基于RS和GIS的灌区增产净效益最大配水模型

在有限供水条件下,为了使全灌区增产净效益达到最大。研究依据非充分灌溉中的调亏灌溉原理和作物的水分生产函数,推导出作物产量与土壤含水率之间的函数关系,并建立了全灌区某次供水增产净效益最大的优化配水模型。根据RS技术能够快速获取信息的特点,以陕西关中冯家山水库北干十一支灌区为例,用RS技术获取灌区土壤含水率情况,再用GIS计算出不同作物灌溉需水量数据,并根据来水量用Matlab计算软件对模型进行求解,可快速获得各斗渠优化配水量。模型在求解时不受灌区类型的限制,因此,模型具有较强的通用性、可操作性和推广性。     

灌溉渠系优化配水模型研究

灌溉渠系的优化配水问题可分为两类:一是以某种指标最优为目标的灌溉水量分配;二是以水量损失最小为目标的灌区各级渠道流量的优化调度。在非充分灌溉试验的基础上,做出了西北干旱灌区棉花膜下滴灌水分生产函数。根据作物水分生产函数,以农业效益和灌溉管理部门总体的经济效益最高为目标,建立了灌溉渠系优化配水模型。在提高灌区经济效益的同时,建立了配水渠道流量优化调度0-1线性整数规划模型,模型适用于支渠以下各级配水渠道在来水流量确定,分水渠道流量彼此相同且按"定流量,变历时"方式轮灌时的优化配水决策,通过实例对模型进行了求解。     

基于RS、GIS和蚁群算法的多目标渠系配水优化

针对渠系配水优化方法存在通用化程度不高的问题,依据作物的水分生产函数,建立以土壤含水率为基础,灌区各种作物该次灌水增产效益最大和灌区水费收入最高的多目标优化配水模型。通过RS技术快速获取灌区土地利用和土壤含水率信息,并以像元为求解单元,通过蚁群算法在GIS系统中对模型进行求解,获得各斗渠满足多目标条件下的最优灌溉配水量。所得结果符合灌区灌溉用水的实际情况,该优化配水方法具有通用性。     

基于RS、GIS和蚁群算法的多目标渠系配水优化

针对渠系配水优化方法存在通用化程度不高的问题,依据作物的水分生产函数,建立以土壤含水率为基础,灌区各种作物该次灌水增产效益最大和灌区水费收入最高的多目标优化配水模型.通过RS技术快速获取灌区土地利用和土壤含水率信息,并以像元为求解单元,通过蚁群算法在GIS系统中对模型进行求解,获得各斗渠满足多目标条件下的最优灌溉配水量.所得结果符合灌区灌溉用水的实际情况,该优化配水方法具有通用性.     

灌溉渠系优化配水模型与算法研究进展

为实现田间科学用水,优化灌溉渠系配水模型,发挥灌区用水调度决策能力,提高灌区现代化水平,针对现有的渠系优化配水模型与算法进行了梳理总结。灌溉渠系优化配水模型主要分为两种：以特定指标最优为目标函数和被配水渠道采用轮灌编组时输水损失最小为优化目标。在掌握国内灌溉渠系用水调度以及灌区管理规范的前提下,系统论述了两类模型的建模思想、目标函数以及算法机理的研究,重点分析当前主流的灌溉渠系配水优化目标函数,并总结了求解模型引用的智能算法。在深入探究应用实例的基础上,通过对渠系优化配水模型的综述,讨论未来研究新方向,旨在精炼出一种适用于我国灌区的多目标优化模型,拟解决当前渠系水利用率低等问题;研究结论还提出嵌入算法的渠系间形成远程管理、联合调度、智慧调控、高效配水的新思路,这为灌区构建输配水模型和落实信息化管理提供借鉴与理论指导。     

遗传算法和粒子群算法求解渠系多目标优化模型

目前高原灌区灌溉用水管理相对落后,渠系渗漏损失较大、渠道闸门运行调度不合理等问题十分突出。因此,开展渠系工作制度优化的研究,对缓解灌区用水供需矛盾有着重要意义。考虑不同时刻各配水渠道流量标准差最小和各配水渠道平均日渗漏损失最小两个目标函数,以配水连续性和灌溉可供水量作为约束条件,建立渠系工作制度多目标优化模型。以云南省蜻蛉河灌区为例,采用遗传算法和粒子群算法进行优化求解。结果表明,遗传算法和粒子群算法都可以解决渠系工作制度优化问题,对各渠道闸门开关时间进行优化,能够满足灌区需求,从而减少渠系渗漏损失,达到节约灌溉用水量的目的。两种算法相比,粒子群算法运算速度更快,优化闸门运行调度更合理。     

