杨国[1]2003年在《宁夏引黄灌区水资源优化调配研究》文中进行了进一步梳理水资源短缺已成为当今世界普遍关注的问题。优化调配、合理开发利用水资源，实现生态环境、农业、社会经济的可持续性发展，对于稳定农业作为我区国民经济的基础地位具有重要意义。 宁夏引黄灌区是我国的大型灌区之一，40多年来，灌区对当地国民经济的发展做出了突出的贡献。但同时也存在着水资源浪费严重、管理落后等问题。 本文以大型灌区为对象，研究了灌区水资源的优化调配问题。主要考虑了大系统分解—协调递阶模型的降维、多目标优化决策等问题。 本文主要完成了以下内容： 1．本文在宁夏引黄灌区历次规划资料的基础上，结合近年配水资料和科研成果，分析了灌区用水情况，并结合灌区的自然条件、水资源条件、经济发展水平以及灌溉管理水平对灌区节水灌溉模式进行了研究。 2．建立了大型灌区水资源优化调配决策模型，研究在灌区渠首供水能力和泵站提水能力一定条件下，将灌区水资源如何调配才使得灌区总净收益达到最大值的优化决策问题。 3．初步提出了灌区水资源优化调配分解——协调递阶模型的矩阵函西安理工大学工程硕士专业学位论文数形式，这使得模型的内容更加丰富化。 4.本文还为灌区实施井渠结合、地表水与地下水联合调配，合理利用水资源，克服因引黄灌溉引起的负面影响提供了有益的建议，探讨了黄河水和地下水联合调配、地下水开发宏观布局及灌区内黄河水的优化调配。 5.提出的模型经实例验证与实际情况较好吻合，可作为大型灌区水资源管理的依据。
吕伟[2]2016年在《井渠结合灌区农业水资源优化调配耦合模型研究》文中研究指明灌区作为保障国家粮食安全、维系社会稳定、推广先进技术、促进农村进步、支撑经济发展、减免灾害破坏、保护生态环境等方面的重要角色,具有国家基础性和国际战略性重要地位。由于目前水资源紧缺,农业用水形势更为严峻,水量不足、生态恶化,严重影响着农业生产发展。改善灌区水资源开发利用过程,科学合理调配各项水源,提高农业水资源利用效率,是解决农业水资源危机、改善灌区生态环境质量、促进灌区生产可持续发展的重要手段。本文从灌区实际状况出发,在查阅总结国内外学者对于灌区农业水资源调配研究成果的前提下,针对灌区用水的部分问题,在明确水资源配置理论、四水转化理论、耦合理论等的基础上,构建灌区农业水资源优化调配耦合模型,并以人民胜利渠灌区为研究对象展开实例研究,为灌区提供一定的科学指导。主要研究内容包括以下几个方面:(1)灌区农业水资源优化调配耦合模型构建。针对灌区特性,以总用水量最小为目标,以不同时段、不同分区的地下可供水量、地表可供水量、需水量等为条件,以控制实际蒸散发、作物根部土壤含水率、地下水位埋深等为约束,建立灌区农业水资源优化调配模型;以数据的时空尺度转换为要素,以四水转化模型的灌溉模块为纽带,以各水源利用过程为耦合点,将四水转化模型与农业水资源优化调配模型进行耦合,构建灌区农业水资源优化调配耦合模型。(2)研究区概况及灌区四水转化模型参数率定。选定人民胜利渠灌区为研究区域,查阅、收集相关数据资料,包括气象、土壤、地形、地质等,以MIKE SHE分布式水文模型为基础,选取蒸散发、坡面流、饱和流、非饱和流、灌溉等主要模块,设定合适的模拟范围及计算单元等,将灌区有关数据资料以正确格式输入相应模块,以相关系数和纳什效率系数为评价指标,以灌区内23口观测井实测数据为依据,选用2009~2011年进行参数率定,并采用2012年的实测数据进行模型验证,校准期与验证期内的地下水位实测值与模拟值的变化趋势基本一致,拟合结果较好,所建模型合理可行。(3)灌区农业水资源优化调配耦合模型应用。针对人民胜利渠灌区特点,应用灌区农业水资源优化调配耦合模型,分别对现状情景、引黄水量减少情景、考虑引黄调蓄工程叁种不同来水情景进行模拟优化分析研究,提出最佳调配方案,为其提供一定科学指导。叁种情境下,最终优化调配方案的总用水量分别为43305.5万m3、42119.0万m3、45137.6万m3,减少总用水量分别为:11.22%、13.66%、7.47%,总体井渠比例分别为1∶3.155、1∶2.192、1∶2.803,均处于较为理想的状态;地下水位埋深变化过程中,总体变化趋势均为先降后增,总体保持一致;灌区全年实际蒸散发控制在650mm以下;灌区全年平均土壤含水率大体维持在10%~30%之间,适宜作物生长。可见,经模型优化,叁种情景下,其结果均得到了显着改善。
