1.5 國外數(shù)字流域管理典型案例簡介

下面對國外幾個典型的流域管理案例進行簡單的介紹，包括田納西河、尼羅河、多瑙河和茵科馬蒂河。

1.5.1 美國田納西河——流域管理

1.流域概況

田納西河（The Tennessee River），位于美國東南部，是密西西比河的二級支流，長約1045km，流域面積10.6萬km2，地跨弗吉尼亞、北卡羅來納、佐治亞、亞拉巴馬、密西西比、田納西和肯塔基7個州[170]。該河發(fā)源于弗吉尼亞州，向西匯人密西西比河的支流俄亥俄河，大部流經阿巴拉契亞高原區(qū)，上中游河谷狹窄，比降較大，多急流，水力資源豐富，僅能通行小汽輪；下游河谷較開闊，從帕迪尤卡至弗洛倫斯之間的450km河道通航便利。田納西河流域屬于亞熱帶季風性氣候，雨量充沛，冬春多雨，夏秋降水較少，年降水量在1100～1800 mm之間，多年平均降水量1320 mm，河口平均流量1800 m3/s。

田納西河流域的位置、氣候和地形特點決定了它是一個洪澇頻發(fā)的地區(qū)，加上人口劇增帶來的掠奪式開發(fā)，使該地區(qū)土地退化、植被破壞、環(huán)境污染，治理前是美國最貧窮落后的地區(qū)之一。田納西河流域管理始于20世紀30年代，1933年美國國會通過了“田納西流域管理局法”，成立田納西河流域管理局（Tennessee Valley Authority，TVA），對其流域內的自然資源進行綜合開發(fā)和管理，以達到振興和發(fā)展區(qū)域經濟的目的[171]。

田納西河流域開發(fā)管理的特點歸納起來主要有：

● 通過立法，為流域自然資源的統(tǒng)一管理提供法律保證；

● 流域水資源的統(tǒng)一管理；

● 經管上的良性運行機制；

● 健全的管理體制。

經過多年的實踐，田納西河流域的開發(fā)和管理取得了輝煌的成就，從根本上改變了田納西河流域落后的面貌，但也存在一些問題。一段時間以來，TVA所處的政治環(huán)境惡化，不僅受到私營電力公司的挑戰(zhàn)，也受到政府其他機構的責難；隨著美國環(huán)境保護主義運動的興起，人們重視環(huán)境質量，TVA火電廠造成的環(huán)境污染引起人們的不滿；用大壩控制河流的方法也帶來一些對河流生態(tài)的負面影響。因此，對流域進行管理和開發(fā)的同時注重環(huán)境和生態(tài)的保護，同時進行現(xiàn)代化的管理成為必要和緊迫的任務。

河流（流域）現(xiàn)代化的管理，從某種意義上講則是“數(shù)字化管理”，是應用遙感（RS）、數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)（DCS）、全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、計算機網絡和多媒體技術、現(xiàn)代通信等高科技手段，對河流（流域）資源、環(huán)境、社會、經濟等各個復雜系統(tǒng)的數(shù)字化、數(shù)字整合、仿真等信息集成的應用系統(tǒng)，并在可視化的條件下提供決策支持和服務。田納西河流域管理的目標就是使其成為一個具有防洪、航運、發(fā)電、供水、養(yǎng)魚、旅游等綜合效益的水利網。

一般來講，河流的管理從利用現(xiàn)代科學技術管理方面可分為四個階段：第一階段是傳統(tǒng)管理階段，第二階段是設備開發(fā)及新技術應用方面，第三個階段是計算機管理模擬階段，第四個階段是網絡技術和仿真技術方面[172]。美國在流域管理方面代表了當今國際發(fā)展的方向，田納西河的管理已從第三階段的現(xiàn)代流域管理跨越到第四階段，并達到相當高的水平。TVA的管理也因此成為世界范圍內流域管理的一個獨特和成功的典范。

田納西河流域的現(xiàn)代化管理主要體現(xiàn)在監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集、傳輸，數(shù)據(jù)庫的建立，以及系統(tǒng)的開發(fā)與集成等方面。

