限额配水条件下水资源优化调配耦合模型研究——以阿瓦提县为例

该文建立了-种基于水盐平衡模型(子模型)和作物优化配水模型(子模型)的干旱灌区水资源优化调配耦合模型,通过地下水开采量实现了子模型的耦合,利用VBA编制了耦合模型的计算程序.将该模型应用干阿瓦提灌区,得出水资源联合调配方案,并得到相应的盐平衡结果.     

基于改进粒子群算法的两级渠道水资源优化配置

现有的渠系优化配水模型在减少配水损失方面效果显著，但配水过程中仍存在输水不稳定、弃水量大等不足。在配水过程中将“组间续灌、组内轮灌”的渠道配水方式变更为“组间轮灌、组内续灌”，以配水过程中渗漏损失最小为目标建立渠系配水模型，应用改进的粒子群算法求解，在寻找最优配水方案的同时均一化处理各配水方案中轮灌组内渠道的配水时间。选取张掖市西浚灌区为研究对象，研究结果表明：在保证渠道过水能力和需水要求的前提下，优化结果与该时段灌区的实际配水计划相比，配水时间减少了13.4 d，渠系水利用系数由0.65提高到了0.828，配水周期内上级渠道配水稳定，各轮灌组内渠道同时开启和关闭，减少了渠道弃水。该模型能够实现集中、高效配水，可为灌区管理部门制定配水计划提供决策。     

干旱缺水型灌区经济用水模式研究——以宝鸡峡灌区为例

以宝鸡峡灌区为研究对象,在田野调查和总结国内外研究成果基础上,提出了经济用水模式的概念,并从水资源总量控制约束、灌溉节水模式、经济配水模式三个方面对其框架体系进行了研究;在研究过程中,应用定性与定量相结合的方法,建立了基于因子权重法的、目标函数为经济、社会、生态综合效益最大化的宝鸡峡灌区经济用水多目标规划数学模型,并对其进行了计算和分析,得出了灌区水量经济调配模式.该模式在灌区平水年(P=50%)缺水量为0.0398×10~8 m~3,可节约用水0.3972×10~8 m~3;枯水年(P=75%)灌溉缺水量为3.2858×10~8 m~3,可节约用水3.2035×10~8 m~3.与灌区历史灌溉数据比较,该模式吻合率高,适用性强.     

基于区域水盐平衡的阿瓦提灌区水土资源优化配置研究

为了探讨限额配水条件下阿瓦提灌区水土资源的可持续利用,根据灌区的现状和规划,设置了4个方案结合RS、GIS技术应用水盐平衡模型从区域的四个水平衡(地表水平衡、地下水平衡、供需水平衡、耗水平衡)和盐平衡等多个角度分析了各个子灌区的水土资源平衡,并提出优化配置建议。分析表明:保持现有耕地的情况下,必须在灌区内因地制宜合理开发利用地下水资源,与地表水统一调配才能满足该灌区新的水土资源平衡。而且,还需改善排水,最好是结合暗管或竖井排水,才能达到合理的灌排比,从而满足盐渍化严重农区的排盐要求。由此,从社会发展和环境保护的角度进一步提出,恢复弃耕地,逐年分阶段开发利用已开垦的未耕地,调整种植结构错开用水高峰,推广节水灌溉方式降低灌溉定额,地下水与地表水统一调配、统一管理、统一水价、实施"井灌井排"措施的干旱内陆区农业水土管理模式。     

基于模拟优化技术的关中西部灌区水资源调配研究

基于模拟优化技术 ,应用大系统分解协调理论 ,对关中西部灌区主要水源工程实行联网调水 ,建立了三层递阶优化调配模型 ,得到 2 0 0 5年、2 0 1 5年来水频率P =75 %、95 %时的单灌区调度和联网调水的结果。计算结果表明 ,对关中西部灌区实行联网调水可以实现对水资源的合理调配。     

内蒙古河套灌区引用黄河水量分析

河套灌区水资源高效利用是灌区可持续发展和缓解黄河水资源供需矛盾的需要。应用河段差法、引排差法、最大蒸发量、作物总需水量方法计算河套灌区引用黄河水量,分别是49.3×108,49.2×108,54.4×108,49.7×108m3。方法相互佐证,引排差法计算结果,49.2×108m3是灌区实测引用黄河水量。引用黄河水量的分析为河套灌区节水改造、计划用水和节约用水管理以及黄河干流水资源分配提供依据。     

水量订单制度下黄河下游灌区水资源实时分配模型及管理软件开发

针对黄河下游引黄灌区水量订单随意性大、水资源利用率低的问题,本文紧密结合当前调度管理制度,基于实时灌溉预报与模糊聚类理论,提出了黄河下游灌区水资源实时分配管理模型,模型包括考虑土壤墒情、雨水资源及天气情况影响的作物需水预测模型和灌区实时水量订单模型两部分内容.在典型灌区,进行了模型的应用,并开发了相应的水资源管理软件;应用结果的合理性表明了模型的正确性,该模型可广泛用于黄河下游灌区的用水管理和调度.     