张宇[3]2016年在《基于轮灌方案的鄂尔多斯黄河南岸灌区水资源优化调配》文中研究指明水是生命之源,基础性的自然资源、战略性的经济资源和生态环境的控制因素,人类社会的产生和发展都与水息息相关。近些年不论是从“质”或是“量”上来说,我国水资源缺乏已经成为不争的事实,加之我国又是农业大国,农业灌溉用水占据大量的水资源份额,严重制约了我国工业的发展。21世纪以来,我国西北地区能源化工业迅速崛起为经济增长做出巨大贡献,然而传统农业生产效率不高,挤占了现代工业的用水空间,带来部门间的用水之争。近年来,受气候变化和人类活动的双重影响,水资源可利用量逐年减少,无疑进一步加重了用水矛盾。水权转换是一种缓解工业用水短缺的有效途径,从2000年开始我国便着手开展水权转换试点,鄂尔多斯黄河南岸灌区于2007年完成一期水权转换工程,转换水量1.3亿m3,在一定程度上缓解了鄂尔多斯市阶段工业发展的用水问题。但随着国家“呼包鄂榆”主体经济区划、“一带一路”战略的相继提出,未来20年区域发展动力强劲,对水资源需求更加强烈。论文探讨灌区轮灌模式,研究区域水资源优化配置模型与方法,提出农业水源置换的方案,结果表明方案可节约农业灌溉用水量5000万m3,为工业新增项目用水提供水源支持,支撑区域经济社会快速发展。研究的主要成果如下:(1)收集鄂尔多斯市经济社会发展、工农业生产与用水的基础资料,分析部门用水的协调性,揭示区域用水的主要问题。(2)以灌区现状用水水平为依托,参考地区发展规划,对灌区种植结构进行调整。预测灌区主要用水部门在2020、2030年的需水量,同时考虑微咸水的开发利用潜力,在此基础上进行供需平衡分析。(3)为支撑工业园区内新增项目用水,加速区域经济发展,对鄂尔多斯南岸自流灌区进行轮灌方案设计,预计每年至少可节约灌溉用水5000万m3。分析方案实施对各方影响。(4)以社会、经济、环境综合效益最大为目标,结合不同部门用水特点,考虑水质状况构建模型并运用粒子群蚁群算法进行求解。从配水结果来看,规划水平年尚可余水,能够满足转出5000万m3水权,并对后续各方管理提出建议。
魏秀然[4]2008年在《基于多目标GA的灌区水资源优化管理系统设计与实现》文中研究说明本论文论述了水资源优化配置国内外研究现状和发展趋势,在对多目标优化技术和遗传算法进行分析研究的基础上,针对水资源优化配置问题中指标复杂,难以有效寻求最优解的特点,把多目标遗传算法首次引入到引黄灌区的水资源优化配置中来,利用遗传算法的内在并行机制及其全局优化的特性,建立了基于多目标遗传算法的灌区多目标水资源优化配置模型,实现了对灌区多种水资源进行时空优化配置。论文设计并实现了灌区水资源优化管理系统,结合彭楼灌区的实际情况,应用所建立的灌区水资源优化配置模型及软件系统对灌区水资源进行了合理配置,实际应用结果表明该模型准确合理,软件系统运行高效正确,能够为灌区的水资源优化配置提供决策依据和技术支撑。论文取得的主要研究成果有以下3点:(1)采用多目标大系统分解协调理论、多层递阶控制原理和多目标遗传算法,进行了灌区多层次多种水资源多目标优化配置与方案实施的理论研究,并结合实际灌区进行应用。(2)将大系统分解协调理论和遗传算法相结合,建立了灌区多水源多目标优化配置模型,较好地解决了灌区水资源中多水源多种作物多目标配置模型的求解问题。针对模型给出了具体的求解思路及步骤,模型结果合理,能为灌区水资源调度提供决策参考。(3)将论文建立的灌区水资源多目标优化配置模型与方法应用于彭楼灌区的水资源合理配置与可持续利用研究中,设计并实现了灌区水资源优化管理系统,应用效果良好。本论文的研究表明,将多目标遗传算法与大系统分解协调理论相结合对灌区水资源进行优化是切实可行的,这种方法具有一定的优化效果和一定的实用价值。
周兰香, 周振民[5]1994年在《韩董庄引黄灌区水资源优化调配研究》文中进行了进一步梳理应用线性规划数学模型对河南省韩董庄引黄灌区作物种植布局和引黄水及地下水联合运用进行了分析.对作物种植规划,作物灌溉增产效益,引黄工程及井灌工程运行费用,引黄供水能力等参数进行了详细分析计算,建立了灌溉水资源优化调配模型,应用计算机求解提出了灌区作物种植优化布局方案及水资源优化调配方案,并给出了各种灌溉方案条件下的灌溉效益,所得结果对灌区规划与发展具有重要参考价值.