2.數(shù)據(jù)的采集、傳輸和管理

河流（流域）水文數(shù)據(jù)采集及傳輸所采用的主要手段為遙測、遙感技術；采集數(shù)據(jù)信息主要包括雨量、水位、水質、水溫等；信息傳輸主要采用微波、超短波、光纜、衛(wèi)星等技術；在河流（流域）洪水預報、調度方面廣泛采用計算機模擬技術進行多目標優(yōu)化；在決策支持方面，根據(jù)河流（流域）的特點建立了各自的決策支持和模擬仿真系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用SCAADA系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸采用專用光纜、衛(wèi)星微波和公共網及電話，影像信息主要是法國SPOT衛(wèi)星、加拿大RadarSAT衛(wèi)星、美國LandSAT、NOAA衛(wèi)星等。還有其他相關的高新技術設備，如：測雨雷達及實施監(jiān)控設備，觀測地下水情況的遙測井等。采集的這些資料以離散或連續(xù)的格式被采集存儲，一些連續(xù)觀測站的資料經光纜或衛(wèi)星傳輸?shù)搅饔蛐畔⑻幚碇行摹?/p>

在TERRA決策支持系統(tǒng)中，通常情況下實時資料每隔5～60 min進行一次監(jiān)測和存儲，每隔4h傳輸?shù)叫畔⒅行囊淮危辉诰o急狀態(tài)下，觀測傳輸?shù)念l率加大。所有信息資料經人工、電話或衛(wèi)星自動接收后，傳輸?shù)酱鎯μ幚碇行摹Ｔ诖蠖鄶?shù)情況下，在3min之內就可在網站查閱到這些實時資料；當預報洪水到達相應水位時，可在5min內發(fā)布流域洪水預警。

3.系統(tǒng)的開發(fā)和集成

1）流域綜合管理系統(tǒng)

流域綜合管理系統(tǒng)（Tennessee River System）將田納西河及其支流上的大壩、水閘和水庫作為一個集成的系統(tǒng)進行管理。該系統(tǒng)包括水庫信息、防洪減災、航運、發(fā)電、水質保護、娛樂、土地和河岸線、供水等多方面的綜合信息。它在運行時綜合考慮了航運、防洪、發(fā)電、水質、供水、娛樂、經濟增長等多方面的需求，實現(xiàn)了全流域的水庫和閘門的梯級聯(lián)合調度，從而滿足了流域開發(fā)綜合效益最大化的要求。

網絡化和信息化在該系統(tǒng)中發(fā)揮了重要的作用。通過流域綜合管理系統(tǒng)能夠方便地查詢到流域內每個水文站點各個時刻的流量，流域內每個水庫的詳細情況。在整個田納西河流域，TVA能夠接收到317個雨量計的數(shù)據(jù)，通過衛(wèi)星每小時一次或每3h一次把信息傳輸?shù)絋VA。

TVA利用雨量信息、流量數(shù)據(jù)和多普勒雷達數(shù)據(jù)等一起來進行水管理方面的決策。例如，是否將水庫的蓄水騰空，以滿足未來洪水的蓄洪空間，等等。國家氣象觀測組織、市政部門以及其他政府機構也用到來自TVA的雨量觀測數(shù)據(jù)。

2）綜合污染源識別系統(tǒng)

綜合污染源識別系統(tǒng)（integrated pollutant source identification，IPSI）是用于流域內水質管理和水污染控制、水環(huán)境保護的信息系統(tǒng)。它由地理空間數(shù)據(jù)庫和一系列工具組成。其中地理空間數(shù)據(jù)庫包括流域特征信息（如土地利用、土地覆蓋、河流堤岸侵蝕區(qū)等）以及圈養(yǎng)家畜可能造成的非點源污染信息等，這些信息大都由高分辨率航空影像獲得。地理空間數(shù)據(jù)由商業(yè)的GIS軟件（ArcInfo）來管理。同時，與IPSI相對應的工具包實現(xiàn)了桌面GIS管理、空間數(shù)據(jù)存取、模型分析等功能。

