西北干旱区农业灌溉水资源优化分配的DDP模型

西北干旱区水资源短缺,实行农业节水灌溉和水资源最优分配至关重要。在作物生长季节,灌区内多种作物并存,并且不同类作物有其各自的生长规律和需水要求,以水量分配和经济效益为决策目标,建立多种作物间灌溉水资源最优化分配的双层动态规划（ＤＤＰ）模型。第一层为单项作物在生长季节的水量分配;第二层为多种作物间水量的分配。以甘肃省景泰川一期灌区为实例,对模型进行模拟和较正。     

基于多维临界调控模型的玛纳斯河流域水资源调控

水资源调控是不同区域和用水户之间有效公平分配水资源的重要途径,本文以新疆玛纳斯河流域为研究对象,以水资源供需缺水量最小为优化目标,在分析耗散结构、协同学、有序原理和临界控制论的基础上,应用多维临界调控模型对玛纳斯河流域水资源系统进行行业间优化调控。研究结果表明:2020年,通过工业节水30.8%、农业节水1.2%和污水资源化1.38×108m~3,可使系统熵由0.34降低到0.15;2030年,通过工业节水54%、农业节水1.6%和污水资源化1.89×108m~3,可使系统熵由0.34降低到0.15;2030年的缺水量比2020年的缺水量减少了0.4×108m3,可实现水资源系统的有序发展。研究成果对解决灌区水资源供需矛盾、提高水资源高效利用具有重要意义。     

灌溉水价存在的问题和改进措施

长期以来,灌溉用水水价及水价到位率偏低,使水利工程无法得到正常养护和维修,灌溉用水浪费严重。因此合理调整灌溉水价是发展高效节水农业,提高灌溉工程效益的有效措施之一。 1 灌溉水价存在的主要问题 1.1 灌溉水价及水价到位率偏低 经调查,甘肃省水利工程农业供水平均成本为0.110元/m3,现行农业平均水价只达到成本的62%,如武威地区平均供水成本为0.159元/m3,现行平均水价为0.724元/m3,水价到位率为46%,引大灌区平均供水成本为0.30元/m3,现行平均水价为0.15元/m3,水价到位率为50%,景电管理局平均供水成本为0.32元/m3,现行平…     

实现水量交换的深圳市中西部水库群优化调度研究

在分析提高城市供水保证率、减少缺水量、实现公明水库战略储备水资源需求的基础上,建立了多目标水库群供水联合优化调度模型,将多目标优化模型转化为单目标模型,采用决策动态优选的自适应算法求解模型,结论为:深圳市中西部城市供水保证率达到98%,高于设计保证率97%,满足供水需求;公明水库多年平均交换水量为7.230×107 m3,占到储备库容的近60%,多年平均蓄满周期为1.62年,实现了战略储备水量目标;得到了北线引水给各水库补水比例分别为茜坑17.7%,鹅颈8.8%,石岩51.1%,剩余22.4%水量蓄入公明水库作为储备水量。研究成果对深圳市中西部水库群联合供水和保障水库水质安全,以及发挥生态环境和社会效益具有重要作用。     

汾河灌区土壤墒情预报经验模型

根据汾河灌区各测站多年实测的土壤含水量资料以及多年的气象资料,分析了该灌区土壤水分变化的规律,建立了土壤墒情顸扳的经验模型,为灌区管理部门用水调度和流域配水提供了依据,为实现适时适量灌溉、充分发挥水资源和灌溉工程的效益、有效调控土壤水分,节水增产、增效益的目的,并为了解和预测灌区旱情分布提供了参考。     

基于Pareto解集的多目标农业水土资源优化配置模型

考虑农业系统中水资源与土地资源相互联系、相互影响的特征,本研究建立非线性多目标水土资源联合配置模型.模型基于二次水分生产函数,以灌区总灌溉净效益最大和用水效率最大为目标,对不同作物不同月份的地表水灌溉水量和地下水灌溉水量、灌区种植结构进行联合优化配置.针对传统的求解方法造成结果信息丢失等问题,本研究使用遗传算法求解此复杂非线性多目标模型的Pareto解集.将模型应用于黑河流域中游盈科灌区,得到194组非劣的水土资源分配方案.结果表明:Pareto解集不仅可以直观展示出目标之间相互博弈的状态,而且可以全面展现出水土资源分配的博弈状态,以及随着目标倾向性改变,作物的重要性也可能随之改变的过程.该模型统筹考虑了地表水与地下水资源、水资源与土地资源、灌溉净效益与水资源利用效率之间的关系,将其内在复杂的博弈关系清晰地展现出来,可以为实际应用提供更丰富的决策支持信息.     

