里奧 勒馬河流域位于墨西哥中部卡帕拉湖的上游，占地52，000 Km²。卡帕拉湖是墨西哥境內最大的淡水湖泊。勒馬河流域內的絕大多數城市（如Toluca， Querétaro，Leon）都位于流域的上游，缺少足夠的廢水處理設備。而且許多城市都有重工業，包括石化、制革以及煉油等。為了減少污染，Nacional del Agua委員會 (CNA)啟動了一個程序，在第一階段建立40個廢水處理工廠，并在第二階段繼續建立38個廢水處理工廠。然而，這還涉及到從河流里取水的水量，特別是對于灌溉，即使是在短期內都是不能維持穩定的。因此，在污染控制計劃實施前，取水量必須減少到更為合理的數量。為了這個目標，CNA邀請Thames Water代表他們的利益來配置WaterWare（流域綜合規劃決策支持系統），從而建立水量和水質的平衡。通過這種途徑產生一個代替以往的穩定的流動狀態，該狀態可以用來確定為了獲得最大受益在廢水處理中應該如何努力。本文的介紹中將涉及到這個程序。 

20世紀90年代初期，Thames Water為里奧-勒馬河/卡帕拉湖（可能是墨西哥最著名的流域）的總體規劃作準備。里奧勒馬河的重要性源于其靠近首都城市墨西哥和墨西哥的第二大城市瓜達拉哈拉，這兩個城市都在一定程度上依賴于其水資源。流域內大約有8，500，000的人口，這些人口主要集中在城市地區。由于基礎設施的不完善，里奧 勒馬河遭受了很嚴重的污染。Thames Water的作用在于對河流污染控制提出建議，而非直接參與廢水處理基礎設施的設計。在Thames Water參與之前，第一階段的建設工作已經開始進行，所以目前的要求是評估第一階段可能帶來的改進，以助于對第二階段進行規劃。如果由于某種原因，按照預期的第二階段的改善措施，不能達到規定的河流水質，就需要重新考慮第一階段的工作以確定需要對現有廢水處理廠提高處理等級。為了這一目的，Thames Water做了一個稱作Tomcat的水質模擬模型來對第一階段的結果進行預測，并對第二階段進行規劃。還有一個顯著的問題就是需要對水量加以重視。屆時，將需要一個獨立的模型來計算出一個合適的流場，用于Tomcat以替代以往的流動數據。但是，在1994年，CNA發現了一個WaterWare的原型版本，一個已經用于泰晤士河流域綜合規劃的決策支持系統。盡管如此，WaterWare仍然在發展，CNA將用于里奧 勒馬河流域。本文將對其應用加以介紹。

里奧 勒馬河流域大約52,000Km²，流經墨西哥中部平原地區的東側，包括5個不同省份的部分地區，這五個省份分別是Jalisco, Michoacán, Guanajuato, Querétaro 和墨西哥。流域包含Toluca, Querétaro 和León在內的幾個主要城市，所有這些城市的人口都介于500，000到1，000，000之間。更為重要的，里奧 勒馬河 流入的卡帕拉湖，為擁有6，000，0000人口的瓜達拉哈拉市提供了絕大多數的用水。與之相似，大量地下水在抽取后被送到擁有超過20，000，000的人口的墨西哥谷地。然而，勒馬河流域內的水的主要用途是灌溉，灌溉用水占到了總需水量的80％。

在墨西哥的這一地區，通常只有3、4個月會發生降雨，其他時間溫暖而干燥。一旦降雨發生，主要是暴雨，通常發生洪水。由于該地區是屬于半干旱地區，農業生產依賴于灌溉，年平均灌溉水量在5500 x 10⁶ m³左右，灌溉用水通過復雜的渠網從河流中引水。而地下水也被用于灌溉。但在勒馬河流域，沒有主含水層，只有湖泊沉積物。卡帕拉湖是一個非常大的天然湖尚存的一部分。即使是現在，它仍極可能是墨西哥最大的淡水湖，擁有超過10,000 x 10⁶ m³的蓄水量。另外，流域內還有10個主要水庫，提供了1850 x 10⁶ m³的蓄水，主要用于灌溉。

