1.5 国外数字流域管理典型案例简介

下面对国外几个典型的流域管理案例进行简单的介绍，包括田纳西河、尼罗河、多瑙河和茵科马蒂河。

1.5.1 美国田纳西河——流域管理

1.流域概况

田纳西河（The Tennessee River），位于美国东南部，是密西西比河的二级支流，长约1045km，流域面积10.6万km2，地跨弗吉尼亚、北卡罗来纳、佐治亚、亚拉巴马、密西西比、田纳西和肯塔基7个州[170]。该河发源于弗吉尼亚州，向西汇人密西西比河的支流俄亥俄河，大部流经阿巴拉契亚高原区，上中游河谷狭窄，比降较大，多急流，水力资源丰富，仅能通行小汽轮；下游河谷较开阔，从帕迪尤卡至弗洛伦斯之间的450km河道通航便利。田纳西河流域属于亚热带季风性气候，雨量充沛，冬春多雨，夏秋降水较少，年降水量在1100～1800 mm之间，多年平均降水量1320 mm，河口平均流量1800 m3/s。

田纳西河流域的位置、气候和地形特点决定了它是一个洪涝频发的地区，加上人口剧增带来的掠夺式开发，使该地区土地退化、植被破坏、环境污染，治理前是美国最贫穷落后的地区之一。田纳西河流域管理始于20世纪30年代，1933年美国国会通过了“田纳西流域管理局法”，成立田纳西河流域管理局（Tennessee Valley Authority，TVA），对其流域内的自然资源进行综合开发和管理，以达到振兴和发展区域经济的目的[171]。

田纳西河流域开发管理的特点归纳起来主要有：

● 通过立法，为流域自然资源的统一管理提供法律保证；

● 流域水资源的统一管理；

● 经管上的良性运行机制；

● 健全的管理体制。

经过多年的实践，田纳西河流域的开发和管理取得了辉煌的成就，从根本上改变了田纳西河流域落后的面貌，但也存在一些问题。一段时间以来，TVA所处的政治环境恶化，不仅受到私营电力公司的挑战，也受到政府其他机构的责难；随着美国环境保护主义运动的兴起，人们重视环境质量，TVA火电厂造成的环境污染引起人们的不满；用大坝控制河流的方法也带来一些对河流生态的负面影响。因此，对流域进行管理和开发的同时注重环境和生态的保护，同时进行现代化的管理成为必要和紧迫的任务。

河流（流域）现代化的管理，从某种意义上讲则是“数字化管理”，是应用遥感（RS）、数据收集系统（DCS）、全球导航卫星系统（GNSS）、地理信息系统（GIS）、计算机网络和多媒体技术、现代通信等高科技手段，对河流（流域）资源、环境、社会、经济等各个复杂系统的数字化、数字整合、仿真等信息集成的应用系统，并在可视化的条件下提供决策支持和服务。田纳西河流域管理的目标就是使其成为一个具有防洪、航运、发电、供水、养鱼、旅游等综合效益的水利网。

一般来讲，河流的管理从利用现代科学技术管理方面可分为四个阶段：第一阶段是传统管理阶段，第二阶段是设备开发及新技术应用方面，第三个阶段是计算机管理模拟阶段，第四个阶段是网络技术和仿真技术方面[172]。美国在流域管理方面代表了当今国际发展的方向，田纳西河的管理已从第三阶段的现代流域管理跨越到第四阶段，并达到相当高的水平。TVA的管理也因此成为世界范围内流域管理的一个独特和成功的典范。