基于方法集和DEA模型的黑龙江省灌溉用水效率评价

为了讨论方法集模型对于灌区用水效率综合评价的可行性,以DEA模型作为对比参照,选取了渠系和田间两方面指标,对黑龙江省20个灌区用水效率进行排序和计算,得出的主要结论:利用方法集模型评价的20个灌区的排序结果均通过Spearman检验,解决了不同评价方法结果不一致的问题,且与DEA模型得出的排序结果一致;通过方法集模型和DEA模型结果可以看出:富裕、永发、安邦河、龙头桥和石龙灌区效率值较低,分别是0.58、0.55、0.54、0.51、0.45,且20个灌区灌溉用水效率与渠系效率平均关联度为1.779,与田间效率平均关联度为1.229,受渠系水利用效率影响较大,受田间水效率影响较小,可采取渠道衬砌,合理规划渠系布局等方式减少渠道输配水环节的灌溉水损失,采取控制灌溉技术,喷、滴灌溉等节水措施,提高灌溉用水效率。     

塔里木河干流中游灌区退耕封育效益分析

塔里木河干流中游灌区退耕封育的规模为 9× 10 3 hm2 ,其中 ,库灌区退耕 1.4 2× 10 3 hm2 ,河灌区退耕 3.5 7× 10 3 hm2 ,泵灌区退耕 4 .0 1× 10 3 hm2 。退耕封育后 ,农田灌溉用水改为生态灌溉用水 ,用水量减少。人工种植的农作物被天然野生植被所替代 ,同时可提高对保留耕地的利用率 ,扩大耕地的播种面积 ,增加地表植被的覆盖度。退耕封育后 ,可节约水量 0 .97× 10 8m3 ,除满足封育生态用水外 ,还可增加塔里木河下泄水量 0 .31× 10 8m3 。     

灌区优化配水管理决策初探

将RS技术应用在灌溉管理决策中,根据作物的不同受旱情况,以作物生长状况及土壤水分含量为评价指标,综合评定出灌区各支渠的需水优先等级,从而给出合理的动态配水方案,使灌区实现节水增效的良性循环目标。     

基于双层粒子群算法的下级渠道流量不等时渠系优化配水

以黑河中游张掖市甘州区盈科灌区盈四支一分支为研究对象,在现有渠道优化配水模型基础上,针对下级渠道配水流量不相等的情况,对渠系优化配水工作进行研究。选择以渠道输水损失最小与轮灌组间引水持续时间差异值最小建立多目标优化配水模型,以下级渠道出水口的开关状态与实际流量为决策变量,采用双层粒子群算法求解最优轮灌组合。成功构建了下级渠道不等时的渠系优化配水模型,采用双层粒子群算法求得的结果表明,轮灌组划分合理,下级渠系流量变化范围在其设计流量的[74.3%~77.6%],上级渠系流量变化平稳,最大配水时间113.4 h,其结果低于人工制定的168 h原配水计划。各渠道流量在其允许的范围内变化,渠系优化配水过程与配水时间组合合理,上级渠道配水流量均匀,避免了上级渠系流量突然变化与减少对下级渠系的影响,不仅减少了渠道弃水,同时使各个轮灌组同一时间关闭,有效减少了闸门调节次数,为灌区管理部门制定配水计划提供决策。     

