DISES: Decentralized management of integrated water resources: Understanding cross-scale decision feedbacks to support coordinated sustainability

DISES:综合水资源的分散管理:了解跨尺度决策反馈以支持协调的可持续性

基本信息

  • 批准号:
    2205239
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 160万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-10-01 至 2027-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

In many water-scarce regions of the U.S., surface and groundwater resources are managed by a combination of institutions at the federal, state, and local scale. This decentralized structure allows flexible decisions regarding water storage and allocation, but also creates challenges for long-term coordination. Planners and water users must anticipate the actions of others in the system, which intensifies the challenge of managing for variability in future hydrology. Water availability, infrastructure management, regulation, and patterns of water consumption all depend on each other in complex ways. These cross-scale interactions must be captured in engineering models of water resources planning to better understand the impacts of decentralized management and plan accordingly. This project focuses on California’s Central Valley, where surface and groundwater are managed through an evolving network of infrastructure and regulation to support agriculture, cities, and the environment. The team aims to provide findings to advance the critical challenge of water sustainability, while also training students in interdisciplinary research.This project will advance quantitative understanding of the feedbacks governing decentralized water resources systems, and the system-level dynamics that result. This will be achieved through data-driven approaches to describe interactions among infrastructure operators, regulators, and local/regional water districts, enabling a broad evaluation of emergent behavior and opportunities for coordination. Specifically, this work will make three primary scientific contributions addressing knowledge gaps in socio-environmental systems related to scale, heterogeneity, and uncertainty. First, it will advance data-driven approaches to characterize the structure of decision-making relationships in a multi-scale system of heterogeneous water users and institutions. Second, it will develop a data-driven framework to quantify the drivers and consequences of dynamic water management decisions to support prediction of bi-directional feedbacks. Third, it will quantify and attribute the uncertainty in simulated system-level outcomes to uncertainty in exogenous hydroclimate, social dynamics, and their interactions. This work will culminate in the production of open datasets and models to support transfer to water systems facing similar challenges in prediction and management arising from the decentralized context, in which multi-level institutional decisions regarding water allocation and regulation co-evolve.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
在美国的许多水砂地区,地面和地下水资源由联邦,州和地方规模的机构组合来管理。这种分散的结构允许关于储能和分配的灵活决策,但也为长期协调带来了挑战。规划人员和水上用户必须预测系统中其他人的行动,这加剧了管理未来水文学变异性的挑战。水的可用性,基础设施管理,调节和用水模式都以复杂的方式相互取决于彼此。这些跨尺度互动必须在计划的水资源工程模型中捕获,以更好地了解分散管理的影响并相应地计划。该项目的重点是加利福尼亚的中央山谷,那里的地面和地下水是通过不断发展的基础设施和监管网络来管理的,以支持农业,城市和环境。该团队的目的是提供调查结果,以提高水的可持续性挑战,同时还培训学生跨学科研究。该项目将进一步了解有关分散水资源系统的反馈的定量理解,以及导致的系统级动态。这将通过数据驱动的方法来描述基础设施操作员,监管机构和地方/区域水域之间的相互作用,从而对新兴行为和协调机会进行广泛的评估。具体而言,这项工作将作出三项主要的科学贡献,以解决与规模,异质性和不确定性有关的社会环境系统中的知识差距。首先,它将推进数据驱动的方法,以表征异质用水用户和机构的多尺度系统中决策关系的结构。其次,它将开发一个数据驱动的框架,以量化动态水管理决策的驱动因素和后果,以支持双向反馈的预测。第三,它将量化和归因于模拟系统级别结果的不确定性,以归因于外源性氢化气候,社会动态及其相互作用的不确定性。这项工作将在开放数据集和模型的生产中达到顶峰,以支持转移到供水系统中,这些供水系统面临着由分散的环境引起的类似挑战,在该环境中,多层次的机构决策有关水的分配和监管共同发展。该奖项反映了NSF的法定任务,并通过评估基金会和广阔的智力效果,并通过评估了支持。

项目成果

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