田纳西河流域的现代化管理主要体现在监测、数据采集、传输，数据库的建立，以及系统的开发与集成等方面。

2.数据的采集、传输和管理

河流（流域）水文数据采集及传输所采用的主要手段为遥测、遥感技术；采集数据信息主要包括雨量、水位、水质、水温等；信息传输主要采用微波、超短波、光缆、卫星等技术；在河流（流域）洪水预报、调度方面广泛采用计算机模拟技术进行多目标优化；在决策支持方面，根据河流（流域）的特点建立了各自的决策支持和模拟仿真系统，数据采集系统采用SCAADA系统，数据传输采用专用光缆、卫星微波和公共网及电话，影像信息主要是法国SPOT卫星、加拿大RadarSAT卫星、美国LandSAT、NOAA卫星等。还有其他相关的高新技术设备，如：测雨雷达及实施监控设备，观测地下水情况的遥测井等。采集的这些资料以离散或连续的格式被采集存储，一些连续观测站的资料经光缆或卫星传输到流域信息处理中心。

在TERRA决策支持系统中，通常情况下实时资料每隔5～60 min进行一次监测和存储，每隔4h传输到信息中心一次；在紧急状态下，观测传输的频率加大。所有信息资料经人工、电话或卫星自动接收后，传输到存储处理中心。在大多数情况下，在3min之内就可在网站查阅到这些实时资料；当预报洪水到达相应水位时，可在5min内发布流域洪水预警。

3.系统的开发和集成

1）流域综合管理系统

流域综合管理系统（Tennessee River System）将田纳西河及其支流上的大坝、水闸和水库作为一个集成的系统进行管理。该系统包括水库信息、防洪减灾、航运、发电、水质保护、娱乐、土地和河岸线、供水等多方面的综合信息。它在运行时综合考虑了航运、防洪、发电、水质、供水、娱乐、经济增长等多方面的需求，实现了全流域的水库和闸门的梯级联合调度，从而满足了流域开发综合效益最大化的要求。

网络化和信息化在该系统中发挥了重要的作用。通过流域综合管理系统能够方便地查询到流域内每个水文站点各个时刻的流量，流域内每个水库的详细情况。在整个田纳西河流域，TVA能够接收到317个雨量计的数据，通过卫星每小时一次或每3h一次把信息传输到TVA。

TVA利用雨量信息、流量数据和多普勒雷达数据等一起来进行水管理方面的决策。例如，是否将水库的蓄水腾空，以满足未来洪水的蓄洪空间，等等。国家气象观测组织、市政部门以及其他政府机构也用到来自TVA的雨量观测数据。

2）综合污染源识别系统

综合污染源识别系统（integrated pollutant source identification，IPSI）是用于流域内水质管理和水污染控制、水环境保护的信息系统。它由地理空间数据库和一系列工具组成。其中地理空间数据库包括流域特征信息（如土地利用、土地覆盖、河流堤岸侵蚀区等）以及圈养家畜可能造成的非点源污染信息等，这些信息大都由高分辨率航空影像获得。地理空间数据由商业的GIS软件（ArcInfo）来管理。同时，与IPSI相对应的工具包实现了桌面GIS管理、空间数据存取、模型分析等功能。

IPSI的主要产品和服务如下：

● 非点源污染源的清单；

● 用来分析数据的桌面GIS工具；

● 数据分析包；

● 经过校准的污染模型；

● 污染评价方法。

其中，非点源污染源（nonpoint pollution source，NPS）信息利用遥感手段获取，并且不断地更新到地理空间数据库中，这个数据库也是其他操作的基础。IPSI GIS由ArcView管理，实现基础数据的导入、处理、导出、制图等功能。IPSI PLM（Pollutant Loading Model）是一个桌面计算机模型，可以根据选择的污染源及其流域信息，对污染发生的不同阶段进行统计计算，并将结果展示在IPSI GIS平台上。

3）决策支持系统

为了满足流域和大型水电站的多目标管理需求，田纳西河流域管理局（TVA）和电力研究院（Electric Power Research Institude，EPRI）联合开发了用于多目标管理水库及水电站的一套软件（TVA_EPRI River Resource Aid，TERRA）。TERRA是一个集数据管理和建模的决策支持系统，主要由两部分组成：决策支持系统（Decision Support System，DSS）和水电调度模型（Power and Reservior System Scheduling Model，PRSSM）。TERRA可以给用户提供站点的历史数据、当前数据和未来数据，帮助用户解决操作、预报和规划方面的问题。在设计方面，TERRA底层利用了一个GIS平台，便于对流域、河流、测站、道路等数据进行分析和展示；同时，也便于将系统移植到其他流域去应用。

