Shire River Basin Management Program (SRBMP)

1. 背景

Shire River Basin Management Program (SRBMP) 是由世界银行投资研发。它通过有效合理的规划、开发和管理ShireRiver Basin的自然资源来达到社会、经济和环境的可持续发展的目的。

NIRAS负责SRBMP其中的一个子项目（Sub-componet A1）。其主要任务如下:

· 基于流域的气候、水利水文、自然资源和已经存在的这种水利设施来构建一个综合知识库；

· 为水资源的调度和未来的管理创建一个辅助决策系统

· 创建一系列相关的分析工具

· 开发流域综合规划专题和子流域规划，根据有关机构的协商结果勾勒关键土地，有针对性地开发利用水资源。

· 承担产能开发和加强体制建设

其中任务三是开发一套分析工具用于支持整个规划过程。Shire Basin Planning Tool正是为了这个目的而特别设计开发的。它是整个项目分析工具包中最核心的一部分。一旦ShireRiver Basin Organisation成立，它将为其所用。

2 设计理念和技术路线

通常水资源的可利用率和分布情况需要通过水利模型来模拟，通过模拟可以掌握水资源的分布和使用情况，ShireBasin Planning Tool采用了DHI的MIKEHYDRO模型来对流域水资源分布利用情况进行模拟。

Shire Basin Planning Tool的设计理念是设计开发一个用户自定制工具，目的是让是水资源专业人员，管理者和股东能够很方便的配置和开发不同的PlanningOption（规划方案）。比如在不用接受MIKEHydroBasin模型的培训的前提下，能再规划方案里面增加新的investment（水利设施），并得到其对各方面的影响结果及其产生的效益。

下图是ShireBasin Planning Tool的工作流程

图1Shire Basin Planning Tool工作流程

图上包含了6 个部分

1. 创建一个新的PlanningOption，其中包含了不同的环境影响因子，还有一系列的Investment；

2. 工具根据规划方案产生一些了输入时间序列数据，作为MIKEHydro Basin模型的输入；

3. 运行MIKEHydro Basin模型得到模拟结果；

4. 根据模拟结果分析得到一系列的Indicator计算结果；

5. 用户可以调整各个Indicator的权重，这将直接影响BasinScore（流域总分数）；

6. 根据得到的Indicator及其权重，通过多标准分析得到BasinScore，从而帮助用户选取最优的Planning Option。

2.1 Shire Basin Planning Tool的用户接口

下图为ShireBasin Planning Tool的首页。它主要包含了三个部分，分别为：

· Planning option，规划方案

· Investments，水利设施，如引水渠，居民用水取水电，水电站，水库等

· Strategies，定制各indicator的权重

2.1.1 Planning Option

用户可以通过PlanningOption制定不同的规划方案，方案可以包含相应的环境因子，如气候变化，人口增长率等，更重要的是选取包含感兴趣的investments，通过模拟得到一些列的结果。下面是PlanningOption能完成的三个主要的工作：

1. 查看Planning Option里面的各个indicator计算结果，其中包括整个流域总得计算结果和各个子流域的计算结果；

2. 对不同的Planning Option的计算结果进行对比；

3. 新建Planning Option，并进行模拟计算分析；

下图为PlanningOption的图形界面。

图2：Planning Option界面

2.1.2 Investments

用户可以在查看已有的investment，并能添加新的investment。添加有两种方式，一种是创建新的Investments，或者对已有的Investments行进克隆。下图为Investments的图形界面

图3Investments界面

2.1.3 Strategies

Strategy是指各个indicator的权重定义。在Strategies里面用户可以查看已有的strategies，也可以制定新的strategy。下图为“Balanced”strategy的显示页面。

制定权重必须遵守一定的规则，strategy分为两部分，一部分为各个专题indicator组的权重，其权重总和必须为100；另一部分为专题indicator组下的各indicator的权重，其权重总和也必须为100.