IPSI的主要產品和服務如下：

● 非點源污染源的清單；

● 用來分析數(shù)據(jù)的桌面GIS工具；

● 數(shù)據(jù)分析包；

● 經過校準的污染模型；

● 污染評價方法。

其中，非點源污染源（nonpoint pollution source，NPS）信息利用遙感手段獲取，并且不斷地更新到地理空間數(shù)據(jù)庫中，這個數(shù)據(jù)庫也是其他操作的基礎。IPSI GIS由ArcView管理，實現(xiàn)基礎數(shù)據(jù)的導入、處理、導出、制圖等功能。IPSI PLM（Pollutant Loading Model）是一個桌面計算機模型，可以根據(jù)選擇的污染源及其流域信息，對污染發(fā)生的不同階段進行統(tǒng)計計算，并將結果展示在IPSI GIS平臺上。

3）決策支持系統(tǒng)

為了滿足流域和大型水電站的多目標管理需求，田納西河流域管理局（TVA）和電力研究院（Electric Power Research Institude，EPRI）聯(lián)合開發(fā)了用于多目標管理水庫及水電站的一套軟件（TVA_EPRI River Resource Aid，TERRA）。TERRA是一個集數(shù)據(jù)管理和建模的決策支持系統(tǒng)，主要由兩部分組成：決策支持系統(tǒng)（Decision Support System，DSS）和水電調度模型（Power and Reservior System Scheduling Model，PRSSM）。TERRA可以給用戶提供站點的歷史數(shù)據(jù)、當前數(shù)據(jù)和未來數(shù)據(jù)，幫助用戶解決操作、預報和規(guī)劃方面的問題。在設計方面，TERRA底層利用了一個GIS平臺，便于對流域、河流、測站、道路等數(shù)據(jù)進行分析和展示；同時，也便于將系統(tǒng)移植到其他流域去應用。

TERRA主要有5大功能：

● 數(shù)據(jù)管理：包括各種歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)、預測數(shù)據(jù)等的自動更新、存儲和集成顯示。

● 管理系統(tǒng)約束：包括檢查系統(tǒng)的運行狀態(tài)是否符合各種規(guī)則和條例；觀測數(shù)據(jù)、制定的操作、預測的操作是否符合約束。在超出閾值的情況下，報警系統(tǒng)將提示。

● 輔助水電站管理：集成各種管理模型，實現(xiàn)流域水資源、水環(huán)境、水電站的多目標梯級聯(lián)合調度。

● 預報、規(guī)劃：將各種預測、預報信息整合在TERRA系統(tǒng)，為流域綜合規(guī)劃和管理提供服務。

新技術的應用，大大提高了田納西河流域數(shù)據(jù)采集的速度和預報預警時效，提高了整個流域水資源系統(tǒng)的綜合利用水平，同時也提高了流域管理、開發(fā)的工作效率和經濟效益。雖然田納西河流域管理和信息化的水平很高，但其開發(fā)的系統(tǒng)大都側重于實現(xiàn)某一部分功能，缺乏通用性，難以在其他流域應用。

1.5.2 尼羅河——水資源開發(fā)

1.流域概況

尼羅河（The Nile River）是世界第一長河，全長6670km，干流流經布隆迪、盧旺達、坦桑尼亞、烏干達、蘇丹和埃及等國，最后注入地中海；流域面積約287萬km2，占非洲大陸面積的1/9以上；入海口處年平均徑流量810億m3。埃及境內的尼羅河，阿斯旺至開羅段，穿越東、西沙漠之間，河谷寬展而平坦，沿岸有狹長的河漫灘，開羅以下的河口段，大致從開羅以下20km處開始，河流分岔注入地中海，形成巨大的尼羅河三角洲，面積達2.4萬km2，沖積土層平均厚度在18m以上，地表平坦，河網縱橫，渠道密布，沿海多瀉湖和沙洲。

埃及的水資源情況以其高度復雜性和多變性而著稱。除了沿北部海濱的狹窄地帶外，埃及的降雨量非常小，而且時空分布不均，而埃及96%的淡水資源來自于國際河流尼羅河。但由于尼羅河流經廣大沼澤和沙漠地區(qū)，水量過多地損耗于蒸發(fā)和滲漏，年平均徑流量只有840億m3（阿斯旺處）。埃及的水資源嚴重不足，隨著人口增長、經濟發(fā)展，人均水資源還會不斷減少。因此，埃及十分重視水資源的統(tǒng)一配置和管理，全國的水資源由水利部統(tǒng)一管理。除了注意充分利用尼羅河水資源外，還重視灌溉排水的再利用和水資源的節(jié)約使用，一些法律還規(guī)定新建的灌區(qū)必須使用噴灌、滴灌技術。尼羅河水資源開發(fā)的目標是實現(xiàn)水資源的可持續(xù)發(fā)展，這包括水資源的發(fā)展、水資源管理和水資源水質保護幾個方面的內容。