渠系配水优化模型和多目标遗传算法研究

目前国内外渠道优化配水都是在下级渠道配水流量相等这一假定的基础上建立单目标优化模型,这与多数渠系的实际配水要求不符。针对这一问题,建立了下级配水渠道流量不等时的双目标优化配水模型,该模型分别以引水流量和引水时间差异最小为目标函数,并应用改进的遗传算法进行求解,确定了灌区最优轮灌组组合。实例计算结果表明该模型能够有效提高灌溉效率,减少配水渠道闸门调控次数,取得较好的配水效果。     

基于水量平衡下的灌区用水计划编制方法综述

为了精准指导农田灌溉,合理优化渠系输配水,提高水资源的利用率、灌区的管理水平和总效益,对灌区用水计划的编制方法展开了理论研究.将用水计划的编制过程概括为实时灌溉预报和渠系配水两部分,分别进行归纳整理和分析.在对国内灌区用水计划的编制方式进行了解的基础上,着重介绍了利用土壤水分平衡方程进行实时灌溉预报的方法,总结各参数预测值和计算修正值的获取方法,分析对比各方法的适用范围,提炼普遍灌区实时灌溉预报中适用的方法.为了优化田间渠系配水次序和配水量,以保证作物得到及时有效灌溉,归纳总结了国内灌区常用的渠系配水模型,论述了常见的目标函数及相关约束的选取原则,并指出其局限性和可能的发展趋势.研究结果可为各灌区进行实时灌溉预报和建立优化配水模型提供借鉴与参考.     

基于多目标模糊规划的灌区多水源优化配置

以黑龙江省和平灌区为例,构建基于多目标模糊规划的灌区多水源优化配置模型,该模型能够在提高农业灌溉用水净效益的同时有效减少农业灌溉水量,促进和平灌区多水源高效配置。采用具有非线性隶属度函数的模糊多目标规划求解模型,得到不同流量不同水源下的最优配水方案。结果表明:不同流量水平下水稻不同生育阶段均存在缺水现象,低流量下需从柳河水库引入外调水才能保证水稻的最小需水量。为保证灌区整体效益,按照引水工程、提水工程、井灌工程的先后顺序进行配水,并得到多目标配水模型在不同情景下的运行稳定情况。该模型可以高效地进行灌区多水源在作物各生育阶段的优化配置。     

月灌溉用水量分布式优化模型

针对大型灌区作物种植结构复杂、不同区域作物需水量差异较大的特点,以GIS为平台,建立了灌区月灌溉用水量分布式优化模型.模型将灌区栅格化,以每个栅格的月灌溉用水量作为决策变量,以作物生育阶段作物水分生产函数为基础,以灌区作物产量最大为优化目标,考虑了水量平衡、渠系配水能力、水资源投入量、灌水时间、可供水量以及非负共6个约束条件.以澳大利亚马兰比季灌区2006—2007年8月、10月和12月的优化结果为例,优化后月灌溉用水的高峰期与河流径流的高峰期同期,且优化后的灌溉用水量小于同期观测值.此外,优化后的配水结果存在将有限的水资源向经济价值高的作物转移的趋势.因此,月灌溉用水量分布式优化模型可以用于大型灌区内不同尺度月灌溉用水量的优化模拟,且优化后的配水方案更加节水高效.     

新疆三工河流域灌区实行节水灌溉水费标准分析

利用工程实际资料，对井渠结合灌区的供水成本及水费标准进行分析讨论，提出现阶段水费计收标准以及加强灌区灌溉管理、降低供水成本、提高灌溉效益的初步建议，并为灌区作物结构优化设计提供依据。     

陈垓引黄灌区渠系优化配水研究

该文以系统工程的原理方法,结合山东省陈垓引黄灌区北二干渠系统实际情况,分别以灌溉净效益最大和轮灌时间最短为目标,建立了作物最优种植面积和渠系优化配水模型,应用计算机求解,取得了满意的作物优化布局和优化配水成果。实践证明,本项成果在节水、灌溉增产、提高灌区科学管理水平等方面都有着十分重要的作用。     