TERRA主要有5大功能：

● 数据管理：包括各种历史数据、实时数据、预测数据等的自动更新、存储和集成显示。

● 管理系统约束：包括检查系统的运行状态是否符合各种规则和条例；观测数据、制定的操作、预测的操作是否符合约束。在超出阈值的情况下，报警系统将提示。

● 辅助水电站管理：集成各种管理模型，实现流域水资源、水环境、水电站的多目标梯级联合调度。

● 预报、规划：将各种预测、预报信息整合在TERRA系统，为流域综合规划和管理提供服务。

新技术的应用，大大提高了田纳西河流域数据采集的速度和预报预警时效，提高了整个流域水资源系统的综合利用水平，同时也提高了流域管理、开发的工作效率和经济效益。虽然田纳西河流域管理和信息化的水平很高，但其开发的系统大都侧重于实现某一部分功能，缺乏通用性，难以在其他流域应用。

1.5.2 尼罗河——水资源开发

1.流域概况

尼罗河（The Nile River）是世界第一长河，全长6670km，干流流经布隆迪、卢旺达、坦桑尼亚、乌干达、苏丹和埃及等国，最后注入地中海；流域面积约287万km2，占非洲大陆面积的1/9以上；入海口处年平均径流量810亿m3。埃及境内的尼罗河，阿斯旺至开罗段，穿越东、西沙漠之间，河谷宽展而平坦，沿岸有狭长的河漫滩，开罗以下的河口段，大致从开罗以下20km处开始，河流分岔注入地中海，形成巨大的尼罗河三角洲，面积达2.4万km2，冲积土层平均厚度在18m以上，地表平坦，河网纵横，渠道密布，沿海多泻湖和沙洲。

埃及的水资源情况以其高度复杂性和多变性而著称。除了沿北部海滨的狭窄地带外，埃及的降雨量非常小，而且时空分布不均，而埃及96%的淡水资源来自于国际河流尼罗河。但由于尼罗河流经广大沼泽和沙漠地区，水量过多地损耗于蒸发和渗漏，年平均径流量只有840亿m3（阿斯旺处）。埃及的水资源严重不足，随着人口增长、经济发展，人均水资源还会不断减少。因此，埃及十分重视水资源的统一配置和管理，全国的水资源由水利部统一管理。除了注意充分利用尼罗河水资源外，还重视灌溉排水的再利用和水资源的节约使用，一些法律还规定新建的灌区必须使用喷灌、滴灌技术。尼罗河水资源开发的目标是实现水资源的可持续发展，这包括水资源的发展、水资源管理和水资源水质保护几个方面的内容。

埃及实施的水资源政策包括许多工程方面的措施，如修建大坝、恢复灌溉结构、改进灌溉系统、安装水位遥感监测仪、扩建管道排水系统等。1902年，为了拦蓄洪水期的部分水量以弥补枯水期之不足，在阿斯旺的尼罗河干流上修建了一座低水坝，这是全河第一项现代化的水利工程，它实现了水量的年内调节；1971年，在低坝上游6.5km处兴建了规模宏大的阿斯旺高坝（坝高110多米），坝后形成了面积为5120km2、最大库容达1640亿m3的大水库——纳赛尔湖，它可以拦蓄尼罗河两年的全部水量，有效地消除了下游水位的季节性涨落，比建高坝前增加了740亿m3稳定可靠的水量。阿斯旺高坝的建成实现了尼罗河水资源多年调节和多目标综合利用。1996年埃及又着手兴建了规模巨大的“新河谷工程”，通过世界最大的泵站，每日抽水3000万m3，用来灌溉西部沙漠洼地中的新垦农田。

除了工程和非工程措施，地理信息系统、遥感技术、数据传输技术、网络技术等新技术在埃及尼罗河水资源的开发中也得到了广泛应用。下面主要从两个方面加以阐述：数据的采集、传输和管理；管理系统。

