韦店井灌区开发利用规划模型

以灌区灌溉年净效益最大为目标,以地下水和地表水的可供水量、作物需水量、机电井出水能力、机泵提水深度、除涝防渍埋深等为约束条件,优化计算不同水平年农业最优种植模式及各种水源的最优分配,并提出最佳的灌溉工程运行形式。     

非充分灌溉下作物优化灌溉制度仿真

以非充分灌溉理论为基础，建立了灌区单一作物优化灌溉制度的动态规划模型。建模时考虑了灌区的降水、地表水、土壤水及地下水等多种水资源联合使用问题，在模型中体现了地表水的使用优先于地下水的事实。将模型应用于华北某灌区，并对不同的初始条件进行了仿真，利用逐次渐近法求得了多种灌溉方案，计算结果对估计作物的水分生产函数、建立灌区水资源优化配置的大系统协调分解模型具有重要意义。     

山东引黄灌区水资源利用特点与对策

山东引黄灌区水资源包括入境黄河水和浅层地下水。黄河水具有水少、含沙量大并存在一定污染等特点，其利用率已经较高。但是，近年来用水量增大，用水依然浪费，水价偏低，加之入境水量减少，断流情况严重，而浅层地下水利用程度偏低，这给灌区农业生产带来了巨大压力。在探讨上述问题的基础上，重点提出了缓解灌区水资源短缺的措施和建议。     

基于线性规划和MODFLOW耦合技术的人民胜利渠灌区水资源优化配置研究

【目的】确定人民胜利渠灌区合理的农业水资源优化配置方案,为灌区水资源管理和机井布置提供科学依据。【方法】针对人民胜利渠灌区水资源分配不合理及灌区生态环境恶化问题,按照灌区地形地貌、工程类型和灌溉水源特点将灌区分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共3个计算单元,基于线性规划方法和MODFLOW地下水数值模型对灌区各计算单元进行不同水文年水资源优化配置,并模拟优化配置后地下水位动态变化。【结果】确定了不同水文年灌区的水资源优化配置方案:灌区计算单元Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区不同水文年的井渠比例有所不同,平水年井渠比分别为1/3.14、1/3.25、1/2.92,丰水年分别为1/3.47、1/3.66、1/3.24,枯水年分别为1/2.75、1/2.77、1/2.60;平水年计算单元Ⅰ区模拟地下水埋深相比初始埋深下降0.01 m,水资源总量基本处于平衡状态;计算单元Ⅱ、Ⅲ区模拟地下水埋深相对于初始埋深分别上升了0.12、0.15 m;丰水年灌区计算单元Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区模拟地下水埋深相比初始埋深分别上升了0.1、0.23、0.3 m;枯水年灌区计算单元Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区模拟地下水埋深相比初始埋深分别下降了0.17、0.08、0.04 m。【结论】线性规划方法和MODFLOW地下水数值模型相结合能较好地模拟灌区地下水流场和预测地下水动态变化趋势,进而确定合理的水资源优化配置方案。     

黑龙江省江川灌区灌溉水资源的综合评价

在介绍江川灌区流域概况的基础上，提出了该灌区所面临的地下水灌溉水稻米质差、产量低、大米销路不好等问题的解决办法，即发展地表水灌溉水稻，通过引松花江水来解决灌溉水源；分别对地下水、地表水(松花江水)的水量和水质进行评价。结果表明，该灌区的地下水严重超采、水质中总铁量超标(超6mg/L)，pH值偏碱，不适合用于农业灌溉；地表水(松花江水)除铁离子略高外，其余各项指标均满足灌溉要求，为该灌区引松花江水灌溉水稻提供了较为科学的依据。     

