基于渠系输水模拟与土壤水量平衡模拟的两级渠系优化配水模型

为制定满足渠系运行实际情况和作物生长发育所需土壤含水量条件的渠系优化配水方案,将考虑输水渗漏损失的渠系优化配水模型与土壤水量平衡模拟模型耦合,构建基于渠系输水模拟与土壤水量平衡模拟的两级渠系优化配水模型,使用改进的遗传算法求解多目标模型的Pareto解集。选择黑河流域中游西干灌区下的两级渠系作为研究区域,得到50组非劣的渠系优化配水方案。在Pareto前沿面上选取3组代表方案进行对比分析,再将3组中最优的方案与灌区实际灌水方案进行对比,结果表明:Pareto解集可以体现目标之间的博弈关系,当权重值向配水量最少目标偏移时会对土壤水含量等指标产生影响,进而产量下降;当权重值向产量最大目标偏移时会产生水资源浪费现象;而当目标函数的权重值处于中间水平时,产量和配水量目标都可以得到较好地满足,并且与实际灌水方案相比配水量减少113.54万m~3、总产量增加660t,能够达到节水增产的效果。该模型在兼顾渠系运行条件和土壤含水量的前提下权衡了2个目标之间的博弈关系,Pareto解集得出的结果能够满足决策者对于目标的不同需求,为灌区管理者的决策提供理论依据和指导。     

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。