宫永波[6]2001年在《引黄灌区水资源优化研究》文中提出山东引黄灌区水资源相当紧缺。引黄灌溉的实现，改变了灌区水资源结构，在一定程度上缓解了紧缺状况。但从近年及未来黄河来水分析，该区仍将面临水资源不足的问题。 本文针对目前引黄区重引黄、轻井灌，地下水开采量不足及不合理的状况，分不同黄河来水方案和不同引黄水价（成本）方案，用线性规划对全灌区总引黄水量和地下水量按净效益最优原则分配给各种作物，从而得到灌区最大净效益及相应引黄水量及地下水实际使用量。探索了不同水价对水资源分配及灌区净效益的影响。 鉴于目前灌区已超计划用黄河水，将来无法实施充分灌溉的事实，本文对引黄可供水量进行了水资源模糊优化，并运用模糊线性规划容差法，给出了最大隶属度α下的引黄水量最优决策方案。 本文还为实现地表水和地下水的联合调度，合理利用水资源，克服因引黄灌溉引起的负面影响提供了有益建议，探讨了黄河水和地下水联合调度、地下水开发宏观布局及灌区内黄河水的优化调度。
孙冠昌, 李占华, 王俊荣[7]2002年在《黄河下游引黄灌区多目标供水水资源优化分配数学模型》文中研究说明黄河水资源供需矛盾十分突出。引黄灌区水资源的优化配置 ,是采用总体供水净效益及粮食总产量最大两个目标函数 ,将灌区大系统分解成若干个子系统 ,建立多目标供水水资源优化分配数学模型来进行的。提出了建立数学模型的基本思想、方法及适用于黄河下游引黄灌区多目标供水水资源优化分配的数学模型
马建琴[8]2003年在《区域农业水资源优化模糊集分析及其应用研究》文中提出本文首先阐述了水文水资源的不确定性及模糊水文水资源学的发展现状，分析了我国农业水资源现状及其可持续利用，在论述区域农业水资源优化领域研究现状的基础上，鉴于农业水资源系统优化的多目标、多层次、多功能、多阶段、多维与随机的特征，针对系统中普遍存在的模糊性和随机性开展研究，主要研究内容和研究成果概括如下： 1、基于陈守煜提出的多目标模糊优选动态规划理论，提出复杂水资源系统的多维多目标模糊优选动态规划问题的两种求解办法：多维多目标的决策序列相对优属度总和最大法和多维多目标阶段模糊优选动态规划方法。其中，多维多目标决策序列相对优属度总和最大法适于解决不涉及时间维的“静态”多阶段优化问题，而多维多目标阶段模糊优选动态规划方法不仅适用于“静态”问题，而且适用于“动态”的任一阶段或任一层次的优化问题。针对不同的情况，本文提出了多目标模糊优选与多维动态规划相结合的求解方法，并给出具体的求解步骤。多维多目标模糊优选动态规划方法拓展了模糊优选理论的应用范围。 2、最优灌溉制度是实行非充分灌溉的关键问题之一，同时也是非充分灌溉条件下灌溉水量时、空优化分配的基础。针对现行非充分灌溉制度优化设计模型中约束的不合理性，致使作物在敏感性指数小的阶段末土壤含水率易趋于凋萎系数，生产中存在风险的不足，本文提出了考虑作物种植风险指标情况下，非充分灌溉制度的多目标优化模型；并采用本文提出的多维多目标动态规划方法进行模型求解。实例证明了解法的可行性和模型的实用性。 3、从可持续发展的观点出发，为解决灌区多作物间争水问题和合理种植面积问题，提出了作物种植结构的多目标模糊优化模型，对灌区有限的水、土资源进行优化配置，克服了以往方法中只注重经济效益，而忽视社会效益和环境效益的不足。应用实例表明，模型理论严谨，物理意义明晰，计算方法简洁，为区域农业可持续发展规划提供了较完善的多目标模糊优化理论、模型与方法。 4、为合理利用水资源，使渠井结合灌区的地表、地下水联合调度决策与实际结合更紧密，本文在陈守煜建立的多指标模糊关系优选决策理论基础上，提出了考虑时段指标变权重的多指标模糊关系优选决策方法，模型中各指标的权重随作物所处生长阶段的不同发生变化，并将模型与算法应用于实际例子中，取得了较为满意的结果。 