基于双区间规划的武威市民勤县3种作物灌溉水量优化模型研究

针对农业水资源优化配置中降雨量的不确定性问题,在传统区间规划的基础上,引入双区间规划理论进行描述,以农民种植净效益最大为目标函数,建立地表水和地下水联合灌溉的作物灌溉水量优化模型。实例应用于武威市民勤县红崖山灌区,对灌区农业水资源优化配置进行研究,模型计算结果表明:利用双区间规划对作物进行灌溉水量的优化,春小麦、春玉米、籽瓜的灌溉定额分别为:[[179.81,191.81],[353.89,365.89]]、[[119.46,141.46],[270.57,292.57]]、[[180.04,213.04],[267.49,290.49]],相比于现状,节水量分别为3%、27%、4%。利用双区间规划不仅能够更好的解决灌区多作物灌溉水量优化问题,而且能够给决策者提供更大的决策空间。     

灌区灌溉水资源调度静态配水方案设计研究

为了满足灌区科学配水方案的制定,建立在来水预报、需水预测、实时检测灌溉系统供水和用水状态和泵站、渠道、水库运行状态的基础上,进行了顺序配水、差额比例配水和均衡比例配水三种配水模式设计,为灌区灌溉水资源调度提供了科学的静态配水模式。     

玉林市灌溉用水总量控制研究

玉林市农业灌溉用水占全市社会需水量的60%以上,灌溉用水管理在玉林市水资源优化配置中占有十分重要的地位。通过对玉林市灌溉用水现状和农业产业结构,分析了灌溉用水量和渠系水利用系数;对典型灌区用水量进行测定,并根据不同作物的用水定额和渠系水利用系数,制定各种灌溉用水方案,实现灌溉用水总量控制;预测了玉林市今后一定时期内的灌溉用水供需关系。结果表明,玉林市灌溉用水基本达到供需平衡。     

皇冠梨不同灌水模式的探索

本文基于西营灌区大力发展新高效节水农业的前提下,积极探索和创新灌溉管理模式,加大农作物种植结构调整力度,提高水资源的利用效率,为灌区皇冠梨的灌水提供依据,制定与之相适应的配水灌溉制度,实现高效节水特色农业发展模式。本文通过皇冠梨不同灌水模式的实践,探讨灌区适应的灌水模式和灌溉制度,为灌区推行特色林果业提供合理的灌溉制度;为水资源优化配置和灌溉计划用水管理提供详实、可靠依据,达到节水增产的目的。     

石羊河流域重点治理规划的红崖山灌区农业种植结构调整优化研究

水是干旱区绿洲农业发展的生命线,发展节水型农业成为目前干旱区农业发展的当务之急。位于西北内陆石羊河流域下游的民勤县红崖山灌区,是武威市重要的绿洲农业区和主要的粮食、蔬菜、棉花和瓜果基地。对目前的农业种植结构进行调整优化,达到节水和增效的目的,具有重要的现实意义。本文在实施流域重点治理规划项目的基础上,通过构建多目标层次优化模型,以有限的水资源作支撑,对红崖山灌区作物种植结构进行优化调整,发挥水资源最大的灌溉效益,为制定科学合理的农作物种植结构发展方案提供依据。     

区间多阶段双侧随机联合概率机会约束规划模型——以民勤县红崖山灌区水资源优化配置为例

综合考虑农业系统的不确定性以及灌区地表水来水量的动态性，结合区间多阶段随机规划模型、双侧随机机会约束规划模型和联合概率规划模型，建立区间多阶段双侧随机联合概率机会约束规划模型，将该模型应用于民勤县红崖山灌区，结果表明:1)模型可以解决区间不确定性和约束两侧参数随机不确定性，反映系统的动态变化过程；2)预先设置反映约束条件违规风险的独立违规概率和反映独立违规概率之和的联合违规概率，根据3种联合违规概率水平和3种独立违规概率变化趋势，模型得到在9种情景下的灌溉方案、灌溉面积和灌溉目标；3)随着联合违规概率的增大，系统的灌溉效益逐渐增大，联合违规概率为0.1时的灌溉效益比联合违规概率为0.01时的灌溉效益上下限值分别增大5.31亿元和6.55亿元。同时在不同的情景下，灌区的瓜果类经济作物种植面积最大，粮食作物种植面积次之，蔬菜的种植面积最小。本研究能够为决策者提供不同的灌溉方案，并为当地水资源管理部门制定主要作物灌溉面积分配方案提供参考。     

