基于Ross模型的降雨灌溉入渗补给地下水规律分析

采用基于Ross方法的数值模型,模拟了华北平原中部典型区降雨灌溉对地下水入渗补给。分别计算了整个土层、根区土层、根区以下土层土壤在强、弱渗透性情况下的入渗通量与地下水潜在补给量,分析了土壤渗透性和地下水埋深对地下水潜在补给的影响。结果显示,大埋深条件下(地下水埋深为30m),在地表以下10m处水分通量过程基本不受上边界年内变化影响;在地表2m以下,年累积通量基本不变,可以将地表以下2m作为潜在补给量的计算深度。根区土层渗透性变化对水分通量与补给量有较大影响,根区以下土层影响较小。渗透性对入渗补给量的影响主要通过根区水量均衡和表层土壤性质控制。地下水埋深大于5m后,埋深的增加对潜在补给没有影响。Ross模型能很好地处理产生干湿交替含水量变化的大气边界,建议采用Ross模型代替传统迭代模型计算降雨灌溉条件下的地下水补给。     

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.     

基于区间两阶段鲁棒优化模型的灌区水资源优化配置

为避免由灌区水资源配置系统存在的诸多不确定因素导致的配水过程风险性,在区间两阶段随机规划方法的基础上加入了鲁棒优化方法,构建区间两阶段鲁棒优化模型,引入鲁棒系数表示系统风险,将系统风险体现在模型中,克服了系统风险不可控的不足。以三江平原牡丹江灌区为例,对灌区水资源进行优化配置,得到灌区多水源、多作物、不同鲁棒系数下的配水目标。结果表明:随着鲁棒系数增大,导致缺水量增加,系统稳定性增强,但成本也随之增加,系统经济性降低;当鲁棒系数为3时,缺水量不再增加,系统达到稳定的状态,此时系统的成本在[1. 903 27×10~9,2. 634 75×10~9]元之间变化。优化结果可为决策者提供决策空间,为农业水资源的合理配置提供技术支持。     

基于耗水均衡的东北水田灌区地下水数值模拟与水源配置

[目的]缓解东北粮食主产区地下水超采压力,促进地表水、地下水资源科学配置.[方法]以黑龙江省庆安县和平灌区为研究区,基于耗水均衡的地下水数值模拟模型,采用实测资料对模型进行了验证与识别.在此基础上,应用该模型对2种灌溉模式下共22种情景进行了模拟.[结果]在常量灌溉模式下,地下水占比<66％时,灌区的地下水位有所抬升,...     

基于SWAT模型的浊漳河干流灌溉制度优化研究

运用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型,以浊漳河干流为研究区域,对流域蒸散发ET及径流过程进行了率定和验证,并探讨了流域冬小麦-夏玉米轮作体系下不同典型年农业优化灌溉制度。模拟结果表明,ET及径流的模拟值与实测值决定系数R2和Nash-Suttcliffe系数Ens均达到了0.70以上,模拟精度适合浊漳河干流的模拟研究。应用构建的模型设置冬小麦和夏玉米16种灌溉处理,在保证作物产量及水分生产率WUE的前提下,综合考虑流域下泄径流量,得到了不同典型年较优的灌溉制度,对于该区域冬小麦-夏玉米轮作体系下的农田节水灌溉管理具有一定的参考价值。     

基于地下水数值模拟的宝山农场引江灌溉模式研究

[目的]确定宝山农场合理的农业引江灌溉模式,为区域水资源优化配置提供科学依据.[方法]针对松花江流域引江灌溉产生的地表水和地下水的综合开发利用问题,利用三江平原水文地质资料和宝山农场地下水水位长系列实测资料对MODFLOW-2000模型进行了参数识别、验证及模型敏感性分析,并模拟分析了4种情景对宝山农场地下水水位的影响...     

