基于区间两阶段抗风险随机规划的绿洲水资源优化配置

合理配置绿洲灌区的水资源是缓解绿洲水资源压力的主要解决方法。选取塔里木盆地南缘和田地区策勒绿洲作为研究区域,使用离散概率函数处理策勒河近60 a的年径流量数据,结合策勒绿洲特色经济果林种植特点,建立含有抗风险方法的区间两阶段随机规划模型,并基于灰度线性规划的解法对该模型进行求解。结果表明：在策勒河来水量不确定时,应优先灌溉红枣;相比原区间两阶段随机规划方法,引入抗风险方法后得到的配水策略虽略保守,却可以在枯水年与平水年保持总收益区间上限不变的同时,将总收益的区间下限分别从5.1×10⁷元、2.12×108元提高到5.6×10⁷元、2.17×10⁸元。通过典型案例应用分析,显示区间两阶段抗风险随机规划模型的应用不仅能够保证在满足各作物需水要求的情况下争取收益最大化,并且可以抵御由于水量不足而带来的风险。     

绿洲的发展与水资源的合理利用

作者以新疆地区为背景，论述了生态环境用水的必要性及生态环境用水量。根据水资源的承载能力，协调国民经济各部门的发展。在制定用水规划过程中还应考虑到气候变化对绿洲水资源的影响。     

绿洲农业节水系统的多目标规划模型——以哈密市为例

新疆农业的发展，水起着决定性作用。水土不平衡，水资源的数量与待开发土地之间的尖锐矛盾，使这一地区的绿洲呈串珠状分布，农业在绿洲中求生存，有水则有绿洲，无水则绿洲衰退或消失。近年来干旱区生产中存在的许多经济环境问题，其根本原因就在于水资源紧缺。合理用水，发挥水资源的最大综合效益，建立节水型社会生产体系势在必行。新疆节水的重点在农业，无论现在和将来，农业都是用水大户。通过农业节水，一方面提高土地开发的深度和广度，另一方面促进以农产品为原料的工业和其它较少从属于土地行业的发展，从而为全社会服务。而农业节水的途径就在于大力推广节水型灌溉技术和用水结构的良化。其中采用先进的灌溉技术，减少灌溉定额又是农业节水的根本途径。基于以上思想，本文试图以典型的干旱缺水区、农业上几乎全靠灌溉的哈密市（不包括兵团哈管局）作为研究对象，从水资源系统、灌溉措施和耗水结构即源、流、汇三大内容去着手研究哈密市的水资源利用问题，通过水资源系统的自我完善，先进灌溉技术的运用和农业结构的调整等多个目标的协调来达到合理用水、节约用水的目的。     

论河西走廊绿洲水资源面临的短缺问题

河西走廊做为 2 1世纪我国西部大开发中最具发展潜力的区域之一 ,其区域内绿洲及绿洲周边的生态系统和景观结构却在日趋恶化 ,绿洲人口密度在扩大 ,水资源的短缺问题日渐严重 ,制约了该区域社会经济的可持续发展。本文总结了目前存在的主要问题 ,提出了一些改善和解决水资源短缺的措施与建议。     

民勤绿洲水资源调度的生态环境效应

地表水资源的严重短缺是荒漠绿洲区生态安全状况不断下降的主导因素。基于对民勤绿洲地表水资源调度的现状分析,运用计量统计和文献调查法,分别从地下水位、地下水矿化度、林草植被、土地资源利用、沙漠化面积变化以及尾闾湖泊响应等方面评价了水资源调度的生态环境效应。结果表明,水资源合理配置调度后,下游民勤绿洲各生态环境因子均出现不同程度的局部恢复和好转,其中尾闾湖区响应最为明显,但基于整体恢复和重建生态环境目标的效应尚不明朗,尤其是绿洲地下水系统响应迟滞。     

论干旱区绿洲的可持续发展与水资源的关系--以河西走廊绿洲为例

文章以地处干旱区内陆的河西走廊绿洲为例 ,阐述了绿洲的形成与发育分布特征 ;较为系统的分析了绿洲现状存在的主要问题 ;研究了河西走廊水资源及利用现状 ,提出了绿洲水资源开发利用的三个阶段 ;探讨了节水的必要性与绿洲水资源开发利用关系。     

