基于GIS的海合会地区需水量管理

摘要

水资源短缺和供水退化威胁着世界许多地区的发展活动和人民的健康。海湾合作委员会国家的情况尤其如此，这些国家人口和发展增长迅速，但水资源有限，水资源管理不善。海湾委员会国家正面临潜在的水资源短缺。在世界各地，水资源短缺的情况日益严重。在许多国家，尤其是海湾合作委员会国家，水是一个主要问题，它使全球关注需要一个更强大和更适当的水资源管理和可用性解决方案。各国必须提出更有针对性和更直接的措施，来解决和遏制这种资源稀缺。水的可持续性需要在需求和可用性之间取得平衡。本文的主要目的是将这些概念应用于阿拉伯国家。用水需求管理是关于减少水资源的使用，通常是通过提高用水效率来实现。在过去的35年里，水资源的管理在大多数国家的规范体系中都没有明确地包括在内，部分原因是人们认为水是一种免费的商品，而且不接受使用它需要付出代价。 This work contributed to a low efficiency of water use and waste of it, and water prices are often well below levels needed to cover the costs of the system. Moreover, this contributes to a worse quality of water, and, as quality of water decrease, the management of water resources becomes more challenging and the need to integrate water quality into an overall water resources management grows. The main goal of this paper is showing, how Geographical Information Systems (GIS ) can be used to support infrastructure planners and analyst on water demand of a local area in GCC, they are (Saudi Arabia ,Kuwait, Bahrain, Oman and UAE). The results indicated an increase of about 110 %, 135 %, 139 % and 281 % in water demand due to future development in, agriculture, forestry, amenity and domestic sectors respectively.

关键字

GIS，水资源管理，用水需求中心，水源，地下水管理，ArcGIS, GCC

介绍

水资源短缺和供水退化威胁着世界许多地区的发展活动和人民的健康。海湾合作委员会国家的情况尤其如此，这些国家人口和发展增长迅速，但水资源有限，水资源管理不善。水管理是指在可持续经济发展的同时，通过最大限度地减少浪费、促进循环利用和提高水质，高效和有效地利用现有水资源。水资源管理是当今时代人类和所有生物生存的关键问题，因为它是一种越来越稀缺的资源。我们需要的水量和可用水量是不平衡的。通过适当的水管理，我们可以最大限度地减少发展中国家面临的干旱和饥荒的影响。海湾合作委员会(GCC)包括6个国家:沙特阿拉伯王国、阿曼、阿联酋、科威特、巴林和卡塔尔[1,2]。总的来说，海湾合作委员会国家的社会经济状况与过去40年石油工业的发现和高收入有着相似的特点和发展。经济以石油为主导，占商品出口收入的90%，由于相同的历史、语言、宗教和亲属关系，他们之间的关系如此紧密。自然水资源可再生水资源供应短缺，而对水的需求却在不断增长。这种困境产生于需求的持续增长，这是人口增长和其他社会因素的结果，同时该区域已经在开采其每年的所有地表水资源，而某些国家的含水层正在枯竭。海水淡化厂在改善淡水短缺方面发挥着重要作用。

有关的问题

迫在眉睫的水危机的幽灵正在海湾地区慢慢增长。随着当地人口的持续快速增长和经济的飞速发展，很明显，政府的政策仅仅依赖于将碳氢化合物出口收入投资于数百家海水淡化厂，同时投入更多资金补贴农业部门和家庭海水淡化项目，这将加剧该地区日益严重的水危机。海湾合作委员会(GCC)国家的领导人正在慢慢接受这个事实[4](图1)。

材料与方法

Schultz[5]讨论了使用Arc-GIS作为水资源的工具管理通过制作数字地图和数字高程模型，这些模型可以与遥感和GIS数据库中的其他数据一起处理，从而增加了处理多时相图像的潜力(你这么说的意思是什么?)他还讨论了遥感与其他信息的结合如何导致新的数据类型，从而能够对水资源系统进行综合规划。海湾国家的ArcGIS ESRI形状是从DIVA-GIS中下载的，所有国家的行政，内陆水，道路，海拔，土地覆盖和人口都可以下载到每个国家(图2)下载ArcGIS ESRI形状文件的对话框从表1中显示，可以选择形状文件，在我们的研究中，我们选择了行政，内陆水和人口形状文件。使用ArcGIS 10.2。为GCC下载了形状文件(图3)。DIVA-GIS。GIS格式文件已压缩并分组在ZIP文件中。您可以使用诸如7-zip, PKZIP或StuffIt等程序来解压文件。矢量数据存储为ESRI形状文件网格(光栅)数据存储为DIVA网格文件每个“形状文件”由至少三个实际文件组成。这是一种常用的格式，可以直接用于Arc-anything、DIVA-GIS和许多其他程序。它可以导入到大多数其他GIS程序中。 Shape files contain a single class of "vector" data such as points, lines, or polygons. Grid files are used in DIVA-GIS. From DIVA-GIS they can be exported to a number of other grid formats including IDRISI and Arc or to shape files [6] (Figure 4).