基于MIKE SHE模型的干旱区节水灌溉对地下水位的影响研究

以新疆干旱区玛纳斯河流域莫索湾灌区150团为例,以2005年为基准年进行模型相关参数率定,以现状年2010年实测地下水数据进行模型验证,以2020年为规划年进行地下水预测,利用具有物理基础的分布式水文模型MIKE SHE模型模拟自然-人工复合水循环过程,并对比现状年与规划年节水灌溉情况及地下水模拟结果。结果表明,由节水灌溉比例的增加引起的地下水位下降值为0.021m,对地下水位下降变化的贡献比例为24.7%。     

基于模拟退火算法求解灌溉制度优化模型

随着更加完善而复杂的灌溉制度优化模型被提出,对模型进行优化求解的方法成为研究热点。提出了应用模拟退火算法求解灌溉制度优化模型,通过实例应用来探讨该算法在模型求解过程中的特点和效果。结果表明,该算法所求目标函数值可以逼近全局,适用于最优灌溉制度优化模型的求解。尽管如此,但是该算法仍存在所求目标函数值不稳定的缺陷,需经多次计算再选最优,因此模拟退火算法仍有待改进。     

基于DE-PSO模型的土地资源优化配置研究

以丹江流域（河南段）2008、2018年Landsat遥感影像数据为主要数据源,采用差分演化算法对研究区2028年的土地利用结构进行优化,并对优化结果进行分析验证,然后将得到的土地利用结构优化结果作为数量约束条件嵌入粒子群算法,设置基本栅格、空间集聚度、土地类型转换、地形坡度规则等多种约束条件进行粒子更新优化,构建了土地资源优化配置的DE-PSO模型。研究结果表明,优化后的2028年土地利用空间格局与研究区实际相符合,且优化后的土地利用空间集聚程度增加,土地利用空间格局在总体上趋于合理;水域面积由406.61 km²增长到448.07 km²,主要表现为丹江口库区库容扩大,其发展趋势符合丹江口水库调水规划和水源地相关政策;模型总体精度为89.54%,Kappa系数为0.859 3,说明建立的模型具有良好的性能。研究结果可为研究区土地资源可持续利用、水源地保护与管理、生态环境保护提供科学依据。     

基于DE-PSO模型的土地资源优化配置研究

以丹江流域（河南段）2008、2018年Landsat遥感影像数据为主要数据源,采用差分演化算法对研究区2028年的土地利用结构进行优化,并对优化结果进行分析验证,然后将得到的土地利用结构优化结果作为数量约束条件嵌入粒子群算法,设置基本栅格、空间集聚度、土地类型转换、地形坡度规则等多种约束条件进行粒子更新优化,构建了土地资源优化配置的DE-PSO模型。研究结果表明,优化后的2028年土地利用空间格局与研究区实际相符合,且优化后的土地利用空间集聚程度增加,土地利用空间格局在总体上趋于合理;水域面积由406.61km2增长到448.07km2,主要表现为丹江口库区库容扩大,其发展趋势符合丹江口水库调水规划和水源地相关政策;模型总体精度为89.54%,Kappa系数为0.8593,说明建立的模型具有良好的性能。研究结果可为研究区土地资源可持续利用、水源地保护与管理、生态环境保护提供科学依据。     

天津市水资源多目标优化配置模型

从水资源优化配置的基本概念着手,分析了天津市水资源现状,将水源划分为北三河山区、北四河平原以及淀东清南平原3个区域,用户分为生活、工业和农业3大类,建立以经济效益和社会效益为目标的多目标优化配置模型,采用LINGO优化求解器中的目标规划方法对模型求解,得到同时满足经济效益和社会效益的最优供水原则及配置方案,并且提出相关的政策法规建议,为缓解和解决天津市水资源短缺问题提供理论依据.     