韩墩引黄灌区续建配套与节水改造工程建设探讨

针对灌区泥沙淤积严重、水资源利用率低、灌溉矛盾突出、生态环境恶化及其管理体制不合理等问题,探讨了解决措施,分析韩墩灌区实施续建配套与节水改造项目后,在水量调度、泥沙分配、渠道衬砌和建设现代化灌区等方面取得的巨大经济、社会及生态效益。     

宁夏固原盐化工工业园区固海扩灌扬黄工程供水方案

为解决宁夏固原市原州区境内的盐化工工业园区的供水问题,对其主要供水水源——宁夏固海扩灌扬黄供水系统进行了分析论证。首先扣除原州区境内规划用水项目,按3种方案考虑,则该区境内黄河干流富裕水权指标分别为1 036×10~4m~3/a、2 460×10~4m~3/a、2 000×10~4m~3/a;然后,进一步复核固海扩灌系统各泵站富裕流量以及固原盐化工工业园区固海扩灌扬黄水直接供水水源——南坪水库工程供水能力,结果表明固海扩灌扬黄水供给盐化工工业园区水量可按2套方案考虑,富裕水量分别为1 660.7×10~4m~3/a、2 460×10~4m~3/a;最后,考虑两种不同供水方案,经坝体稳定性分析,认为南坪水库坝体分别需要加高8 m和10 m后,将具备为工业园区供水的条件。     

西北内陆区水资源利用及评价

我国西北内陆区水资源贫乏,多年平均年径流量为10.4624×10~(10)m~3,分布也不平衡,当保证率为50％时,全区现状年的可利用水量为5.2565×10~(10)m~3.为解决干旱缺水,西北内陆区已修建了各种形式的引水枢纽工程403座,同时,大力开发利用地下水.但目前牧区、农区、高山森林区水资源供需矛盾仍很突出.     

面向山-水-林-田-湖-草各系统均衡的河套地区水资源合理配置研究

内蒙古河套地区内有大面积草地、300多个海子,是我国北方重要的生态屏障.但河套地区内耕地密布,长期大规模河道外引水,引排水渠系纵横交错,人类活动影响剧烈,改变了地表径流和地下径流的数量和路径,致使黄河径流量与人工水循环通量此消彼长,水资源优化配置面临巨大挑战.本文构建适用于强人类活动影响下的分布式水文模型——WACM4. 0,改进水资源配置模块(包括区域水均衡、地下水生态水位阈值设定、生态补水量与乌梁素海生态保护目标,社会经济用水效益最大化目标),从山-水-林-田-湖-草各系统水量消耗过程入手,考虑蒸发、入渗以及单元间的水量平衡,将各个平衡系统统一联系起来,精细模拟河套地区渠系引水、耕地、林地、草地、未利用地、乌梁素海、乌海滩涂、海子、居工地与沟道排水等多时空水循环与耗水过程,并开展基于耗水量的水资源优化配置研究.结果表明:近10年全河套地区平均每年耗水量62. 77×10~8m~3,整体呈下降趋势,平均每年耗黄水量42. 59×10~8m~3,整体也呈下降趋势.近10年平均每年生态耗水量为16. 48×10~8m~3,平均每年生态耗黄水量为9. 08×10~8m~3.本文考虑社会经济发展速度与节水水平设置"高方案""中方案"和"低方案"预测2030年各用水户耗水量,开展水资源配置分析,在考虑满足用水总量控制指标、生态环境保护目标基础上,为实现社会经济用水效益最大化,推荐中方案,以期为河套地区乃至黄河流域生态保护和高质量发展提供技术支撑.     

如何实现水库水资源最大综合效益

当前,水库供水对象的多元化,片面注重经济效益而忽视水库的其他功能(防洪功能和灌溉功能)给运行管理带来了诸多问题。本文探讨了如何实现水库水资源最大综合效益的思路和措施,即按照水的两重性:公益性和商品属性,全面分析水库供水服务对象,按编制的供水分配方案、科学的运作,达到经济效益最好,社会效益最大,实现水库水资源最大综合效益。     

基于水资源通用配置与模拟模型的邯郸市水资源优化配置

为实现区域水资源的动态调控,立足河北邯郸市水资源本底条件差且管理需求高的现状,利用水资源通用配置与模拟(general water allocation and simulation, GWAS)模型构建了基于自然-社会二元水循环的动态邯郸市水资源配置模型,在选用1980—2016年和2020年相关数据分别对模型水循环模块和配置模块开展参数率定和验证的基础上,对区域2025年和2035年平水年(保证率P=50%)、枯水年(P=75%)的水资源分别进行配置。结果表明：邯郸市2025年平水年和枯水年的配置水量分别为22.43×10⁸ m³和21.53×10⁸ m³,缺水率分别为11.70%和22.13%,缺水口主要在农业;2035年平水年和枯水年的配置水量分别为25.02×10⁸ m³和23.31×10⁸ m³,缺水率分别为4.53%和21.81%,其缺水情况较2025年明显改善;受邯郸市天然水资源匮乏和西高东...     

