Vision 2030.
    49. 49. Лутц В., Бутц В.П., KC S (редакторы) (2014) Мировое население и человеческий капитал в двадцать первом веке, первое издание.Издательство Оксфордского университета, Оксфорд, Соединенное Королевство; Нью-Йорк, NY
    50. 50. Dougherty WW, Fencl A, Eichaker X, Abū Ẓaby (Объединенные Арабские Эмираты: Эмират), Hayʼat al-Bīʼah (2009) Изменение климата: воздействия, уязвимость и адаптация: прибрежные зоны в Объединенных Арабских Эмиратах: водные ресурсы в Абу-Даби: засушливые земли экосистемы Абу-Даби.
    51. 51. Национальный центр метеорологии Введение. В: http://www.uaerep.ae/en/app/3. По состоянию на 15 августа 2020 г.
    52. 52.Rockaway TD, Coomes PA, Rivard J, Kornstein B (2011) Тенденции использования воды в жилых домах в Северной Америке. Журнал Американской ассоциации водопроводных сооружений; Денвер 103: 76–89

    Количественная оценка динамического запаса воды в почве и коренных породах – Центр космических исследований

    Мы группа гидрологов и геодезистов Юта; а мы изучаем водную динамику в МГО. В течение десяти поездок за последние три года мы оснастили вершину горы в обсерватории Макдональда различными гидрологическими датчиками.Среди них датчики влажности почвы, пьезометры, скважины, метеорологическая станция и особенно сверхпроводящий гравиметр. Гравиметр, или «гравиметр», развернутый в сентябре 2019 года, является одним из семидесяти пяти таких датчиков в мире. Он измеряет, как движущиеся массы окружающей среды, такие как вода и атмосфера, незначительно изменяют гравитацию Земли.

    Мы используем эти гидроданные для:

    1. Разработка негеодезических оценок изменения запасов воды, чтобы помочь нам изучить, как сигналы воды появляются в геодезических приборах на участке, и
    2. Узнайте, как трещины в вулканической породе влияют на потоки запасов воды.
    Сила тяжести на поверхности Земли меняется со временем в крошечных количествах, намного меньших, чем может ощутить человек, потому что геофизические процессы, такие как на рисунке выше, изменяют пространственное распределение массы Земли. Гравиметр, прибор, показанный в центре рисунка, представляет собой научный инструмент, который точно измеряет эти небольшие изменения гравитации Земли в одном месте. Изображение предоставлено: Крис Линик.

    Как изменение запасов воды влияет на измерения сверхпроводящего гравиметра

    Движущиеся массы (воздушные и водные нагрузки) и сейсмические источники в окружающей среде изменяют измеряемую гравитацию.Мы можем предсказать и смоделировать некоторые из этих процессов, но другие (например, изменение подземных вод) трудно смоделировать без непосредственных наблюдений.

    Немного воды не может изменить гравитацию, но давайте проведем мысленный эксперимент. Что произойдет, если на город внезапно упадет водяной диск толщиной 1 м, который охватывает весь Остин, штат Техас (диаметр 111 км)?

    Вертикальные смещения земной коры вблизи Остина из-за водяного диска толщиной 1 метр и диаметром 111 км (≈1°) по модели Фаррелла (1972).Изображение предоставлено: Крис Линик. Вертикальное (синий) и горизонтальное (красный) смещения как функция радиуса от центра диска для одного и того же диска (синий прямоугольник вверху). Изображение предоставлено: Крис Линик.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Используя теорию упругой нагрузки, мы увидим смещение земной поверхности до 7 мм! Это может показаться не таким уж большим, но при попытке достичь миллиметровой точности каждая капля воды имеет значение.Вместо того, чтобы искать 1 м воды, ученые ищут воду в масштабе 1 мм.

    Изучение трещин в коренных породах

    Благодаря UNAVCO (ранее Университетский консорциум NAVSTAR) мы смогли наблюдать изменения запасов воды в трещиноватых коренных породах рядом со сверхпроводящим гравиметром. В сентябре 2017 года UNAVCO оказала щедрую помощь в бурении двух глубоких скважин на MGO, обе глубиной 30 футов. В этих местах мы смогли измерить водонасыщенность по глубине с помощью датчика ядерного магнитного резонанса (ЯМР).

    Наша дополнительная инфраструктура мониторинга включает в себя:

    1. Датчики влажности почвы
    2. Полноценная метеостанция
    3. Блок пьезометров для измерения давления подземных вод и наблюдения за боковым течением
    4. Сверхпроводящий гравиметр
    Гидрологические приборы в локальной сети мониторинга. Изображение предоставлено: Кларк Уилсон/Крис Линик. Аспирантка Мариэль Нельсон завершает сборку пьезометров для измерения расхода грунтовых вод в Макдональдсе.Изображение предоставлено: Крис Линик. (слева направо) Зак Мунгиа, Кольт Кернан, Логан Шмидт и Брэндон Минтон позируют после успешной кампании бурения, в результате которой были пробурены две скважины и несколько образцов керна. Изображение предоставлено: Крис Линик.

    Leave Comment

    Ваш адрес email не будет опубликован.