干旱灌区农业灌溉用水定额应用实践及建议

昌吉州是新疆资源性和工程性缺水并存干旱灌区之一,水利灌溉基础设施在灌区农业经济可持续发展中具有十分重要地位,基于新时期实施最严格的水资源总量控制定额管理目标,研究制定实施应用灌区农业灌溉用水定额,对于推进灌区水资源节约保护、提升灌溉水利效率、强化水资源优化配置、促进节水型社会建设的具有重要意义。本文总结分析了昌吉州灌区农业灌溉用水定额的基本做法及取得的成效,针对应用实践存在的用水定额技术实用合理性不够管理考核不强等问题,从加强灌溉用水定额试验研究、大力推进水价制度改革、注重管理考核目标任务等方面提出了意见和建议。     

黑河中游农业水资源多目标优化配置

针对黑河流域中游地区为追求经济发展而向黑河干流取水量过大导致的黑河下游地区地表水流量减少、生态环境恶化等问题,对该地区社会、经济等与水资源优化配置相关的资料数据进行收集、整理与分析,考虑地表径流随机性特征,构建考虑经济、社会、资源的灌溉水资源多目标优化配置模型,并使用层次分析法与线性加权法进行多目标问题求解。结果表明:将优化后的配水方案应用于黑河中游地区,其灌溉用水比实际节约3.358×10~8 m~3,水分生产力提升0.380 kg/m~3,用水费用节省3.89×10~7元,可以达到节水增产的目的,为该地区水资源管理部门提供一个满足可持续发展的农业水资源配置方案,同时,为类似地区的农业水资源优化配置提供方法依据。     

有限单元数值法在高台县骆驼城灌区水资源配置中的利用

为配合高台县骆驼城灌区节水型社会试点工作,实现水资源的优化配置和本地区可持续发展,利用有限元法对灌区地下水系统进行了模拟研究,预测了不同配水方案下地下水变化趋势,提出了灌区水资源配置方案和开发利用意见,为灌区水资源合理开发利用提供了依据,取得了良好的效果。     

基于NSGA-Ⅱ灌区两级渠道输配水优化调度

针对传统灌区渠道输水损失大、配水流量和配水时间不合理等问题,对灌区渠道输、配水作优化调度研究。以富裕灌区为例,运用带精英策略非支配排序遗传算法,考虑配水流量和配水时间不确定性,以灌区渠道输水损失最小及干渠水位变化均匀为优化目标,建立干、支渠道配水优化调度模型。结果表明,在满足上述优化目标前提下,优化结果与灌区原配水计划相比,干渠各生育阶段配水时间由15、35、20、18 d缩短至12、27、17、16 d,且各支渠在各时期流量变化浮动较小,流速均满足不冲、不淤流速要求。该模型可为富裕灌区及类似灌区水资源优化调度提供理论依据。     

基于遥感数据的不确定性的农业水资源优化配置研究——以漳河灌区为例

针对现有农业水资源优化配置存在的空间分辨率较大,忽略降雨量参数的时空变异性,难以满足实际生产中更精确的管理要求的问题,以湖北省漳河灌区典型枯水年为例,采用基于遥感数据的水资源优化配置方法,分析全球降雨测量数据和多年雨量站站点数据关系,获取漳河灌区典型年空间降雨量数据集.在此基础上,将区间数、模糊区间数、模糊可信性约束规...     

滴灌条件下灌溉量和频率对杂交棉生长和产量的影响

[目的]研究滴灌条件下不同灌溉量和灌溉频率对杂交棉生长和产量的影响.[方法]试验设置2个灌溉水平400和520 mm(分别用W400和W520表示)和2种灌溉频率5和10 d(分别用F5和F10表示).[结果]高灌溉频率可以维持0～40 cm土壤含水量稳定在较高水平,有利于作物生长.灌水量和灌溉频率对杂交棉干物质积累的影响主要是在花铃期(播种后90 d),此时增加灌溉量或灌溉频率都可以促进杂交棉干物质积累,尤其是提高灌溉频率可明显促进棉花生长.[结论]增加灌溉量和灌溉频率可促进棉花干物质积累量,增加棉花产量;尤其是提高灌溉频率可以显著增加棉花干物质积累量、产量和水分利用率.不同处理棉花产量和水分利用率的顺序均为:W520F5 > W400F5、W520F10 > W400F10.在水资源缺乏的地区或时期,通过提高灌溉频率可以有效的增加棉花产量、提高水分利用率.     