埃及實施的水資源政策包括許多工程方面的措施，如修建大壩、恢復灌溉結構、改進灌溉系統(tǒng)、安裝水位遙感監(jiān)測儀、擴建管道排水系統(tǒng)等。1902年，為了攔蓄洪水期的部分水量以彌補枯水期之不足，在阿斯旺的尼羅河干流上修建了一座低水壩，這是全河第一項現(xiàn)代化的水利工程，它實現(xiàn)了水量的年內調節(jié)；1971年，在低壩上游6.5km處興建了規(guī)模宏大的阿斯旺高壩（壩高110多米），壩后形成了面積為5120km2、最大庫容達1640億m3的大水庫——納賽爾湖，它可以攔蓄尼羅河兩年的全部水量，有效地消除了下游水位的季節(jié)性漲落，比建高壩前增加了740億m3穩(wěn)定可靠的水量。阿斯旺高壩的建成實現(xiàn)了尼羅河水資源多年調節(jié)和多目標綜合利用。1996年埃及又著手興建了規(guī)模巨大的“新河谷工程”，通過世界最大的泵站，每日抽水3000萬m3，用來灌溉西部沙漠洼地中的新墾農田。

除了工程和非工程措施，地理信息系統(tǒng)、遙感技術、數(shù)據(jù)傳輸技術、網絡技術等新技術在埃及尼羅河水資源的開發(fā)中也得到了廣泛應用。下面主要從兩個方面加以闡述：數(shù)據(jù)的采集、傳輸和管理；管理系統(tǒng)。

2.數(shù)據(jù)的采集、傳輸和管理

應用于埃及灌區(qū)的流星脈沖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)（Meteor Burst Data Communication for the Nile River Irrigation System）[173]，利用流星軌跡傳遞無線電信號。流星軌跡的存在時間從0.1s到100s不等，大部分無線電流星系統(tǒng)運行的頻率范圍是45～50MHz；在2000km范圍內，它們能夠提供可靠的通信連接。

該系統(tǒng)包括300個沿尼羅河分布的遠程數(shù)據(jù)收集平臺、19個在灌區(qū)管理辦公室的管理站以及2個分別在阿斯旺和三角洲區(qū)的主站。管理站通過光纖從當?shù)氐倪h程數(shù)據(jù)收集平臺或者通過流星脈沖從主站獲得數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計。主站負責發(fā)布命令信息，從遠程數(shù)據(jù)收集平臺接收數(shù)據(jù)，同時也交換數(shù)據(jù)收集平臺之間的數(shù)據(jù)。每個主站上安裝有微型計算機用于備份數(shù)據(jù)庫和進行數(shù)學模擬，模擬的數(shù)據(jù)通過自動測量記錄傳導系統(tǒng)收集。典型的遠程數(shù)據(jù)收集平臺裝備有傳感器，傳感器能記錄尼羅河河道上游和下游的水位，也能記錄周圍環(huán)境的溫度。

3.管理系統(tǒng)

1）灌區(qū)管理系統(tǒng)

為了管理好尼羅河有限的水資源，提高灌溉系統(tǒng)的規(guī)劃、設計、運行、管理和維護能力，提高水資源的利用效率，公共事務和水資源部（Ministry of Public Works and Water Resources，MPWWR）投資5600萬美元建設了灌區(qū)管理系統(tǒng)（Irrigation Management System，IMS）。該系統(tǒng)包括遙測系統(tǒng)、尼羅河預報中心等10個部分。系統(tǒng)建設的主要目標是為所有負責水分配和管理的部門提供數(shù)據(jù)，更有效地運行灌溉系統(tǒng)。由全國830個遙測點組成的尼羅河遙測系統(tǒng)可以為水利部提供尼羅河和灌渠任何地點的水位、流量實時資料，并對泵站運行、水量分配方案的實施和用水情況進行監(jiān)測和遙控。