Arcgis 10.2概述

ArcGIS的功能远不止简单的地图显示和导航。它有许多收集、创建和分析数据的工具。这个为期3天的课程教授使用ArcGIS的更精细的技巧。了解如何在表之间连接信息并在地图上标记位置。实践管理数据文件，创建新数据，并将数据用于生成问题的答案(图2)。

Arcgis数据管理中的geodatabase

对于许多GIS项目，有一种完成任务的简化方法，也有一种完成相同任务的更高级方法。现在您已经熟悉了ArcGIS的基本功能，您可能正在寻找一些更高级的方法来实现您的目标。也许你想在数据集上设置一些限制，以确保总是使用适当的属性值，或者确保包边界之间永远没有间隙(图3)。也许你想在数据集和表之间建立更永久的连接。或者，您可能希望将事件(例如一组公共汽车站或地震镜头点)与自动轻松的线特征联系起来。这些先进的操作往往被忽视，但可以极大地提高GIS的效率和有效性(表1)。

海湾合作委员会水资源可利用情况与需求

海湾合作委员会国家的水是非常稀缺的资源，而水最终是宝贵的，它位于世界上水资源最紧张的地区之一，水资源禀赋极其贫乏。从这一点上看，自1950年以来，所有这些国家都开始开发和建造海水淡化厂，后来又开始建造污水处理厂，以帮助和维持地下水资源，以满足他们的需求(图5和图6)。淡水的主要来源是地下水，其中大部分是不可再生的，以及有限数量的可再生近地表水[7](表2和表3)。

系统实施

下载的Esri GIS形状文件使用ArcGIS 10.2加载所有五个海湾国家，沙特阿拉伯，阿拉伯联合酋长国，科威特，卡塔尔，巴林和阿曼[8](图7-17)。

结果

本工作展示了如何利用地理信息系统(GIS)支持海湾合作委员会水域和内陆水域的用水需求邀请。我们正在建立一些有用的功能和工具，可用于水域的GIS，本研究已覆盖这些问题，使用ArcGIS 10.2 GCC。地理信息系统用于分析不同海湾国家的水域和陆地上的水。ArcGIS工具和图层被用于所有海湾合作委员会国家的水域和内陆水域的位置。本研究使用ArcGIS[9]中的图形工具创建了许多图表，包括许多显示需求和水研究的事实的表格。利用ArcGIS 10.2工具，根据每个ArcGIS的平均行驶速度，显示了地下水和陆地水的变化，为GCC[10]的水管理提供决策支持。形状区域和形状长度，水域的名称和描述在地理数据库。结果表明，由于未来农业、林业、市井和家庭部门的发展，需水量分别增加约110%、135%、139%和281%。由此产生的成本被保存为一个弧属性，并用于创建所选城市的驾驶时间服务区。

讨论

在水域和内陆水域内使用的GIS分析技术的主要目标是叠加分析。注意到地理信息系统的应用结果对微观尺度上的水资源规划和需求非常有用，并探讨了利用地理信息系统确定海湾合作委员会的用水需求和水管理的可能性;因为他们会评估选定地区的供水水平。另一个优点是，GCC图中现有的水域面积和土地上人口的水是针对GCC行政区域和水活动以及人口和地理区域之间的关系进行的，并采取了进口标准，以帮助达到邻近地区的供水。最后，同样的技术可以应用于GCC中的其他活动，如GCC中的土地覆盖和道路，在GCC中使用ArcGIS工具进行规划和要求不同的问题。

海湾合作委员会水资源的未来

一些海湾合作委员会成员国已经出现了零星的电力和天然气短缺，而供水已经紧张，食品短缺也成为这个依赖进口的地区面临的风险。海湾地区未来十年面临的一个关键挑战将是管理能源、水和粮食资源，以确保长期的高生活水平和可持续增长。意识到这些挑战，海湾阿拉伯国家正在采取各种措施，以确保长期可持续增长。我们提高用水效率;投资新的海水淡化能力;在国外购买或租赁农业用地。尽管各国政府已经认识到在长期内加强资源供应安全所涉及的挑战，但仍有许多工作要做，以确保政策举措的成功。例如，公众对能源和水资源保护的态度——包括削减补贴——仍然抗拒改变。新的水电基础设施需要大量额外投资。海外农田投资引发的政治争议需要继续进行管理。 Despite these challenges, however, the GCC states have a positive outlook for long-term security of key resources, as their young populations and significant capital resources create good conditions for implementing the necessary changes [14].

结论

现在，海湾国家需要一个广泛的战略来解决水安全问题，而不是简单地依靠能源出口收入来资助短期解决方案。虽然通过宣传活动和教育项目来创建一个更有良知的社会是一项长期工程，可能不会立即产生成果，但我们没有理由认为在瑞典等国取得成功的环境和社会意识项目不能在海湾合作委员会国家取得类似的结果。在需要的项目方面，对灌溉和市政用水循环利用的投资为减少淡化水的需求提供了巨大的机会。科威特一直是这一领域的先驱，目标是100%利用其处理过的资源污水今年排出的污水。此外，研究和开发用于海水淡化的可再生技术，甚至核技术，可能提供可持续的、长期的解决方案。其他创造性的解决方案包括建造大坝，以改善雨水收集和地下水补给，以及使用云播技术来增加降雨。虽然可能没有快速的解决办法，尽管随着社会被迫改变习惯，可能会有一些阻力，但从供应和需求方面解决水安全问题的有效战略是必要的，以确保该地区过去几十年的经济发展能够在未来几年继续下去。

参考文献

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