Hydrologidataværktøj hjælper brugerne med at administrere vandressourcer, beskytte infrastrukturen

Flodsystemer er vigtige ressourcer til alt fra drikkevandstilførsel til elproduktion - men disse systemer er også hydrologisk komplekse, og det er ikke altid klart, hvordan vandstrømningsdata fra forskellige overvågningspunkter relaterer sig til et bestemt stykke infrastruktur. Forskere fra Cornell University og North Carolina State University har nu udviklet et værktøj, der trækker fra flere databaser for at give vandressourceforvaltere og infrastrukturbrugere de oplysninger, de har brug for for at træffe velinformerede beslutninger om vandforbrug i flodnetværk.

"En strøm viser dig, hvad vandstanden er på et bestemt tidspunkt i floden - men det er ikke rigtig nok information, "siger Sankar Arumugam, medforfatter af et papir om arbejdet og professor i civilingeniør ved NC State. "Hvis du er en infrastrukturoperatør, hvad du virkelig har brug for at vide er, hvor lang tid det vil tage, før denne vandstandsinformation er relevant for din infrastruktur. Hvor langt væk er strømmen fra dit vandindtag langs flodstien, ikke bare som kragen flyver? Hvor tæt forbundet er de to ting, hydrologisk? "

"Disse oplysninger er vigtige for effektivt at styre vandsystemer, for at sikre, at infrastruktur - såsom kraftværker - kan fortsætte driften, og til beskyttelse af infrastrukturen, "siger Sudarshana Mukhopadhyay, første forfatter til papiret og i øjeblikket en postdoktoral forsker ved Cornell University. "Oplysningerne er særlig vigtige under ekstreme forhold, såsom oversvømmelse eller tørke.

"Alle disse data findes allerede, det er bare spredt over separate databaser. Vi har udviklet en algoritme, der effektivt trækker alle disse oplysninger ét sted og redegør for, hvordan streamgages og de forskellige infrastruktursteder er hydrologisk forbundet over et stort vandskel, "siger Mukhopadhyay, der arbejdede på forskningen som ph.d. studerende på NC State.

For at demonstrere værktøjets nytteværdi, forskerne brugte algoritmen til at oprette et forbindelsesnetværk, der demonstrerer sammenkoblingen af ​​omkring 1, 400 reservoirer og 1, 600 strømløb i de øvre og nedre Colorado -flodbassiner.

For dette netværk, algoritmen brugte data fra tre kilder:topografiske oplysninger fra U.S.Geological Survey's (USGS) National Hydrographic Dataset; strømninger fra USGS National Water Information System; og reservoirdata fra National Inventory of Dams.

"Dette er et værktøj, der kan bruges af kraftværksoperatører, reservoir operatører, vandressourceforvaltere - det er virkelig for alle, der henter vand fra flodsystemet, "Siger Mukhopadhyay." Det kan informere dem om flodforhold både opstrøms og nedstrøms, og hjælpe dem med at træffe beslutninger om, hvor de skal trække vand fra systemet. "

Forskerne har også gjort en skabelon offentligt tilgængelig, giver alle mulighed for at udvikle lignende forbindelsesnetværk til andre vandområder.

"Det burde være ret let for fagfolk i vandressourcer, "Siger Mukhopadhyay.

"Vi arbejder i øjeblikket på en national version, som vi tror vil hjælpe os med bedre at forstå alle de måder, vandløbsoplande forbinder infrastrukturer over hele landet, "Siger Arumugam.

Papiret, "Udvikling af den hydrologiske afhængighedsstruktur mellem strøm- og reservoirnetværk, "er offentliggjort open-access i tidsskriftet Scientific Data. Papiret er medforfatter af Chandramauli Awasthi, en ph.d. studerende på NC State.

Arbejdet blev udført med støtte fra National Science Foundation, under tilskud 1823111 og 1442909; og fra USGS Powell Center Working Group Project "En global syntese af strømninger på landoverfladen under naturlige og menneskeligt ændrede vandområder ved hjælp af Budyko-rammen."