我国农业灌溉水费管理的初步研究

指出我国灌区普遍存在工程老化、效益递减、灌区管理单位经费短缺、发展困难等现象。灌区的主要经费来源是灌溉水费，而水费计收标准低、收缴困难、中间环节多、难以到位。灌溉水费管理中存在的这些问题，使得灌区工程的维修、改造与更新不能得到保证。分要认为：灌溉水费管理改革，应围绕提高水费收缴率和使用效率、保证专款专用而展开，不仅要采用科学的、符合商品经济规律的水费计收标准，而且在水费收交的过程中应减少中间环节，杜绝截留、挪用。此外，实施国家对农业水费的补贴政策，加大政府对农田水利基本建设的投入力度，建立与完善灌溉水费管理的法规规章与制度，也是加强水费管理的必要措施。     

灌区优化调度的节水作用浅析

以 1个水库灌区为例 ,从节水的 3个作用分析了灌溉水资源在时间和空间上优化调度的 2个模型。优化调度不仅能减少灌区水量损失 ,提高水分生产效率 ,还能在提高灌区水分生产效率方面起明显的作用。这类节水技术对于缓解我国农业供水危机具有重要的现实意义 ,是节水技术的一个发展方向     

灌区灌溉用水时空优化配置方法

将传统的灌溉水量在作物间的优化分配模型和建立的渠系工作制度多目标优化模型与地理信息系统相集成,提出了基于空间决策支持系统的灌区灌溉用水优化配置的新方法.综合考虑了灌区内作物、土壤、气象站点、渠系布置的空间差异、年季间气象以及作物不同生育阶段对应参数的时间差异.与传统优化方法相比,该方法可根据管理者对优化精度的要求,灵活选择优化尺度,同时,简化了求解时空优化配水问题的繁琐程度,结果表现形式更加丰富.在此基础上建立的空间决策支持系统界面友好,运行效率高,可移植性和通用性强.经实例验证,优化后的配水方案与原配水方案相比较,灌溉总用水量减少296％,产量增加243％,水分生产率提高05 kg／m3,灌溉净效益增加168％.优化后配水方案具有将有限的水资源向经济价值较高作物转移的趋势.该方法为灌区灌溉用水优化配置提供了新思路.     

引黄灌区灌溉效益优化计算模型

以引黄灌区为研究对象 ,在分析传统灌溉效益计算方法不足的基础上 ,按水资源合理配置的要求 ,基于作物的节水灌溉制度 ,提出引黄灌区灌溉效益优化计算的双层线性规划模型 ,开发了相应的计算软件。模型考虑了引黄水量在不同作物间和同种作物不同灌溉时段间的优化配置 ,使灌溉效益计算更趋合理     

灌区水量分配的公平性研究

针对灌区水量分配的公平性问题,将微观经济学中的激励、价格、效用研究方法引入灌区水资源管理,提出了2种灌区水资源的分配方式:一是基于动态权重的公平水量分配模型,该模型依据灌溉面积、灌区水资源的缺水率来确定水资源的分配,体现了水资源使用的公平性;二是基于效用的水量公平性分配方法,该方法将价格策略融入效用模型中,利用价格杠杆来调节用户需求和控制资源分配,体现了用户的优先性和水资源使用的效用性。分析表明,这2种方法可以解决灌区水量分配的公平性问题和提高水资源使用效率,可为灌区水量的分配决策提供理论支持。     

基于非充分灌溉原理的灌区水资源优化配置模型及决策软件研究

根据非充分灌溉理论,按大系统分解协调原理,建立了以总效益最大为目标的灌区灌溉水资源递阶控制优化模型,对灌区多水源进行优化配水研究。在理论研究基础上,还对灌区水资源的优化利用引入决策支持系统知识,研制"大型灌区水资源决策支持系统"软件。经实际运行,该程序具有友好的图形界面,较强的计算功能和数据库的管理功能,可为水资源优化配置和水资源管理研究作参考。     

节水压采区农业种植结构多目标优化研究——以衡水市为例

针对节水压采区水资源紧缺、种植结构不合理、灌溉定额较大等问题,提出了基于作物水分生产函数的多目标种植结构优化模型。以衡水市为例,以种植结构和灌水量为优化变量,以经济效益最大和总灌溉水量最小为优化目标,建立了多目标优化模型,通过改进的NSGA-II算法进行优化计算,得出了不同灌溉水价水平下对应的种植结构和灌水量调整方案。结果表明,小麦种植面积比现状种植面积有所减少,玉米、花生等耗水量小的作物面积有所增加。通过优化,合理提高灌溉水价可促进高耗水作物种植面积的减少,扩大低耗水作物种植面积。