干旱区绿洲城市水资源开发利用的潜力——以乌鲁木齐市为例

西北干旱地区的水资源短缺,严重制约了绿洲城市的健康发展。基于乌鲁木齐市1995-2010年水资源开发利用现状,构建了水资源开发利用潜力的综合评价模型。结果表明：① 地表水是乌鲁木齐市的主要水源,全市多年平均水资源量为11.20×10⁸ m³,人均水资源量远低于新疆平均水平。水资源开发率持续快速增长,用水总量甚至已超过区域当年来水总量。② 用水总量呈波动增长,2010年达10.89×10⁸ m³,农业生产是主要的用水部门,但近年来农业用水比例有所下降,工业与生活用水逐步增加。③ 水资源本底条件和开发利用程度显著恶化,利用效率和管理能力则迅速改善。总体来看,乌鲁木齐市水资源开发利用潜力在波动中逐渐下降,其中人口快速增长、经济高速发展、水资源污染加重是主要因素。     

且末绿洲水资源与经济社会耦合系统可持续发展的量化分析

通过且末绿洲水资源-生态环境-经济社会耦合系统互动关系的分析和对该耦合系统可持续发展模式的探讨,利用模糊优选模型将多个评价指标转化为单一指标,采用模糊隶属度描述复杂水资源系统可持续发展水平的评价方法,并结合且末绿洲水资源开发与利用的实际情况,研究且末区域水资源可持续利用与经济社会协调发展的关系。综合对且末绿洲2003年—2007年的水资源系统的量化分析,研究结果表明:且末绿洲水资源利用可持续发展水平在逐年提高,但整体水平相对较低,尚有较大的开发潜力和提升空间。研究成果可为且末绿洲水资源可持续利用及其管理提供定量的决策依据。     

天山北麓的水资源利用与绿洲稳定性-以玛纳斯河流域为例

玛纳斯河是天山北麓最大的河流流域 ,玛纳斯流域拥有天山北麓最大的绿洲 ,以玛纳斯河流域绿洲为研究对象 ,来分析天山北麓水资源的利用对流域绿洲稳定性的影响。天山北麓自然环境体现为山地 -绿洲 -荒漠复合生态系统。绿洲是干旱区所特有的一类景观 ,它是一个人工与自然的复合生态系统 ,它作为发育在干旱气候大背景下的隐域性的自然景观 ,水分条件是决定其存在和发展的基础。天山北麓地区人类活动历史悠久 ,对水资源利用的影响较大 ,也是引起天山北麓绿洲演变、分布变化及其稳定性的重要因子。处于不同地貌位置的绿洲 ,由于其水资源特点不同 ,绿洲的稳定性以及绿洲演变规律也有所区别。总的来说 ,绿洲的稳定性由其内部与外部生态系统的结构、功能及生态过程决定 ,直接关系到区域社会经济的持续发展 ,水资源状况及利用是关系到天山北麓绿洲稳定性的关键性因素。合理利用水资源 ,可保持绿洲面积的稳定性 ,绿洲分布的稳定性 ,以及绿洲生态系统结构、功能的稳定性 ;水资源利用不当会导致绿洲内部土地发生大面积次生盐渍化 ,绿洲外围则由于生态用水不足加之人为破坏 ,使作为绿洲屏障的过渡带转变成生态断裂带 ,威胁绿洲的稳定性。利用工程技术方法和工程管理方法解决好灌区水利工程存在的问题 ;实施高新技术?     

基于需求导向的城市水资源优化配置模型

对城市水资源利用的相关驱动因素进行剖析,分析水资源需求量与其相关驱动因素之间的逻辑互动关系。一方面,根据城市水资源利用的演变发展趋势,将生长曲线模型与自回归聚合滑动平均模型相结合,初步预测城市未来水资源需求量;另一方面,结合城市社会经济发展规划,修正未来水资源需求量的初步预测结果,综合预测城市水资源需求量;在此基础上,综合考虑城市水资源利用的经济效益、社会效益与生态环境效益,根据城市水资源需求与供水情况,建立非线性多目标优化模型,实现城市水资源优化配置。并结合案例分析,进一步验证城市水资源需求预测及其优化配置模型的有效性。     