2.数据的采集、传输和管理

应用于埃及灌区的流星脉冲数据传输系统（Meteor Burst Data Communication for the Nile River Irrigation System）[173]，利用流星轨迹传递无线电信号。流星轨迹的存在时间从0.1s到100s不等，大部分无线电流星系统运行的频率范围是45～50MHz；在2000km范围内，它们能够提供可靠的通信连接。

该系统包括300个沿尼罗河分布的远程数据收集平台、19个在灌区管理办公室的管理站以及2个分别在阿斯旺和三角洲区的主站。管理站通过光纤从当地的远程数据收集平台或者通过流星脉冲从主站获得数据进行统计。主站负责发布命令信息，从远程数据收集平台接收数据，同时也交换数据收集平台之间的数据。每个主站上安装有微型计算机用于备份数据库和进行数学模拟，模拟的数据通过自动测量记录传导系统收集。典型的远程数据收集平台装备有传感器，传感器能记录尼罗河河道上游和下游的水位，也能记录周围环境的温度。

3.管理系统

1）灌区管理系统

为了管理好尼罗河有限的水资源，提高灌溉系统的规划、设计、运行、管理和维护能力，提高水资源的利用效率，公共事务和水资源部（Ministry of Public Works and Water Resources，MPWWR）投资5600万美元建设了灌区管理系统（Irrigation Management System，IMS）。该系统包括遥测系统、尼罗河预报中心等10个部分。系统建设的主要目标是为所有负责水分配和管理的部门提供数据，更有效地运行灌溉系统。由全国830个遥测点组成的尼罗河遥测系统可以为水利部提供尼罗河和灌渠任何地点的水位、流量实时资料，并对泵站运行、水量分配方案的实施和用水情况进行监测和遥控。

2）水资源管理信息系统——WaterWare

WaterWare是一个模块化、交互式的水资源管理信息系统，它拥有开放、面向对象的体系结构，支持不同的工具、数据库和模型无缝集成到一个通用、易用的框架中。该框架包括能够进行因特网访问的多媒体用户界面，带有分级地图图层的混合GIS（Hybrid GIS），对象数据库，时间序列分析，报表功能，嵌入式专家系统和超媒体帮助说明系统。

WaterWare包括许多模拟和优化模型以及相关工具，例如：降雨径流和水分平衡模型；灌溉水需求评估模型；图形化河流网络编辑器；地下水径流和运输模型；水资源分配模型；环境影响评估专家系统；外部模型（侵蚀、沉积运输、水质等）。这些工具都嵌入在用户界面中，通过用户界面能把给定模型的指定功能转化到决策支持工具中，这些模型和工具根据与不同决策问题目标、标准和约束条件相关联的决策变量和执行变量进行重构。

3）基于GIS的地下水管理模型

Mohaned A.Dawoud等人对尼罗河三角洲西部地区含水层进行了研究[174]，建立了基于GIS的模型，为研究区地下水建模前期和后期的信息处理提供了分析工具和可视化的能力。该模型由多层含水层系统构成。GIS被用来管理空间分布的输入参数（如时间常量空间数据）和模型的输出。此研究中，应用到GIS的四个方面：

● 水文地质数据的管理和分析；

● 水文地质地图的显示；

● 灵敏度评估（基于重叠和指标方法）；

● 基于过程的数学建模水文地质数据库支持。

用观测到的过去20年地下水水位数据对模型进行恒稳态和瞬变态校准，用校准的模型来评估地下水潜能和对两个可选择的管理情形进行检验。结果显示，尽管建设一条新的渠道能够每年增加23%的含水能力，减少地表径流，增加抽取地下水和改进灌区系统，能够每年减少91%的含水能力。模拟结果表明，关于灌区改进的效果有进一步详细分析的必要。在将来的某个时间，校正中如用到新渠道水位更详细和精确的信息，模拟起来应该能够提供更精确的结果。基于GIS的模型被证明是一个能够明确表述综合、可持续管理规划的有效工具。