2）水資源管理信息系統(tǒng)——WaterWare

WaterWare是一個模塊化、交互式的水資源管理信息系統(tǒng)，它擁有開放、面向對象的體系結構，支持不同的工具、數(shù)據(jù)庫和模型無縫集成到一個通用、易用的框架中。該框架包括能夠進行因特網訪問的多媒體用戶界面，帶有分級地圖圖層的混合GIS（Hybrid GIS），對象數(shù)據(jù)庫，時間序列分析，報表功能，嵌入式專家系統(tǒng)和超媒體幫助說明系統(tǒng)。

WaterWare包括許多模擬和優(yōu)化模型以及相關工具，例如：降雨徑流和水分平衡模型；灌溉水需求評估模型；圖形化河流網絡編輯器；地下水徑流和運輸模型；水資源分配模型；環(huán)境影響評估專家系統(tǒng)；外部模型（侵蝕、沉積運輸、水質等）。這些工具都嵌入在用戶界面中，通過用戶界面能把給定模型的指定功能轉化到決策支持工具中，這些模型和工具根據(jù)與不同決策問題目標、標準和約束條件相關聯(lián)的決策變量和執(zhí)行變量進行重構。

3）基于GIS的地下水管理模型

Mohaned A.Dawoud等人對尼羅河三角洲西部地區(qū)含水層進行了研究[174]，建立了基于GIS的模型，為研究區(qū)地下水建模前期和后期的信息處理提供了分析工具和可視化的能力。該模型由多層含水層系統(tǒng)構成。GIS被用來管理空間分布的輸入?yún)?shù)（如時間常量空間數(shù)據(jù)）和模型的輸出。此研究中，應用到GIS的四個方面：

● 水文地質數(shù)據(jù)的管理和分析；

● 水文地質地圖的顯示；

● 靈敏度評估（基于重疊和指標方法）；

● 基于過程的數(shù)學建模水文地質數(shù)據(jù)庫支持。

用觀測到的過去20年地下水水位數(shù)據(jù)對模型進行恒穩(wěn)態(tài)和瞬變態(tài)校準，用校準的模型來評估地下水潛能和對兩個可選擇的管理情形進行檢驗。結果顯示，盡管建設一條新的渠道能夠每年增加23%的含水能力，減少地表徑流，增加抽取地下水和改進灌區(qū)系統(tǒng)，能夠每年減少91%的含水能力。模擬結果表明，關于灌區(qū)改進的效果有進一步詳細分析的必要。在將來的某個時間，校正中如用到新渠道水位更詳細和精確的信息，模擬起來應該能夠提供更精確的結果。基于GIS的模型被證明是一個能夠明確表述綜合、可持續(xù)管理規(guī)劃的有效工具。

信息新技術的應用在實現(xiàn)埃及尼羅河水資源的開發(fā)，統(tǒng)一管理、合理配置、科學調度，提高水資源的利用效率中發(fā)揮了重要的作用。但尼羅河是一條國際河流，尼羅河流域各國，需要在流域合作框架內，通過平等協(xié)商、互惠互利，制定更合理的流域規(guī)劃，達成一項各方都能接受的水資源利用和分配協(xié)定，建立起更有效的管理、協(xié)調機制。

1.5.3 多瑙河——跨國管理

1.流域概況

多瑙河（The Danube River）是歐洲第二大河，它發(fā)源于德國西南部黑林山的東坡，自西向東流經奧地利、捷克、斯洛伐克、匈牙利、塞爾維亞、保加利亞、羅馬尼亞、烏克蘭，在烏克蘭中南部注入黑海。干流流經9個國家，是世界上流經國家最多的河流，全長2850km，流域面積81.7萬km2，河口年平均流量6430m3/s，多年平均徑流量2030億m3。

多瑙河流域屬溫帶氣候區(qū)，具有由溫帶海洋性氣候向溫帶大陸性氣候過渡的性質，特別是流域西部和東南部溫、濕適宜，雨量充沛。就全流域來說，大部分降水出現(xiàn)在夏季和秋初（6～9月），高山地區(qū)冬季降雪。流域內降雨分布不均，奧地利阿爾卑斯山區(qū)降雨量最大，年平均降雨量超過2510mm，最大年降雨量超過3000mm，降雨量最少的地區(qū)是大匈牙利低平原和斯洛伐克摩拉瓦流域地勢較低的部分以及下游地區(qū)。多瑙河流域是一個岔流多、稠密、水深的河網，內有支流約300條，其中有30多條利于通航。多瑙河水資源開發(fā)利用有兩大特點：一是以防洪和河道整治為目的的初期治理，二是以航運和發(fā)電為主要目標的干流梯級開發(fā)與水資源綜合利用。