图4：Strategies页面

2.2 Shire Basin MIKE Hydro Basin模型

Shire Basin planning tool采用了MIKE Hydro Basin模型来对流域的水资源进行模拟。MIKE HyrdroBasin功能广，灵活性强的模型，广泛应用于定位、管理和规划河流流域的水资源。

Shire Basin planning tool配置好了一个通用的模型以方便用户修改模型的输入参数。模型的研究领域为位于马拉维的ShireRiver。下图为工具中配置好的一个MIKEHydro Model，从图中可以看到，模型里面已经配置好了不同种类的investments，每一个investment从干流或者支流取水。取水的多少就取决于PlanningOption的制定。

3 Indicator

Shire Basin planning tool开发使用了一系列的indicator。Planning Option在运行完模型模拟后，从模拟结果再次进行分析得出indicator的计算结果。下表中列出了应用中所有的indicators。

表1Shire Bain Planning Tool的indicators

	Indicator Name	Description
1.	Reliability and amount of Irrigation water supplied	Reliability of water supplied to irrigation at 90 % level of assurance
2.	Reliability and amount of Domestic water supplied	Reliability of water supplied for domestic use at 90 % level of assurance
3.	Reliability and amount of ‘Other’ water supplied	Reliability of water supplied to ‘Other’ at 90 % level of assurance
4.	Reliability and amount of ‘Total’ water supplied	Reliability of total water supplied to users at 90 % level of assurance
5.	Annual energy production from Hydro power plants	The annual Giga Watt hours production at 90 % level of assurance
6.	Effectiveness of supplying environmental flow requirements in the Dry Season	The effectiveness of supplying environmental water requirement across the basin on average during the dry season months (May – October)
7.	Effectiveness of supplying environmental flow requirements in the Wet Season	The effectiveness of supplying environmental water requirement across the basin on average during the wet season months (November – April)
8.	Effectiveness of supplying environmental flow requirements on annual basis	The effectiveness of supplying environmental water requirement across the basin on average over a year
9.	Sustainability of Groundwater Use	Percentage of groundwater abstractions versus recharge across the basin and per WRU. Calculated on an annual basis, reported at 90 % level of assurance
10.	Average Annual Lake Malawi Water level	Average Annual Lake Malawi Water level, reported at the 90 % level of exceedance.
11.	Average annual flow into Elephant Marshes	Annual average flows at point where the Elephant Marches begin. Indicator value reported at 90 % level of exceedance.
12.	Irrigation annual net financial benefits	The financial benefits from irrigation projects at 90% level of assurance, calculated with simplified estimates of net benefit per year for each investment included in the analysis.
13.	Water supply annual net financial benefits	The financial benefits from water supply projects at 90% level of assurance, calculated with simplified estimates of net benefit per year for each investment included in the analysis.
14.	Other water supply annual net financial benefits	The financial benefits from ‘Other’ projects at 90% level of assurance, calculated with simplified estimates of net benefit per year for each investment included in the analysis.
15.	Hydropower annual net financial benefits	The financial benefits from Hydropower projects at 90% level of assurance, calculated with simplified estimates of net benefit per year for each investment included in the analysis.
16.	Total annual net financial benefits	The total financial benefits from all projects at 90% level of assurance, calculated with simplified estimates of net benefit per year for each investment included in the analysis.

4 Basin Score的计算

Basin Score是用来评估一个Planning Option优或者劣的最终指标。计算采用2-Level MCA计算方法。Indicator是被分成几个专题组，例如，用水指标组、环境指标组、经济效益指标组等。每个专题组含有几个indicator。在这两层机构上需要分别进行权重的划分，规则如下：

1. 给各专题组添加权重，其权重总和必须等于100；

2. 给各专题组里面的indcator添加权重，每个组里面权重总和必须等于100；

下图为BasinScore的比较结果图，通过此图可以很直观的看到在某一个Strategy下面的最优规划方案。

图5：Basin Score比较结果图

5 总结

Shire Basin Planning Tool属于Shire River Basin设计的一部分。该工具提供了用户友好的交互方式，通过对流域各种环境影响因子和流域investments来模拟分析来评估PlanningOption对流域所造成的影响。

环境影响因子有：

· 流域的环境变化

· 流域内的人口增长率

· 流域上游来水情况

· 流域内最低需水量

investments的类型有：

· 水渠

· 居民供水

· 其他用水

· 水库

· 水电站

不同indicator的对比可以有一下两种方式:

· 直接各indicator的分数值

· 对比Basin Score（流域评估总分数）

Shire Basin Planning Tool还具有以下特点：

· 工具能很方便的在网站上下载；

· 工具已经包含有几种成熟的Planning Option，用户可以很方便地查看Planningoption的分析结果；

· 用户可以添加新的Planning Option，或者克隆已有PlanningOption，修改器参数，进行再次模拟分析；

· 用户可以创建新的权重分配方案。；