基于和声搜索算法的自压式树状管网优化设计

采用线性规划模型与非线性规划模型进行自压式树状管网优化设计。第一级优化模型采用非线性规划模型,以连续管径为设计变量,以管网投资最小为目标函数,采用和声搜索算法求解获得一组近似最优管径组合。第二级优化模型采用线性规划模型,以标准管径所对应的管长为设计变量,以管网投资最小为目标函数,采用单纯形法进行求解,可以得到管径和相应管长的最优组合,此处的标准管径是在前述优化结果的基础上确定的,是从可用标准管径集合中选出的包含所求得连续管径值的4种相邻管径的最优管径集合。实例结果表明,该算法具有良好的优化性能,所得结果可直接应用于生产。     

用“轮换逼近”法求解大型非线性规划问题

提出了一种求解以含有交叉项为主的一类非线性规划问题的方法,该方法所依据的思想是交替固定交叉项中任意一组决策变量向量,通过将原问题转化为线性规划,轮换逼近非线性问题的最优解。这种方法有如下特点: 1.利用了通用的求解线性规划的方法和软件,使求解过程比较简洁方便和易于进行灵敏度 分析。 2.每一次轮换都可使目标函数得到改进。 3.如果原问题有解,“轮换逼近”法能够通过有限次轮换向最优解收敛,使相邻两次目标 函数值满足P_(i+1)-P_i≤ε。 根据“轮换逼近”法的思想和特点,编制了在IBM-PC/XT 及其兼容机上通用的计算软件“FZT-J”。     

不同尺度节水潜力计算方法研究

灌区通过节水改造可以节约灌溉用水量,但节水灌溉存在尺度效应,灌区节水改造措施在田间尺度的节水潜力并不代表其灌区或流域等大尺度上的节水潜力,田间尺度的节水在较大尺度上会产生一定的负面影响.从区域或流域整体的可持续发展角度出发,只有弄清不同尺度的节水潜力,才能做到区域水资源的优化配置和流域水资源的科学合理调度管理.从灌区灌溉水的循环转化过程,分析了节水措施在不同尺度上产生的节水效果,在此基础上提出了目前常用节水措施的田间、灌区、地表水和地下水等不同尺度节水潜力的计算公式,并以青铜峡灌区为例,对不同尺度的节水潜力进行了对比分析.     

基于农户灌溉用水模型的渠井结合灌区渠井用水比例研究

为应对变化环境下农业用水供需矛盾日益突出的挑战,确定渠井结合灌区适宜的渠井用水比例,实现渠井结合灌区地下水多年动态平衡和生态系统的可持续发展.采用半结构化访谈的方式在典型渠井结合灌区——陕西省宝鸡峡灌区进行了大量田间调查,获取了作物种植类型、产量和种植成本,灌溉水源选择、灌溉用水量等基础数据,并将观察到的农户灌溉行为概念化和程序化,将农户灌溉用水行为与作物根区水文过程进行耦合,开发了一个具有物理机制的农户灌溉用水模型,模拟了不同渠井灌溉用水比例对地下水位动态、作物产量和农户生计的影响.模型在典型区域应用的纳什效率系数为0.58,表明模型可以用来模拟渠井结合灌区的地下水位.结果表明:若要维持灌区地下水位稳定和地下水采补平衡,塬上灌区丰、平、枯水年的渠井用水比例应分别为2:98、28:72、30:70,塬下丰、平、枯水年的渠井用水比例应为全井灌(0)、28:72、29:71.考虑丰蓄枯补原则,丰水年塬上灌区和塬下灌区的渠井用水比例分别为10:90和17:83时,地下水位可上升2 m;枯水年塬上灌区和塬下灌区的渠井用水比例分别为21:79和13:87时,地下水位可下降2 m.仅改变渠井用水比例时作物产量不变,且井灌比例增加时亩均净收入略有下降.开发的农户灌溉用水模型可以用来模拟渠井结合灌区的农户灌溉用水对地下水的影响,并可以量化渠井用水比例对地下水位、作物产量和农户生计的影响,可以确定不同水平年塬上、塬下灌区适宜的渠井用水比例,为灌区地表水地下水联合高效安全利用提供强有力的技术支撑.     