多瑙河是世界上流經國家最多的河流，而且兼有多國河流、界河和內河的性質，因此實現(xiàn)水資源最優(yōu)利用是相當困難的。多瑙河水資源管理涉及了眾多國家的利益，開發(fā)的過程需要大量的國際合作，并考慮國際組織的建議，以維護流域內國家保持睦鄰友好關系。

1986年多瑙河沿岸各國在布加勒斯特舉行了發(fā)展多瑙河水利和保護水質的國際會議。通過共同聲明，沿岸各國加強合作，為更合理地利用多瑙河水資源而作出努力。1992年，來自歐共體各國、一些國際銀行和環(huán)境機構的專家們組成“多瑙河特別工作組”，開展保護多瑙河水的工作。1994年11個中東歐國家和歐共體通過了《為保護和可持續(xù)利用多瑙河進行合作的公約》（簡稱《多瑙河公約》），公約目標是可持續(xù)和均衡的水管理，包括養(yǎng)護、改善和合理利用流域的地表水和地下水。1995年沿岸各國組成國際委員會在布加勒斯特召開沿河各國環(huán)境部長會議，通過了一項整治多瑙河的計劃。1998年多瑙河沿岸國家成立了一個國際保護委員會（International Commission for the Protection of Danube River，ICPDR）負責協(xié)調多瑙河的污染治理。

多瑙河管理規(guī)劃的目標是形成一套量測程序確保環(huán)境保護目標得以及時實現(xiàn)，其內容包括：多瑙河流域特征的總體描述，人類活動對地表水和地下水狀態(tài)影響，監(jiān)測網絡圖，環(huán)境目標列表，水資源利用經濟分析的概要描述，量測程序的概要描述，公共信息和流域內咨詢措施總體概括等[175]。

在國際公約框架的指導下，地理信息系統(tǒng)、計算機技術、網絡技術等新技術在多瑙河的管理中也得到了廣泛應用。

2.數(shù)據(jù)的采集、傳輸和管理

Jadranka Pecar和Ilic等人利用GIS和網絡技術對多瑙河克羅地亞段航道數(shù)據(jù)進行了研究[176]，開發(fā)了一個專門的地理信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)庫能夠提供多瑙河克羅地亞段的不同數(shù)據(jù)：河道環(huán)境數(shù)據(jù)、測站數(shù)據(jù)、河流斷面和水位的動態(tài)值，以及河流航運動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)等。信息系統(tǒng)的框架基于復雜數(shù)據(jù)的時空表達，它同時具有地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的特征，其中的網絡功能是基于XML的現(xiàn)代對象技術開發(fā)的。它運用Autodesk MapGuide作為網絡地理信息系統(tǒng)，包括下列模塊：MapGuide服務器，能夠通過因特網和企業(yè)內部互聯(lián)網動態(tài)訪問電子地圖和ODBC數(shù)據(jù)源；創(chuàng)建電子地圖的MapGuide；負責顯示地圖的MapGuide。

3.系統(tǒng)的開發(fā)和集成

1）多瑙河信息系統(tǒng)

1999年6月，隨著多瑙河信息系統(tǒng)的第一次亮相，基于網絡的這一信息系統(tǒng)的兩大目標得以實現(xiàn)，一是硬件和軟件的成功安裝和運行，另一個是信息系統(tǒng)的運行和持續(xù)擴展。系統(tǒng)把來自ICPDR專家組的信息和來自國家調查（多瑙河流域工程數(shù)據(jù)庫）的文本信息集成在一起。用戶可以在因特網上訪問多瑙河信息系統(tǒng)（http://www.icpdr.org/danubis），注冊用戶用個人用戶名和密碼才能訪問系統(tǒng)的內部部分。多瑙河PCU和專家組成員是注冊的用戶，負責測試系統(tǒng)的功能。信息系統(tǒng)為發(fā)布信息的ICPDR和它的專家組提供工作空間。注冊用戶能夠用瀏覽器上傳文檔和其他的內容到信息系統(tǒng)的指定文件夾。指定的用戶也能夠控制訪問和他們工作空間的文件夾結構。另外，系統(tǒng)還設計有一個涉及范圍很廣的綜合數(shù)據(jù)庫。為了滿足ICPDR專門任務的需要，還專門設計了一個中心地址數(shù)據(jù)庫和會議數(shù)據(jù)庫。專家組成員的地址、事件等能夠通過指定用戶用瀏覽器進行遠程更新。