考虑地下水人工回灌的灌区水资源管理研究

主要探讨人工回灌情况下的灌区水资源管理问题。将研究区域的整个地下含水层视为单一单元 ,分别介绍了该单一单元的各个输入变量和输出变量 ,基于地下水的水均衡方程 ,得到了可用于对灌区的水资源进行有效管理的数学模型。文中举一示例介绍该模型的应用 ,结果表明该模型可用来确定需要抽取的地下水量以及地下含水层的蓄水量 ,为灌区的水资源规划管理提供有益的指导。     

引黄灌区引水补源优化运行模型研究

应用非线性优化理论 ,并基于 Philip入渗方程和其它边界约束条件 ,建立了引水补源区优化运行数学模型。模型目标是确定在补源区自然物理条件、地下水流运动、入渗以及连续方程等约束下 ,使得入渗量最大的运行准则 ,应用非线性优化规划法对模型求解 ,得到了满意效果。以黄河下游陈垓引黄灌区 1 993年 3月对灌区下游补源区一个单周期引水补源过程为例 ,计算了一次引黄最大优化入渗补源量 ,本方法对开辟学术研究新思路 ,指导生产实践具有重要参考价值     

济南地区地下水动态监测网优化

地下水动态监测网通过获取地下水信息进而对地下水资源进行有效管理。以济南地区岩溶地下水为例,采用普通克里金法与地下水位趋势面分析相结合的方法对62个地下水监测井进行了优化,计算结果表明现状监测网密度较小,经监测网的优化,整个研究区需增加11个监测点,观测频率1次/5d。优化结果与济南地区水文地质条件基本吻合,对于济南保泉供水及水资源管理提供借鉴。     

三江平原井灌水稻区地下水人工补给方法初探

针对三江平原井灌区地下水位逐渐下降、急需恢复的现状,结合国内外地下水人工补给实践,对三江平原井灌区地下水人工补给方法进行了探讨,提出了今后地下水人工补给实践的初步设想,为该区域地下水资源的可持续利用提供了参考依据.     

基于NNARMAX模型的地下水位预报研究

区域地下水系统是一个受多种因素影响的复杂的非线性动态系统 ,应用遗忘因子的递归最小二乘( RLS)算法进行训练 ,采用通过减少网络节点间的连接权值 ,进而裁减冗余节点来选择适宜的网络拓扑结构 ,建立了非线性自回归滑动平均神经网络 ( NNARMAX)模型 ,地下水位预报结果表明 :通过对网络结构的优化达到了自动确定非线性自回归模型阶数和影响因素的选择 ,能有效地表示区域地下水动态系统内部及其外部诸多影响因素间的不确定关系 ,是预测区域地下水动态变化较为有效的方法之一。     

水均衡法评价玛纳斯河流域莫索湾灌区地下水资源

莫索湾灌区位于玛纳斯河下游,地下水补给以侧向径流补给和灌溉水入渗补给为主,因此,地下水位多年动态变化特征基本上反映了地下水开采量的变化特征。基于水均衡分析法,分析了研究区地下水资源利用情况,对灌区1998-2007年地下水系列各项补给量和排泄量进行平衡计算,指出灌区地下水位明显受灌溉用水量和人工开采量的双重控制,尤其是人工开采量对地下水位变化影响最大。基于此,地下水开采应该以保证生态环境为前提,合理地开发利用地下水资源,实现地下水资源的可持续利用。     

基于多目标模糊优化模型的兰州市水资源优化配置研究

构建可持续发展视角下的兰州市水资源优化配置模型。以净效益系数、水利用系数和供水成本为指标,运用熵值法修正由层次法获得的各项指标的权重,并采用多目标模糊线性优化模型确定各用水部门的综合效益系数,代入线性规划法求解规划年2020年在不同用水保证率(多年平均、50%、75%、90%)下各用水部门分配水量。分配结果(多年平均)与预测结果相比工业用水量减少了1.363 5亿m~3,农业用水量和生态用水量分别增加了1.126 0和0.237 5亿m~3,该分配结果有利于实现兰州区域经济的可持续发展与水生态的协调发展。