考虑种植风险的灌区供水量优化配置研究

为了避免灌溉水量优化配置求解结果中粮食作物供水量为零的情况,通常在模型中设置粮食作物最小灌溉面积或最低产量的约束,该约束的设置能够显著降低优化模型的客观性。鉴于此,本研究在灌区灌溉供水量优化配置模型中引入了种植风险系数。该模型以灌区灌溉增产效益最大为目标,利用作物水分生产函数,同时给出了不同作物的优化灌溉用水量和优化灌溉面积,实现了灌区灌溉水资源的优化分配。以山西省夹马口灌区为例进行了分析研究,求解的作物灌溉面积占总灌溉面积的比例与灌区现状非常一致,表明该模型合理可靠,可用于指导灌区灌溉用水管理。该研究结果对灌区农户合理确定种植结构也具有重要参考价值。     

亏缺灌溉对机采棉水分利用及产量形成的影响

【目的】 研究膜下滴灌条件下,亏缺灌溉对新疆机采棉产量及水分利用效率的影响。【方法】 在新疆典型机采棉地区,设置5个灌溉量分别为225 mm(Ir₁)、285 mm(Ir₂)、345 mm(Ir₃)、405 mm(Ir₄)和465 mm(Ir₅)。分析亏缺灌溉对棉田耗水特性、干物质积累与分配及棉花产量的影响。【结果】 随着灌溉定额的增加,棉田耗水量呈现递增趋势,提高了棉花生育后期的耗水模系数,使得干物质积累速度较快,快速积累期较长。随着灌溉定额增加,棉铃干物质分配量呈先增加后降低的趋势,Ir₃分配量最大为64.7～82.2 g/株,茎叶占比随着灌溉定额的增加而显著增加,而棉铃占比则显著降低;在棉花产量及水分利用效率方面,单株结铃数、单铃重,随着灌溉定额的增加而显著增加,籽棉产量提高,其中Ir₅处理的皮棉产量比Ir₄仅高了3.80%;随灌溉定额的增加水分利用效率显著降低,其中Ir₁较Ir₂～Ir₅分别高20.59%、34.59%、48.68%和57.93%。【结论】 适当的进行亏缺灌溉,有利于干物质积累量向生殖器官的转移,单株结铃数和单铃重显著提高。在棉花生育期实际的耗水量的基础上,降低12%的灌溉定额,不会显著降低棉花产量,能够获得较高的水分利用效率。     

灌溉渠系配水优化模型的研究

本文介绍了两种适用于半干旱地区某次配水的优化模型,第1种以作物水分生产函数为基础,以全灌区净灌溉增产值最大为目标函数;第2种以某次灌水全灌区的水费收入最高为目标函数。这两种配水模型用陕西省洛惠渠灌区1989,1990年夏灌的实际用水资料进行了验证。可供各自流引水灌区在渠系水量调配中实际应用。     

滴灌棉田根区水分对棉花干物质生产及水分利用效率的影响

[目的]研究滴灌条件下根区水分对棉花干物质生产、分配及水分利用效率的影响,为制定滴灌棉花水分精确管理制度提供依据.[方法]选用对水分敏感性不同的棉花品种为试材,分别设置常规滴灌和充分滴灌处理,在灌水前后监测土壤水分变化,同时测定棉花根系生长与分布、株高、叶面积指数及生物量等生理指标.[结果]常规滴灌量条件下土壤水分活动层集中在0～60 cm的土层中,且滴水前耕层土壤相对含水率均低于55;、滴水后可保持70;～80;的水分状况,有利于诱导根系纵向生长,维持生育后期较高的叶面积指数,并促进光合产物向产量器官蕾铃分配,从而提高了经济产量水分利用效率.不同品种对根区水分的反应差异较大,新陆早6号常规滴灌条件下皮棉产量低于新陆早8号,经济产量水分利用效率与新陆早8号无明显差异;充分滴灌条件下总生物学产量水分利用效率高于新陆早8号,经济产量水分利用效率显著低于新陆早8号.[结论]滴水总量在4 050～4 275 m3/hm2,依据品种对水分响应的差异,通过协调相关栽培技术,调控干物质生产及其在器官中的分配,可实现滴灌棉花产量与水分利用效率协同提高.     

灌区节水灌溉决策支持系统研制

为促进灌区管理水平和工作效率的提高,采用Borland Delphi高级编程语言,开发了具有水分生产函数计算、作物需水量计算、水资源优化分配、节水灌溉决策等多种功能的灌区节水灌溉决策支持系统,并以河北大名县某灌区为例进行了应用分析。结果表明:采用该系统可制定出科学合理的灌溉决策,指导农民进行合理灌溉,使有限的水资源发挥最大的灌溉效益。     

再生水与天然水资源农田灌溉的模糊优化配置

运用模糊数学优化的原理，综合考虑农业可持续发展的社会需要和经济效益，建立了再生水与天然水资源农田灌溉的多目标模糊线性规划优化配置模型，以合理分配各种水资源，确定农业最优种植模式。该模型以作物的种植面积为决策变量，以再生水和天然水的水质、水量为约束条件，以粮食作物、蔬菜和水果产量最大、农民经济收益最大为目标。并以天津市为例进行了再生水和天然水资源农田灌溉和种植模式的优化配置计算。结果表明，优化配置能保证各种作物的水量分配比较合理，作物产量能满足城市发展对其最低的需求，且能获得较好的经济效益。