2）內河信息服務系統(tǒng)

2001年歐盟在《鹿特丹宣言》中提出在泛歐范圍內實現(xiàn)RIS（River Information Services，RIS），包括各種組織機構協(xié)調、政策法規(guī)制定、具體項目開發(fā)以及標準化等多個方面。

RIS是一個支持內河交通管理和運輸管理的信息服務系統(tǒng)，并提供同其他運輸模式的接口。RIS服務大體分為四類：

● 與船舶有關的系統(tǒng)，允許船舶通過跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)（如AIS）相互通信；

● 與岸有關的系統(tǒng)，岸上的站點可以接收或提交數(shù)據(jù)；

● 與管理有關的系統(tǒng)，管理RIS服務、存儲、處理或為授權用戶提供數(shù)據(jù)；

● 與外部用戶有關的系統(tǒng)：RIS用戶（政府和商業(yè)用戶）通過這些系統(tǒng)可以相互連接，獲得相關數(shù)據(jù)。

3）多瑙河洪水預警系統(tǒng)

2008年3月10日，ICPDR和歐洲委員會的聯(lián)合研究中心（Joint Research Center，JRC）共同開發(fā)了一個用于多瑙河早期洪水預警的系統(tǒng)。這一系統(tǒng)能夠為多瑙河流域國家應對大洪水提供多達10天的時間。國家可采取的應對措施包括：啟用臨時滯洪區(qū)；建造臨時洪水保護建筑物（如沙袋墻）；采取公民保護措施，如關閉供水系統(tǒng)（避免污染）和疏散居民等。在一個設有密碼保護的網站上，可以全天訪問多瑙河洪水預警系統(tǒng)。目前，這一系統(tǒng)可以顯示700個分布于多瑙河流域的雨量站信息，整個流域的降雨和洪水預報信息，還可顯示所有多瑙河支流臨界警報水位圖。

地理信息系統(tǒng)、計算機和網絡等新技術構成了多瑙河現(xiàn)代化和信息化管理的關鍵技術，其應用大大提高了多瑙河的管理效率和信息化水平，帶來很大的經濟、社會和環(huán)境效益。但多瑙河是一條國際河流，對于其內河信息服務系統(tǒng)，多瑙河沿岸國家多數(shù)交通部門都提供電子水位信息、船長通知信息和電子導航圖，只有少數(shù)幾個國家交通部門提供策略交通信息服務，僅有羅馬尼亞和烏克蘭提供船舶交通服務。因此，對多瑙河的管理，流域內各國應加強合作，進行更一步的溝通和協(xié)調。

1.5.4 茵科馬蒂河

1.流域概況

茵科馬蒂河（The Inkomati River）發(fā)源于南非的卡羅萊納，流經斯威士蘭和莫桑比克，在莫桑比克流入印度洋的馬普托灣。根據(jù)南非1998年的水法，全國共分成19個水管理區(qū)，每個區(qū)由一個流域管理局管理。茵科馬蒂河流域管理局是水法頒布后第一個成立的管理局，它位于南非東北部的姆普馬蘭加省（Mpumalanga），與東邊的莫桑比克和東南邊的斯威士蘭接壤。它由Sabie-sand、Crocodile和Komati三個子流域組成，河流都向東流入莫桑比克。

茵科馬蒂河流域內水資源十分緊張，供水遠遠不能滿足需求。目前，經濟農業(yè)（蔗糖、柑橘、亞熱帶水果等）是最大的用水戶，其次是林業(yè)用水，而生活用水只占流域內用水的很小一部分。此外，Eskom每年從茵科馬蒂河抽取100萬m3的水來供應Highveld上的電廠，作為基流來維持流域內三個子流域內的生態(tài)平衡的生態(tài)用水，還包括還南非擔負的確保斯威士蘭和莫桑比克得到的用水份額。