信息新技术的应用在实现埃及尼罗河水资源的开发，统一管理、合理配置、科学调度，提高水资源的利用效率中发挥了重要的作用。但尼罗河是一条国际河流，尼罗河流域各国，需要在流域合作框架内，通过平等协商、互惠互利，制定更合理的流域规划，达成一项各方都能接受的水资源利用和分配协定，建立起更有效的管理、协调机制。

1.5.3 多瑙河——跨国管理

1.流域概况

多瑙河（The Danube River）是欧洲第二大河，它发源于德国西南部黑林山的东坡，自西向东流经奥地利、捷克、斯洛伐克、匈牙利、塞尔维亚、保加利亚、罗马尼亚、乌克兰，在乌克兰中南部注入黑海。干流流经9个国家，是世界上流经国家最多的河流，全长2850km，流域面积81.7万km2，河口年平均流量6430m3/s，多年平均径流量2030亿m3。

多瑙河流域属温带气候区，具有由温带海洋性气候向温带大陆性气候过渡的性质，特别是流域西部和东南部温、湿适宜，雨量充沛。就全流域来说，大部分降水出现在夏季和秋初（6～9月），高山地区冬季降雪。流域内降雨分布不均，奥地利阿尔卑斯山区降雨量最大，年平均降雨量超过2510mm，最大年降雨量超过3000mm，降雨量最少的地区是大匈牙利低平原和斯洛伐克摩拉瓦流域地势较低的部分以及下游地区。多瑙河流域是一个岔流多、稠密、水深的河网，内有支流约300条，其中有30多条利于通航。多瑙河水资源开发利用有两大特点：一是以防洪和河道整治为目的的初期治理，二是以航运和发电为主要目标的干流梯级开发与水资源综合利用。

多瑙河是世界上流经国家最多的河流，而且兼有多国河流、界河和内河的性质，因此实现水资源最优利用是相当困难的。多瑙河水资源管理涉及了众多国家的利益，开发的过程需要大量的国际合作，并考虑国际组织的建议，以维护流域内国家保持睦邻友好关系。

1986年多瑙河沿岸各国在布加勒斯特举行了发展多瑙河水利和保护水质的国际会议。通过共同声明，沿岸各国加强合作，为更合理地利用多瑙河水资源而作出努力。1992年，来自欧共体各国、一些国际银行和环境机构的专家们组成“多瑙河特别工作组”，开展保护多瑙河水的工作。1994年11个中东欧国家和欧共体通过了《为保护和可持续利用多瑙河进行合作的公约》（简称《多瑙河公约》），公约目标是可持续和均衡的水管理，包括养护、改善和合理利用流域的地表水和地下水。1995年沿岸各国组成国际委员会在布加勒斯特召开沿河各国环境部长会议，通过了一项整治多瑙河的计划。1998年多瑙河沿岸国家成立了一个国际保护委员会（International Commission for the Protection of Danube River，ICPDR）负责协调多瑙河的污染治理。

多瑙河管理规划的目标是形成一套量测程序确保环境保护目标得以及时实现，其内容包括：多瑙河流域特征的总体描述，人类活动对地表水和地下水状态影响，监测网络图，环境目标列表，水资源利用经济分析的概要描述，量测程序的概要描述，公共信息和流域内咨询措施总体概括等[175]。

在国际公约框架的指导下，地理信息系统、计算机技术、网络技术等新技术在多瑙河的管理中也得到了广泛应用。

2.数据的采集、传输和管理

Jadranka Pecar和Ilic等人利用GIS和网络技术对多瑙河克罗地亚段航道数据进行了研究[176]，开发了一个专门的地理信息系统。该系统的空间数据库能够提供多瑙河克罗地亚段的不同数据：河道环境数据、测站数据、河流断面和水位的动态值，以及河流航运动态监测数据等。信息系统的框架基于复杂数据的时空表达，它同时具有地理信息系统和数据库管理系统的特征，其中的网络功能是基于XML的现代对象技术开发的。它运用Autodesk MapGuide作为网络地理信息系统，包括下列模块：MapGuide服务器，能够通过因特网和企业内部互联网动态访问电子地图和ODBC数据源；创建电子地图的MapGuide；负责显示地图的MapGuide。