灌区广义水资源不确定性多目标优化配置

针对农业水资源配置系统的复杂性和不确定性,构建模糊可信性随机多目标农业水资源优化配置模型,以农业灌溉净经济效益最大和绿水利用占比最大为目标,对丰水年、平水年和枯水年下不同分区各生育阶段的水稻灌溉水量进行优化配置。将模型应用于湖北省漳河灌区,目标权重组合分别为（0.5, 0.5）、（0.75, 0.25）和（0.25, 0.75）,可信性水平取0.5、0.6、0.7、0.8、0.9和1.0,得到不同情景下农业水资源配置方案。结果表明：多目标规划模型能够很好统筹社会经济发展目标与资源节约目标,优化方案的绿水利用占比在0.835以上,经济效益最高达14.153亿元;更高的可信性水平对应更低的系统效益与更高的绿水利用占比,丰富的优化方案能够帮助决策者权衡系统收益与违规风险;当水资源短缺时,应该优先保证抽穗期和孕穗期的作物需水,使因缺水造成的水稻减产损失最小化。总的来说,优化模型所得到的水资源配置方案能够为漳河灌区水资源管理者提供理论指导,同时为类似地区的农业水资源优化配置提供参考。     

亚欧大陆中心区域水热资源配合状况与绿洲农业适应性研究

采用水热作图和干燥度计算比较分析的方法,对中亚和新疆水热资源配合进行研究,发现中亚和新疆在"山地-绿洲-荒漠系统"及特殊地理、气候条件下形成的水热配合,中亚属水热不同期配合、新疆属水热同期配合。人们在充分利用自然降水基础上实施灌溉,形成绿洲农业对水资源的适应性。随着科学技术和经济实力进步,膜下滴灌等现代农业技术的实施,促进光、热、水、土资源成为新型水热资源耦合,进一步发挥绿洲农业适应性优势,造就了绿洲特色农业,推进农业现代化建设。     

内蒙孪井灌区地下水补给及水资源优化配置研究

系统分析了内蒙孪井灌区的水文地质条件和包气带水文地质特征,对地下潜水深埋区降雨(灌溉)入渗补给的滞后性进行了分析,估算出了孪井灌区降雨(灌溉)入渗补给的滞后时间;建立水资源优化配置模型,利用GAMS软件优化种植结构,减小整个灌区的灌溉入渗量;最后利用VisualMODFLOW软件预报了现状灌溉和优化灌溉条件下的地下水水位。研究表明:深厚包气带对降雨(灌溉)入渗补给具有明显的滞后分配作用,孪井灌区岩性下的入渗补给滞后时间约为240-360d;实行水资源优化配置后,由于灌溉入渗量减小,水位上升幅度明显减小,减缓了土壤盐渍化的发展进度,但是仍然存在土壤次生盐渍化问题,必须改变现行灌水方式或者采取适宜工程措施加以防治。     

宝鸡峡灌区多水库优化调度研究

针对宝鸡峡灌区缺水现状,从充分利用水资源的角度出发,对宝鸡峡林家村枢纽工程和4个灌区水库、魏家堡渠首进行优化调度研究,通过优化配水,充分发挥蓄水工程的调蓄功能,使水资源的利用量最大。基于大系统分解协调技术中的目标规划法,用模拟技术生成子系统非劣解集,提出目标规划模拟方法,建立以供水量最大为目标的多水库供水系统目标规划模型,进行了灌区多水库优化调度计算,对结果进行了分析。     

通用化渠系优化配水编组软件的研制

在对渠系结构及优化配水模型抽象概化的基础上,以VC^ 6．0为开发平台,开发了一种渠系优化配水的通用化软件。该软件以渠系层状树形结构图、空间布局概化图、渠道特征参数数据库直观表达复杂渠系上下级关系、空间布局和特征参数;并实现了上述图形与数据库的交互,使用户可以方便地完成复杂渠系的空间布局搭建、渠道特征参数的输入与修改。在对渠系配水过程分析的基础上,建立了所需参数少、通用性强、计算结果稳定可靠的渠系优化配水模型,用户输入配水要求后,软件可自动确定渠系优化配水相关的参数,求解并输出配水结果。整个软件能方便地进行渠系优化配水决策。     

A simulation-based two-stage interval-stochastic programming model for water resources management in Kaidu-Konqi watershed, China

This study presented a simulation-based two-stage interval-stochastic programming(STIP) model to support water resources management in the Kaidu-Konqi watershed in Northwest China.The modeling system coupled a distributed hydrological model with an interval two-stage stochastic programing(ITSP).The distributed hydrological model was used for establishing a rainfall-runoff forecast system,while random parameters were provided by the statistical analysis of simulation outcomes.The developed STIP model was applied to a real case of water resources management planning in Kaidu-Konqi watershed,where three scenarios with different water resources management policies were analyzed.The results indicated that water shortage mainly occurred in agriculture,ecology and forestry sectors.In comparison,the water demand from municipality,industry and stockbreeding sectors can be satisfied due to their lower consumptions and higher economic values.Different policies for ecological water allocation can result in varied system benefits,and can help to identify desired water allocation plans with a maximum economic benefit and a minimum risk of system disruption under uncertainty.     