5、针对复杂大系统多层次、多因素、多指标的特点，在陈守煜建立的多级模糊模式识别理论基础上，提出了适用于系统任一层次的多指标模糊模式识别方法。在优选的过程中采用主、客观相结合的方法来确定指标权重，并将该方法应用于节水灌溉系统，对田间节水灌溉技术方案进行了优选，实例证明了方法的可行性与实用性。 6、在多维多目标动态规划工作的基础上，结合水文过程的随机性和具有时序性的特点，提出了多维多目标随机模糊优选动态规划方法;并根据所研究问题的性质，给出两种解法:随机多维决策序列相对优属度总和最大法和随机多维多目标阶段模糊优选法。解法具有普遍适用性，不仅适用于“静态”问题，而且适用于“动态”的任一阶段或任一层次的多维问题，随机的引入使得系统决策更为符合实际情况，进一步拓展了模糊优选理论的应用范围。 7、由于降雨对作物生长影响较大，而且实际生产过程中面临阶段的降雨是随机过程的情况，本文建立了考虑随机降雨情况下，农作物非充分灌溉制度的多目标优化设计模型，并将多维多目标随机模糊优选方法应用于灌溉制度优化设计中，实例证明了解法的可行性和模型的实用性。 8、将本文所提出的作物灌溉制度的确定性与随机性模型、种植结构模型、多维与随机多维多目标动态规划方法，并运用大系统分解协调理论，结合河南省的有关科研项目，在典型区系统的进行了应用，构建了区域农业水资源可持续利用的模糊集分析决策综合模型，对区域农业水资源进行了时、空优化配置，初步形成了一个全面考虑社会、经济、环境协调发展的水资源分配框架体系，是对水资源综合优化模型的‘种尝试。 最后对全文作了总结，并对有待进一步研究的问题作了展望。
刘旭[9]2008年在《查哈阳灌区生态需水规律与水资源优化调度决策模型研究》文中指出水资源是人类生存发展的物质基础,是可持续发展的重要保障。当今水资源供给与需求之间形成的尖锐矛盾,使社会经济以及生态环境系统受到了严重威胁,这一矛盾已成为人类社会发展的制约因素。特别是在农业用水当中,在灌溉水资源有限的情况下,如何对灌区现有水资源进行合理的优化调度,获得最大的灌溉效益受到人们普遍关注。因此,作为解决水资源问题的最重要手段,水资源优化调度的研究具有重要的理论意义和实用价值。本文以可持续发展作为水资源优化调度的指导思想,在总结分析当前我国水资源优化调度研究现状的基础上,运用系统论的观点分析了灌区水资源特点,以查哈阳灌区水资源优化调度为实例,基于大系统分解协调技术,应用实数编码的加速遗传算法求解灌区水资源优化调度的最优控制模型,实现了水资源在用水部门间及其作物各生育阶段水量的优化调度,为灌区水资源优化利用提供决策依据。具体研究以下几个方面:(1)分析了水资源优化调度问题的提出背景及依据,综述了国内外水资源优化调度的研究现状,阐述了水资源优化调度理论及方法,并从可持续发展战略出发,指出在灌区水资源优化调度中存在的主要问题及今后努力的发展方向。(2)系统地阐述了生态系统及生态需水理论,从不同角度概述生态需水的定义,分析生态需水的特性,分别从河道内与河道外考虑生态环境需水量,给出其生态需水量的计算方法及其优缺点,并确定利用蒙大拿法计算河道内生态环境需水量。(3)以可持续发展思想为指导,预测灌区各水平年各部门的需水量和供水量,在此基础上对灌区不同水平年不同保证率下进行了供需平衡分析。(4)详细介绍了大系统理论及遗传算法,根据灌区水资源供需特点,提出了灌溉系统水资源优化调度的大系统分解一协调递阶模型及其基于实数编码的加速遗传算法,并根据大系统理论建立了灌区水资源优化调度模型,提出了基于大系统分解协调技术与遗传算法相结合的模型解法。该调度模型以灌区综合效益最大为目标,通过制定约束条件,确定水资源优化调度方案,利用Matlab语言编制程序实现灌区水资源的最优调度。同时以作物水分生产函数为基础,建立了作物各生育阶段水分生产函数模型,确定了水稻不同阶段水分敏感指数,对作物各生育阶段的水量进行优化调度,从而确定灌溉水的最优调度过程,为水稻科学合理配水提供了科学依据。(5)以灌区水资源优化调度模型为基础,对查哈阳灌区水资源优化调度进行了实例研究。优化调度成果对该灌区的水资源可持续利用具有指导意义。