基于模糊控制的智能浇灌系统设计

灌溉用水占用水总量的比例较大,提高灌溉用水的利用率可节约大量的水资源。针对目前灌溉系统存在的灌溉用水利用率低、浪费人力和易灌溉过量等缺点,设计了一个智能灌溉系统。该系统将检测到的土壤湿度和设置土壤湿度下限进行比较,若检测值低于设置的下限值则直接灌溉一个灌溉周期,若高于下限值则利用构建的两级双层模糊控制器对灌溉时长进行决策,实现对灌溉用水量的智能控制。仿真结果表明,该系统能够根据作物所处生育期和灌溉时间点是否适宜自动调节灌溉时长,能够较好地满足作物的生长规律,对提高灌溉用水的利用率和作物产量有促进作用。     

基于典型灌区调查的区域农业用水量评估方法研究——以衢江区为例

区域农业用水量是国家实行最严格水资源管理制度、确定水资源管理"三条红线"控制目标的一项重要指标。通过对2017年衢江区农业种植情况的调查分析,以及典型灌区和非典型灌区农业用水量的计算分析,对该地区农业用水量情况进行了全面的评估。结果表明:衢江区2017年农业用水量为12 360.7×10~4m~3,农田灌溉用水量为11 742.7×10~4m~3,农田灌溉每公顷用水量为5 518.5 m~3,与全省平均水平接近。与2016年相比,农业用水量减少1 222.3×10~4m~3,下降9.0%,其中农田灌溉用水量减少1 150.3×10~4m~3,下降8.9%。2017年衢江区农业用水量虽然呈现下降变化,但农田灌溉用水量仍保持较高比重,占农业用水量95.0%。     

正蓝旗浅层地下水资源评价及开采潜力分析

为研究正蓝旗地区的地下水资源情况,利用正蓝旗气象站1960-2013年气象资料和多年地下水长期观测数据,通过对研究区水量补给、径流和排泄的计算,并基于水均衡法和开采系数法,对研究区进行了地下水资源评价和可开采潜力分析。经计算知,研究区多年平均可开采资源量为25 800.23×10~4m~3/a,多年平均总补给量37 797.44×10~4m~3/a,总排泄量为38 018.96×10~4m~3/a。该区地下水资源整体处于负均衡状态,但多年计算均衡差较小,地下水处于天然状态,水位变化不大。通过可开采潜力分析发现,各富水地段开采潜力指数较大,拥有开采潜力,可合理规划使用地下水资源。     

景泰川高扬程多提级提灌灌区土壤盐碱化问题研究

高扬程多提级泵站提水灌区用水管理技术是水利部的"948"工程,这项工程的技术成果主要包括:用水管理系统;模拟仿真系统;渠道闸门太阳能自动控制系统;低功耗大容量自计式水位计,这些成果目前已经具备了自主知识产权。高扬程的灌溉系统大大方便了农作物的灌溉,但是由于各种因素导致景泰县土壤盐碱化问题比较严重,想要继续发挥高扬程的灌溉作用必须要解决景泰县的土壤盐碱化问题。     

多目标调度图对气候变化的自适应研究

以丹江口水库为研究对象,构建多目标调度图优化模型来模拟指导水库调度运行;选择基准年1961~2000年实测旬径流系列进行模拟调度.结果表明:多目标优化调度方式与常规调度方式相比,在不增加防洪风险的前提下,生态供水保证率、多年平均生态供水量和多年平均发电量均得到了提高,且对下游供水量、南水北调工程调水量影响不大,三个生态需水方案的保证率均达到97%以上,多年平均生态供水量和发电量分别增加4.14×108 m3和0.81×108 kW·h,增幅分别达3.21%和2.13%.将GCM模式的输出作为分布式VIC水文模型输入,预测了未来90a三个时期汉江流域的径流变化,并验证多目标优化调度图能很好地适应未来气候情景的变化.     

流域水资源配置情景共享模拟系统研究

综合运用地理信息系统、数据库、可视化建模、模型库、人机交互等技术手段,建立了适应大规模、多目标、不确定性等复杂条件的水资源合理配置情景共享模拟系统,并对该系统中的数据库与信息管理、需水量计算与预测、可供水量计算与供水预测、供需分析与水量分配、交互式情景模拟仿真、配置方案评价与选择等6个子系统的原理与主要功能进行了介绍.     

山东省水资源开发利用初探

改革开放以来,山东经济蓬勃发展,但因土地面积小,水资源量少.加之人口多、利用不合理,供水一直紧张,阻滞了经济的发展. 1 水资源状况及其评价 1.1 当地水资源山东属半湿润气候区,据1956～1988年实测资料(文中历年实测资料均以此系列为准)统计,全省多年平均降水量为685.8mm,折合降水总量1050亿m~3,径流量为229亿m~3,地下水资源量为153m~3.扣除重复计算量,得水资源总量311亿m~3.当地水资     

黑龙江省西部半干旱区水稻优化灌溉的经济效益模型

随着水资源的日益紧缺,传统灌水方式难以维持,尤其是水作为商品进入市场以后,农民首先考虑的就是灌溉的成本和经济效益之间的关系,而后才决定分配的数量和时间,以使灌溉获取更高效益。本文以查哈阳灌区水稻非充分灌溉试验资料为基础,利用最小二乘法确定了水稻水分生产函数模型为Jensen模型,在此基础上建立了基于单位面积经济效益最大的优化灌溉制度模型,并采用实数编码的加速遗传算法对建立的非线性规划模型进行求解。优化结果表明,优化灌溉定额比当地节水灌溉定额省水22．4％,单位面积经济效益提高323元/hm^2,从而为该地区农业经济效益的提高提供了科学指导。