渭干河—库车河三角洲绿洲种植业需水分析

采用FAO-PM公式,参照毗邻地区的灌溉试验成果和当地群众的灌水经验,结合土壤供水量和不同作物对地下水的利用量,根据渭干河-库车河三角洲绿洲区域2005年的作物种植面积,计算该区农作物的总需水量.结果表明:渭干河-库车河三角洲绿洲农作物需水量总计8.01×108 m3,农作物需水量占河道来水量的28.49%.作物总需水中粮食作物需水量占37.22%,经济作物的占59.35%,饲料作物的占3.43%.粮食作物需水定顿较经济作物和饲料作物高,就具体作物而吉,水稻、蔬菜、冬小麦、棉花、苜蓿、油菜等需水定额较高,玉米、瓜类和薯类等较低.各县单位面积需水量差异不大,平均值为5 890.35 m3/hm2,库车县最高,为6 035.32 m3/hm2,沙雅县最低5 746.37 m3/hm2.农业需水量与作物结构密切相关.农业用水浪费严重,使渭干河-库车河三角洲绿洲农作物实际用水量远高于其需水量的理论计算值.     

干旱荒漠绿洲区酿酒葡萄滴灌控水灌溉试验研究

以13 a生酿酒葡萄梅鹿辄(Merlot)为试材,研究滴灌条件下水分调控对梅鹿辄耗水规律、产量与品质的影响。结果表明,浆果生长期耗水强度达2.64~3.66 mm·d-1,耗水模数占到50%以上,该阶段亏水减产幅度高达61.2%,WUE降低38.5%,同时导致总糖和可溶性固形物含量降低,可滴定酸含量升高;新梢生长期和开花座果期重度亏水对产量影响较小,WUE可提高10%左右;浆果成熟期重度亏水可以显著提高酿酒葡萄总糖和可溶性固形物含量,降低可滴定酸含量,但同时减产幅度为44.7%,WUE降低23%。综合分析认为,本试验中新梢生长期和开花座果期重度亏水、浆果生长期充分供水、浆果成熟期适度亏水是提高酿酒葡萄产量、WUE以及改善果实品质总体最优的水分调控模式。     

绿洲膜下滴灌调亏马铃薯水分生产函数及灌溉制度优化

通过田间试验研究了绿洲膜下滴灌调亏马铃薯各生育期耗水规律及其影响因素,建立了以Jensen模型为基础的水分生产函数并对马铃薯灌溉制度进行了优化。结果表明:块茎膨大期马铃薯水分敏感指数最大,块茎形成期次之,苗期和淀粉积累期较小;块茎形成期轻度调亏对马铃薯产量无显著影响(P0.05),而块茎形成期中度调亏、块茎膨大期轻度和中度调亏对其产量均有显著影响(P0.05);块茎形成期轻度调亏的水分利用效率比块茎形成期中度调亏、块茎膨大期轻度调亏和全生育期充分灌水分别提高了6.2%、8.3%和6.7%;膜下滴灌调亏马铃薯产量随耗水量增加而增加,水分利用效率随之降低,全生育期充分灌水比块茎膨大期中度水分调亏耗水量增加22.4%,产量增加20.4%,水分利用效率降低14.0%。采用遗传算法并结合水分生产函数进行灌溉制度优化,结果表明:河西绿洲区膜下滴灌马铃薯全生育期灌溉定额为225 mm时,产量最高,为43.86 t·hm-2,灌溉水利用效率为19.5 kg·m-2;灌溉制度为苗期灌水20~30 mm,块茎形成期灌水70~75 mm,块茎膨大期灌水100~115mm,淀粉积累期灌水20~25 mm,灌水间隔为7 d。因此,膜下滴灌调亏在降低马铃薯耗水量的同时,提高了水分利用效率,在块茎形成期轻度水分调亏不影响产量,可达到节水增产的目的。