3.系统的开发和集成

1）多瑙河信息系统

1999年6月，随着多瑙河信息系统的第一次亮相，基于网络的这一信息系统的两大目标得以实现，一是硬件和软件的成功安装和运行，另一个是信息系统的运行和持续扩展。系统把来自ICPDR专家组的信息和来自国家调查（多瑙河流域工程数据库）的文本信息集成在一起。用户可以在因特网上访问多瑙河信息系统（http://www.icpdr.org/danubis），注册用户用个人用户名和密码才能访问系统的内部部分。多瑙河PCU和专家组成员是注册的用户，负责测试系统的功能。信息系统为发布信息的ICPDR和它的专家组提供工作空间。注册用户能够用浏览器上传文档和其他的内容到信息系统的指定文件夹。指定的用户也能够控制访问和他们工作空间的文件夹结构。另外，系统还设计有一个涉及范围很广的综合数据库。为了满足ICPDR专门任务的需要，还专门设计了一个中心地址数据库和会议数据库。专家组成员的地址、事件等能够通过指定用户用浏览器进行远程更新。

2）内河信息服务系统

2001年欧盟在《鹿特丹宣言》中提出在泛欧范围内实现RIS（River Information Services，RIS），包括各种组织机构协调、政策法规制定、具体项目开发以及标准化等多个方面。

RIS是一个支持内河交通管理和运输管理的信息服务系统，并提供同其他运输模式的接口。RIS服务大体分为四类：

● 与船舶有关的系统，允许船舶通过跟踪监控系统（如AIS）相互通信；

● 与岸有关的系统，岸上的站点可以接收或提交数据；

● 与管理有关的系统，管理RIS服务、存储、处理或为授权用户提供数据；

● 与外部用户有关的系统：RIS用户（政府和商业用户）通过这些系统可以相互连接，获得相关数据。

3）多瑙河洪水预警系统

2008年3月10日，ICPDR和欧洲委员会的联合研究中心（Joint Research Center，JRC）共同开发了一个用于多瑙河早期洪水预警的系统。这一系统能够为多瑙河流域国家应对大洪水提供多达10天的时间。国家可采取的应对措施包括：启用临时滞洪区；建造临时洪水保护建筑物（如沙袋墙）；采取公民保护措施，如关闭供水系统（避免污染）和疏散居民等。在一个设有密码保护的网站上，可以全天访问多瑙河洪水预警系统。目前，这一系统可以显示700个分布于多瑙河流域的雨量站信息，整个流域的降雨和洪水预报信息，还可显示所有多瑙河支流临界警报水位图。

地理信息系统、计算机和网络等新技术构成了多瑙河现代化和信息化管理的关键技术，其应用大大提高了多瑙河的管理效率和信息化水平，带来很大的经济、社会和环境效益。但多瑙河是一条国际河流，对于其内河信息服务系统，多瑙河沿岸国家多数交通部门都提供电子水位信息、船长通知信息和电子导航图，只有少数几个国家交通部门提供策略交通信息服务，仅有罗马尼亚和乌克兰提供船舶交通服务。因此，对多瑙河的管理，流域内各国应加强合作，进行更一步的沟通和协调。

1.5.4 茵科马蒂河

1.流域概况

茵科马蒂河（The Inkomati River）发源于南非的卡罗莱纳，流经斯威士兰和莫桑比克，在莫桑比克流入印度洋的马普托湾。根据南非1998年的水法，全国共分成19个水管理区，每个区由一个流域管理局管理。茵科马蒂河流域管理局是水法颁布后第一个成立的管理局，它位于南非东北部的姆普马兰加省（Mpumalanga），与东边的莫桑比克和东南边的斯威士兰接壤。它由Sabie-sand、Crocodile和Komati三个子流域组成，河流都向东流入莫桑比克。