灌溉水价与灌区灌溉用水量关系研究

运用经济学理论分析了灌溉水价与灌区灌溉用水量的关系,根据2000—2009年对关中地区冯家山、羊毛湾、石堡川3个灌区的实际调查资料,对不同灌区建立农业灌溉用水需求函数,计算灌溉用水需求价格弹性。研究表明,关中地区3个灌区中,石堡川灌区弹性最高,为-1.11;冯家山灌区和羊毛湾灌区弹性分别为-0.47和-0.69,即灌溉水价提高1%,灌溉用水量将下降0.47%～1.11%。对于现行水价较低的灌区,水价调高对该灌区将产生明显的节水效应;对现行水价较高的灌区,水价继续调高。     

韩董庄引黄灌区水资源优化调配研究

应用线性规划数学模型对河南省韩董庄引黄灌区作物种植布局和引黄水及地下水联合运用进行了分析.对作物种植规划,作物灌溉增产效益,引黄工程及井灌工程运行费用,引黄供水能力等参数进行了详细分析计算,建立了灌溉水资源优化调配模型,应用计算机求解提出了灌区作物种植优化布局方案及水资源优化调配方案,并给出了各种灌溉方案条件下的灌溉效益,所得结果对灌区规划与发展具有重要参考价值.     

基于模糊多目标线性规划的都江堰灌区水资源合理配置

在多目标线性规划求解中引入模糊数学中的隶属度概念,建立以目标隶属度最大为目标的数学模型,将复杂的多目标线性规划转换为简便的求解目标规划问题.通过都江堰灌区水资源合理配置实例应用的分析,其计算结果表明,该模型不仅能最大限度的接近目标期望值进而得到目标的最优解,且与传统的多目标规划算法相比更加有效、实用,同时还能适用于中小型灌区的水资源合理配置.     

基于水盐生产函数的绿洲灌区水盐调控研究

土壤次生盐碱化是新疆灌溉农业所面临的最大环境问题。灌溉农业的快速扩展与灌排系统不完善是造成土壤次生盐碱化发生与恶化的关键因素。以水盐生产函数为依据,计算了不同生育阶段及全生育期阶段棉花相对产量与土壤全盐的关系,依据该计算结果对塔里木灌区的土壤盐化程度做了初步划分。基于塔里木灌区地下水埋深较浅且多为微咸水的事实,比较深入地探讨了地下水合理的动态水位及作物对潜水利用问题。最后,提出了灌区水盐调控的对策,强调排水系统的通畅运行是控制土壤次生盐碱化的关键,通过排水系统和减少灌溉定额使作物生长期的地下水埋深控制在1.6~2.1 m内,不但可以减少排水成本,而且也可使作物充分利用地下水,同时促进塔里木河水质的改善。     

黄河流域典型灌区灌溉节水管理模型研究

以黄河流域上下游2个典型灌区为背景，针对灌区有其农业水管理现状，开发了灌溉节水策略分析决策支持系统（DSS）原型。DSS是一个规划工具，通过对不同策略下田间配水及供水系统的模拟分析及综合决策，寻求最优的策略集合，以达到节约灌溉用水量、提高农业用水效率及维持农业可持续发展的目的。该DSS系统主要用于黄河流域灌区提高农业水管理水平的策略分析，也可用于评估灌区续建配套及土地最佳利用方案等方面。     

节水灌溉发展模式分析及有关问题的思考

在对我国不同类型灌区农业用水进行分析的基础上 ,提出了不同类型灌区节水灌溉发展模式 ,介绍了典型经验 ,进而提出了节水灌溉发展原则与值得探讨的一些问题。     

不同尺度节水潜力研究初探

灌区通过节水改造可以节约灌溉用水量,但节水灌溉存在尺度效应,灌区节水改造措施在田间尺度的节水潜力并不代表其灌区或流域等大尺度上的节水潜力,田间尺度的节水在较大尺度上会产生一定的负面影响。从区域或流域整体的可持续发展角度出发,只有弄清不同尺度的节水潜力,才能做到区域水资源的优化配置和流域水资源的科学合理调度管理。从灌区灌溉水的循环转化过程,分析了节水措施在不同尺度上产生的节水效果,在此基础上提出了目前常用节水措施的田间、灌区、地表水和地下水等不同尺度节水潜力的计算公式,并以青铜峡灌区为例,对不同尺度的节水潜力进行了对比分析。     