井灌区节水灌溉效率与潜力分析——以内蒙古通辽市为例

在对内蒙古通辽市井灌区水资源利用现状和农业灌区用水现状进行实际调查与分析的基础上,按不同灌溉方式、土壤类型、分布位置和灌溉管理水平选择典型样点灌区,分别用田间实测法和水量平衡法科学地测算不同灌溉方式下的样点灌区、灌区和地区的灌溉水利用效率,并分析评估样点灌区、灌区和地区三个尺度的节水效果与潜力。测算得出通辽市所辖的奈曼旗、科尔沁左翼中旗、科尔沁区、开鲁县、库伦旗、科尔沁左翼后旗、扎鲁特旗和霍林郭勒市灌溉水利用系数分别为0.799、0.832、0.813、0.803、0.823、0.806、0.802和0.810。。现状年通辽市地下水灌溉总面积为64万hm~2,其中节水灌溉面积为30万hm~2,还有34万hm~2农田使用传统的灌溉形式。假定未来34万hm~2待改造农田全部发展为低压管灌时,通辽市64万hm~2灌溉面积可节约水量3 860万m~3;全部发展为喷灌时,可节约水量8 298万m~3;全部发展为膜下滴灌时,可节约水量10 904万m~3。各灌区灌溉水利用效率的高低主要取决于不同灌溉方式的面积占总灌溉面积的比例,采用高效节水灌溉可整体提升灌区灌溉效率。     

基于时间序列GM模型的内蒙古水利设施用地预测

水资源短缺一直以来是制约内蒙古自治区农牧业和经济社会发展的主要因素。合理开发、配置、利用和保护水资源,对于正确指导自治区水利事业的可持续发展,促进国民经济健康发展,加快生态建设步伐,具有十分重要的战略意义。其中水利设施用地是土地利用构成的重要利用类型之一,也是国民经济和社会发展的基础产业之一,这就要求在编制土地利用规划时,必须编制水利设施用地规划,对未来水利设施用地规模进行合理的预测。本文利用内蒙古自治区1996—2004年土地详查与变更调查数据,建立时间序列GM模型,并与上一轮土地利用规划的预测结果进行了对比研究,在此基础上对规划阶段年2010年和规划目标年2020年的水利设施用地需求量进行了预测。其结果是2010年和2020年的全区水利设施用地分别将达到16.29万hm2和28.68万hm2,得出了与内蒙古自治区未来发展的整体战略目标相统一的结果。     

石羊河流域初始水权分配模型研究

针对石羊河流域开发利用状况,按照水权的动态变化特性,将石羊河流域水权的演变分为历史水权、现状水权与未来水权。在分析流域历史水权形成的基础上,选择应用较为广泛的层次分析法(AHP)以及综合指标的筛选原则,建立了基于AHP的石羊河流域初始水权分配模型。该模型涉及社会、经济、资源、技术和管理等方面,以石羊河流域初始水权分配为对象,建立了一种半结构化、多层次、多目标的水资源合理配置指标体系。计算结果表明,该模型在石羊河流域现状水权分配中,与甘肃省水利厅制定的分水方案基本一致,具有一定的可行性。结合对2010年各项评价指标的科学预测,再次应用该模型,通过专家打分,对流域未来初始水权的分配进行了尝试。     

基于两阶段随机规划方法的绿洲水资源优化配置

选取塔里木盆地南缘和田地区策勒绿洲作为典型研究区,以当前绿洲种植的核桃、红枣及石榴经济林种为重点研究对象,针对绿洲水资源灌溉系统中的不确定性和复杂性,引入概率密度函数和离散区间方法,构建区间两阶段模糊随机规划模型,对各经济林种在各灌季的配水目标进行优化,模拟分析不同林种在不同灌季的最优配置水量。结果表明:灌溉主要集中在夏季与秋季;在策勒河来水量不确定时,春季依然需要少部分水量进行灌溉,应优先灌溉红枣和石榴;夏秋时,主要对红枣与核桃灌溉,同时对石榴的灌溉面积进行动态调节,获得种植业最大收益,系统收益区间为[0.67×10~8,1.32×10~8]元。通过典型案例运用分析,显示该模型不仅充分考虑到不确定性因素对系统收益的影响,风险进行权衡并以区间形式给出优化结果从而获得较为科学的决策方案。     

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。     

滴灌条件下成龄核桃根系空间分布特征和模型研究

以阿克苏地区进行地表滴灌的成龄核桃树为研究对象，基于Hydrus 1D软件进行地表滴灌条件下的4种一维根系密度分布函数（实测根系数据模型、指数分布模型、线性分布模型和分段分布模型）进行土壤水分数值模拟研究。结果表明：根系行方向浅层（0~40 cm土层）、中层（50~80 cm土层）、深层（>90 cm）分布差异性极显著（P<0.01），株方向差异性显著（P<0.05）。滴灌条件下，核桃树根系分布主要位于浅层土壤区（0~40 cm），是根系主要吸水部位，占比65%~73%。指数分布模型、线性分布模型和分段分布模型精度均较高，误差在4%范围内；在根系数据缺失条件下，推荐使用线性分布函数和分段分布函数来模拟根系分布。