茵科马蒂河流域内水资源十分紧张，供水远远不能满足需求。目前，经济农业（蔗糖、柑橘、亚热带水果等）是最大的用水户，其次是林业用水，而生活用水只占流域内用水的很小一部分。此外，Eskom每年从茵科马蒂河抽取100万m3的水来供应Highveld上的电厂，作为基流来维持流域内三个子流域内的生态平衡的生态用水，还包括还南非担负的确保斯威士兰和莫桑比克得到的用水份额。

由于径流的经常性变化（经常干旱），日益增长的用水需求给三个国家带来了巨大挑战。自从1967年，茵科马蒂河沿岸国家对河水的利用进行协商，达成了很多双边协议。1983年成立了三方永久技术委员会（Tripartite Permanent Technical Committee，TPTC），为关于河流共享的所有技术问题提供建议；1991年，签署了Piggs Peak协议，确保了流入莫桑比克的最小流量；2002年，签署了关于茵科马蒂河水资源的保护和可持续利用问题的三方暂定协议。

许多新方法、新技术和新工具在茵科马蒂河的流域管理和水资源分配中也得到了广泛应用。

2.数据的采集、传输和管理

科马蒂河流域水机构（Komati Basin Water Authority，KOBWA）建立了河流和水质监测网络。国家水部门控制和监测水的提取，用水户取水时，均需经过量测；然后，从监测站点收集的数据通过卫星或GSM网络近行实时传输到管理中心，KOBWA通过网络或者传真的方式把每天的数据发布到网上及用户。同时，实时更新的数据也被用来校正计算模型，对蓄水和用水进行重新计算和分配。另一方面，用水户则依靠这些来自监测站的信息进行每天的用水操作，例如，可根据上游洪水事件或者连续干旱等不同气候条件，重新提交自己的用水申请。

3.水资源管理模型

1）WaFlex模型

WaFlex（Water Allocation Flow model in Excel）是一个以月为时间步长的水资源管理模型，可以作为一个流域管理的工具。该模型基于电子表格，方便灵活，易于实用，适合解决紧缺水资源分配的问题。模型的网络功能以连续方程和动量方程为物理基础，实现不同网格内的操作。WaFlex模型输入主要包括模型起始区域的入流量、库容曲线、站点数据等，输出为任一节点的流量、水位、水库的预测水位、河流沿岸用水节点的可用水量等。

以水库为例，每个水库都能被表示到网络中。一个水库由三个单元表示：入流单元、存储单元和出流单元。每个出流单元可以视为下游分支的入流点。水库的存储和排泄量由宏程序计算，同时考虑洪水曲线、效用规则曲线和死库容曲线。

2）改进型Fwarcs模型

Fwarcs（Fractional water allocation and reservoir capacity sharing）模型是一个水资源分配模型。它涉及到水分配中的用水户，并且确保不同用户之间的用水行为不相互影响。在模型中，系统分配给用水户一个总的可利用径流比例，在水有存储的地方，用水户被分配一个存储容量的比例，根据需要决定是否存储水；同时，也允许用户之间进行水交易。

在科马蒂河的水资源管理中，应用了改进型的Fwarcs模型。改进型Fwarcs模型被定义为一个可预测全部系统产出（可利用的水库容量、预测入流和可用的增加额）的比例分配，可利用的水库容量由季节开始时可利用的存储水和整个季节内的可预测入流组成。大坝下游评估可用的增加额部分也分配给用户。用户在请求从大坝放水前要首先利用这些增加额部分。这种根据用水户水权比例分配用水的方法，允许水存储在水库中，由用水户决定用时和用量。

在茵科马蒂河的科马蒂河系统中，KOBWA（Komati Basin Water Authority）开发运用了许多有效、实用的管理工具。这些信息化工具许多功能都是基于Excel开发的，简单实用，经济廉价，在用水分配和水资源管理中发挥了重要的作用。同时，这种实用高效模式也给发展中国家的水资源管理提供了很好的思路。