由于徑流的經常性變化（經常干旱），日益增長的用水需求給三個國家?guī)砹司薮筇魬?zhàn)。自從1967年，茵科馬蒂河沿岸國家對河水的利用進行協(xié)商，達成了很多雙邊協(xié)議。1983年成立了三方永久技術委員會（Tripartite Permanent Technical Committee，TPTC），為關于河流共享的所有技術問題提供建議；1991年，簽署了Piggs Peak協(xié)議，確保了流入莫桑比克的最小流量；2002年，簽署了關于茵科馬蒂河水資源的保護和可持續(xù)利用問題的三方暫定協(xié)議。

許多新方法、新技術和新工具在茵科馬蒂河的流域管理和水資源分配中也得到了廣泛應用。

2.數(shù)據(jù)的采集、傳輸和管理

科馬蒂河流域水機構（Komati Basin Water Authority，KOBWA）建立了河流和水質監(jiān)測網絡。國家水部門控制和監(jiān)測水的提取，用水戶取水時，均需經過量測；然后，從監(jiān)測站點收集的數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星或GSM網絡近行實時傳輸?shù)焦芾碇行模琄OBWA通過網絡或者傳真的方式把每天的數(shù)據(jù)發(fā)布到網上及用戶。同時，實時更新的數(shù)據(jù)也被用來校正計算模型，對蓄水和用水進行重新計算和分配。另一方面，用水戶則依靠這些來自監(jiān)測站的信息進行每天的用水操作，例如，可根據(jù)上游洪水事件或者連續(xù)干旱等不同氣候條件，重新提交自己的用水申請。

3.水資源管理模型

1）WaFlex模型

WaFlex（Water Allocation Flow model in Excel）是一個以月為時間步長的水資源管理模型，可以作為一個流域管理的工具。該模型基于電子表格，方便靈活，易于實用，適合解決緊缺水資源分配的問題。模型的網絡功能以連續(xù)方程和動量方程為物理基礎，實現(xiàn)不同網格內的操作。WaFlex模型輸入主要包括模型起始區(qū)域的入流量、庫容曲線、站點數(shù)據(jù)等，輸出為任一節(jié)點的流量、水位、水庫的預測水位、河流沿岸用水節(jié)點的可用水量等。

以水庫為例，每個水庫都能被表示到網絡中。一個水庫由三個單元表示：入流單元、存儲單元和出流單元。每個出流單元可以視為下游分支的入流點。水庫的存儲和排泄量由宏程序計算，同時考慮洪水曲線、效用規(guī)則曲線和死庫容曲線。

2）改進型Fwarcs模型

Fwarcs（Fractional water allocation and reservoir capacity sharing）模型是一個水資源分配模型。它涉及到水分配中的用水戶，并且確保不同用戶之間的用水行為不相互影響。在模型中，系統(tǒng)分配給用水戶一個總的可利用徑流比例，在水有存儲的地方，用水戶被分配一個存儲容量的比例，根據(jù)需要決定是否存儲水；同時，也允許用戶之間進行水交易。

在科馬蒂河的水資源管理中，應用了改進型的Fwarcs模型。改進型Fwarcs模型被定義為一個可預測全部系統(tǒng)產出（可利用的水庫容量、預測入流和可用的增加額）的比例分配，可利用的水庫容量由季節(jié)開始時可利用的存儲水和整個季節(jié)內的可預測入流組成。大壩下游評估可用的增加額部分也分配給用戶。用戶在請求從大壩放水前要首先利用這些增加額部分。這種根據(jù)用水戶水權比例分配用水的方法，允許水存儲在水庫中，由用水戶決定用時和用量。

在茵科馬蒂河的科馬蒂河系統(tǒng)中，KOBWA（Komati Basin Water Authority）開發(fā)運用了許多有效、實用的管理工具。這些信息化工具許多功能都是基于Excel開發(fā)的，簡單實用，經濟廉價，在用水分配和水資源管理中發(fā)揮了重要的作用。同時，這種實用高效模式也給發(fā)展中國家的水資源管理提供了很好的思路。