里奧勒馬河/ 卡帕拉湖的總體規劃被認為是一個污染控制問題。勒馬河流域的大多數城市，如Toluca, Querétaro和León等均位于源頭，擁有不適當的市政污水處理設備。此外，多數城市中擁有重工業，包括Toluca的石油化工，Leon的制革業，Salamanca的世界第十五大石油精煉廠。但對這些工業沒有或只有很少的有效控制。另外，勒馬河流域也擁有大量的家畜飼養業，尤其是養豬業，這些行業產生的沒有經過處理的廢水也被排放到河里。因此，保守地說，勒馬河的大部分以及它的支流都被嚴重的污染了。由此引發了對卡帕拉湖的密切關注，卡帕拉湖不僅被污染，而且已經傾向于富營養化。

在此背景下，Nacional del Agua委員會提出通過改善污水處理來恢復勒馬河的計劃。在第一階段，制定了建造約40個污水處理廠計劃，在第二階段又制定了更進一步建造38個污水處理廠的計劃。除了確定開展的工作，里奧勒馬河/ 卡帕拉湖的總體規劃嘗試著預測這些投資對河流水質的影響，為此，計劃使用TOMCAT水質模擬模型。然而，河流、湖泊和地下水的現有取水量很難確定。在卡帕拉湖水面每年平均下降1米，湖水當時只有9米深。由于水流的稀釋作用很小，在TOMCAT模型中使用的水流條件導致了對處理廠偏低的設計。在決定放棄使用兩個獨立的質量和數量模型后，所有將來的規劃均通過WaterWare系統來實施。

以往工作的一個缺點在于這兩個模型在結構上并非完全協調，因此必須通過一些手工調整措施來對少量的起不同作用的地區進行校正。這種情況下雖然有一些細微變化，但依賴于對兩個模型使用相同的整體系統結構便可以避免。根據節點和河段使用河流網絡編輯器產生一個與模型無關的物理系統可以達到上述目的。從系統的上游端開始，通過選取合適的節點并通過河段將之與下一節點相連，網絡被逐漸構建。盡管與河段有關的物理數據（長度、交叉部分的輪廓）在網絡組裝的時候被輸入，與節點有關的數據主要是根據與相應流域的關系從數據庫中得到的。例如一個代表廢水處理廠的節點需要模型專門的關于排放量和污染負荷的數據，這些數據將從數據庫中獲得。每一模型都有其自己的但又與整個網絡兼容的解釋。水資源評價模型可能綜合了很多節點，每一個小的節點均代表一個獨立的入流。然而，如果廢水特性不同，水污染控制模型可能期望節點是獨立的。

在構建了既與模型相容又與GIS和數據庫的數據相符合河道網絡以后，下一步就是應用水資源評價模型，這是水資源規劃的一部分。在 ‘super-set’中將模型和適當節點相連。某些節點代表著沒有流動數據的支流。在實例分析中，需通過調用水文過程的空間綜合日降雨/徑流模型從現有降雨記錄中擬合出歷史水流數據。許多要求用以驗證此模型的信息直接取自于GIS，包括地區、土地利用和海拔高度等集水特征。降雨數據取自于數據庫。

水資源評價模型本質上是一個試圖滿足所有市政、農業和工業用水需求的計算程序。既然如此，它不怎么需要校準，需有一年內三個獨立的每日實測值，可以覆蓋較大范圍的可能值，通過預測值和實測值的比較進行模型驗證?？偟膩碚f比較驗證是合理的，但在有些情況下，需識別局部區域歷史記錄的矛盾。模型的實際應用已交由Comision Nacional del Agua去實施，在公平的基礎上削減灌溉用水量，這樣不僅穩定卡帕拉湖中的水量而且滿足用水的增長。目標是在不影響農民收入的情況下減少農業需水量，這需要通過提高灌溉效率或對農作物種類的選擇來達到。盡管由于市場條件、作物種類等信息的缺乏，這一特定研究還沒有展開，灌溉用水需求模型已成為需水預測的一部分，已經被用于上述目標。