鲁西北黄河冲积平原引黄灌区农业灌溉模式研究

研究农业灌溉模式对于灌区进行高效节水灌溉具有重要意义。以山东省德州市平原县为研究区,利用模糊综合评价法分析该区地下水水质状况,采用GIS研究该区2000-2009年井灌期3月和9月地下水埋深的时空变异规律,基于以上分析和该区现代化水网灌溉、井灌的现状,提出更加合理的灌溉模式。研究表明:1研究区大部分灌区的地下水水质良好,水温、pH值、盐度、碱度和矿化度均符合农田灌溉水的要求;2研究区10年间(2000-2009年)3月和9月的地下水埋深变化不大,平均埋深较小,分别为2.75和2.97m;2000、2005和2009年3月和9月地下水埋深的分布格局具有一定差异性,年际埋深普遍降低或维持原来的状态,适合地下水开采;3研究区井灌存在诸多问题,但现代化水网灌溉正在大面积推广,灌区可通过水泵并联的方式将井水输送到低压管道中,实现基于水网的井渠混灌。     

我国北方灌区地下水资源演变与农田生态环境问题

通过对北方灌区地下水形成机理及其演变态势的分析,认为气候变化和人类活动的负面效应是导致灌区与地下水有关的生态环境问题的主要原因,尤其是地下水资源量的衰减已经影响到了灌溉农业的可持续发展。针对以上问题,从水循环的角度提出充分利用灌区地下含水层的调蓄作用,通过地表水与地下水的联合利用控制水盐平衡、涵养地下水源是实现地下水资源永续利用、农田生态环境良性循环的有效途径。     

江苏省大型渠灌区尾部节水改造技术方案研究

大型渠灌区的尾部节水改造是提高灌区水资源利用率与利用效率,缓解目前灌区用水紧张矛盾的重要措施。分析江苏省大型渠灌区农业灌溉方面普遍存在的问题,以江苏省宿迁市船行灌区为例,提出将大型渠灌区尾部从原灌区分离形成若干独立的小型灌溉系统、进行灌区尾部节水改造的3种可能方案,并通过经济分析对方案进行优选。最终得到在大型渠灌区尾部建立内部小型提水灌溉系统,采用管道输水灌溉和渠道输水灌溉相结合是技术经济效果理想的可行节水技术改造方案,对未来江苏省大型渠灌区的节水改造与发展具有重要的指导意义。     

泾惠渠灌区地下水化学特征及其对不同水源灌溉的响应

为研究泾惠渠灌区地下水水质状况及其对不同水源灌溉的响应,对桥底镇地下水进行系统采样,分析了泾惠渠灌区地下水基本特征、地下水化学成分形成原因和不同灌溉水源区地下水的暂时性变化规律。结果表明,泾惠渠灌区桥底镇浅层地下水以Na+Mg—HCO_3+SO_4+Cl类型为主,地下水环境为碱性咸水,影响TDS的主要离子排序为SO_4~(2-)Cl~-Ca~(2+)Mg~(2+);蒸发浓缩作用、阳离子交换作用和溶解沉淀作用是影响地下水化学成分形成的重要因素;井灌区地下水中各离子质量浓度均比渠灌区高,Ca~(2+)在2种类型区域的量有显著差异且年变异系数最大;引起Ca~(2+)和Na~+暂时性变化的因素是灌溉和降雨。灌区灌溉应在保证水量的情况下优先选择渠水灌溉,降雨集中期和灌溉期要加强灌区地下水水质的管理工作。