構筑基于TOMCAT的河流水質模擬模型，簡單來講就是要將其連接到super-set上適當的節點，所有其他與GIS、數據庫等的聯接均自動執行。為了驗證，將利用現有的流動和水質數據，任何因為灌溉減少導致的現有水流狀態的變化將在稍后加以介紹。高度易變的季節性取水量和明顯不同的雨旱季引發了一個極易變化的流動狀態，但可以被此模型很好地模擬。類似地，生化耗氧量的模型預測值和實測值吻合良好，而溶解氧、大腸桿菌、氨氮的預測值也是合理的。然而，由于數據的缺乏以及輸入假設，懸浮物和磷的驗證明顯不夠合理，尤其對于磷的驗證，預測值甚至和有限的觀測值不在同一量級。

為了預測里奧 勒馬河/卡帕拉湖總體規劃的效果，必須對兩個發展階段中各種類型污水處理方法可能達到的污水質量標準做出一些假設。盡管這些預測證實了與目前情形相比將有一個比較大的改進，同樣需要進一步投資。然而在終止第二階段設計之前，一個重要的事情就是要證實減少灌溉取水量的影響。這可能就將涉及到用水資源評價模型中模擬的流動狀態代替現有的流動狀態。雖然這將是使用獨立模型的主要任務，使用WaterWare系統將使之快速而高效。由于在早期的報告中所描述的河流污染決策支持模型沒有被明確地構建，所以這將是一個在反復試驗的基礎上利用水質模擬模型決定第二個發展階段中的排放條件。如果沒有可行的解決措施，可能必須對第一階段中的一些治理廠提高污水處理級別。另外， Comision Nacional del Agua現在已經有了相應的分析工具。

    和原先基于使用兩個獨立模型的研究相比，使用象WaterWare這樣的決策支持系統具有許多明顯的好處。在最有利的情況下，模擬預測是一個麻煩的過程，需要大量的輸入數據。在使用WaterWare的實例中需要的數據只裝配了一次，而不是分別為某一模型單獨裝配。類似地，利用一個模型輸出作為對下一個模型的輸入通常也是一個令人厭煩的過程，因為必須要在兩套數據間作一些調整以適應小的變化和不連續等。從這個方面考慮，用河流網絡編輯器構建對流域的描述是個主要的改進。這里，河流海洋對象代表的所有特征，無論其是否被特定的模型所要求都被納入考慮。

其后，被要求的模型被連接到超集中的適當的節點，結果被自動存儲而作為對下一個可能有一些細微結構差別的模型的輸入。這樣不僅節約了時間，還保留了在將來可以包含其他模型而不需要重新構建整個網絡的選擇權。

本報告的目的在于整體上對決策支持系統的可能用途做出提示，并以WaterWare作為一個案例。并沒有說WaterWare現有的能力可以足夠論述在計劃新的投資和最大效率地使用現有資源中所有需要納入考慮的問題，毫無疑問，足夠的時間將對這些加以調整。目前對一說法達成共識更加重要，這一說法便是，那些可以賴以計劃決策的模型，有能力對決策支持系統加以合理利用而無需具備過多的數學模型技術的經驗。

一個典型的實例便是勒馬河工程，要求其提供一套能使委員會規劃其基礎設施而非持續依賴外部咨詢的分析工具。顯然，外部支持在構建服務于某一特定應用的系統和建立可靠的應用模型時都是需要的。內部職員也同樣需要培訓，但培訓后，希望內部職員在得到必要的使用經驗后能夠獨立的操作，只在必要時依賴于正在運行的支持和維護。