张刘东[10]2015年在《石羊河流域灌区水资源管理与决策模型研究》文中研究表明石羊河流域是我国西北干旱地区水资源开发利用程度高,水资源配置管理问题比较突出的区域,研究该区域内水文循环和水资源转化过程对干旱地区有限水资源的合理利用和优化配置具有重要的现实意义。同时,水资源系统是一个复杂的不确定性系统,在水资源系统优化过程中的因素和参数随着气候变化、水资源量、农业生产水平和管理水平的变化等不确定性条件而改变。本文以石羊河中游武威盆地为研究对象,结合不确定的参数和变量的分析方法,进行研究区域内的不确定性条件下的水资源转化关系理论和模拟优化模型研究,构建亏缺灌溉管理、作物面积配置、地下水地表水转化、水库实时操作、区域灌溉面积优化和水资源配置等水资源优化和模拟相关过程模型,主要研究内容和结果如下：(1)构建亏缺灌溉条件下的作物面积管理区间参数模糊优化模型,并将该模型应用于石羊河流域河水灌区和井水灌区,该模型研究有限的水资源条件下的叁个灌区的亏缺灌溉面积分配比例和亏缺灌溉管理。由于河流流量、系统费用、相应效益的时空变异,农业灌溉系统通常存在一定的不确定性,为表征这些不确定特征,在确定性的优化模型中引入区间参数和模糊优化方法,根据不同的流量情景检验模型的优化,采用不同的模糊水平来反映决策者不同主观判断情况下的决策以及对系统效益的影响。不确定的优化模型结果比传统的确定性优化为当地的灌溉系统管理提供更好的指导。(2)构建基于不确定条件下的地表水地下水联合运用、分月水库实时优化操作、多作物亏缺灌溉、水资源优化配置及转化过程管理模型,模型的优化和管理决策在灌溉区域的产量效益最大的同时,保证下游有足够的基本生产和生活需水要求。由于水资源总量不足,模型采用分阶段的水分生产函数来计算亏缺灌溉管理。模型反映干旱内陆河区域水资源重复利用和多次转化的特征,能够体现区域的水文循环和水资源转化过程。该模型应用于石羊河流域武威盆地的水资源优化管理,采用模糊概率来表征水库管理中的不确定性,采用决策者的机会约束参数来表示不确定性,Necessity of dominance (ND)方法用来分析不确定模型,不确定模型的优化结果包括水库的实时操作,亏缺灌溉的管理和水资源的配置策略,不确定分析策略可以为水库管理提供风险分析。(3)构建该区域的水资源配置模拟模型,采用Molden Sakthivadivel基于水平衡的地表水和地下水计算模型来计算区域水资源转化过程中的数量平衡关系,采用Thornthwaite-Mather模型来估算在不同的水资源配置情景下,地表土壤区域储水量的变化过程,计算地表区域的蒸散发量和地下水的补给量,同时研究区域各部分的水资源消耗和蓄变关系,进行区域内地表水和地下水联合运用情况下的水资源利用和转化研究,分析不同情景下的水资源配置策略。(4)在结合石羊河流域重点治理规划中灌溉面积减少的要求,参考规划关于下游余水量的目标,地表水和地下水取水目标等规划要求,构建基于Molden Sakthivadivel模型和Thornthwaite-Mather模型的区域水资源优化模型,进行区域内灌溉面积的优化管理和分月灌溉水量的优化研究,建立区域灌溉面积优化和分阶段水资源配置策略,达到有限水资源约束条件下的基于灌区人口权重的最优配置,为研究区域灌溉面积优化管理和水资源配置过程的规划提供指导。
参考文献：
[1]. 宁夏引黄灌区水资源优化调配研究[D]. 杨国. 西安理工大学. 2003
[2]. 井渠结合灌区农业水资源优化调配耦合模型研究[D]. 吕伟. 郑州大学. 2016
[3]. 基于轮灌方案的鄂尔多斯黄河南岸灌区水资源优化调配[D]. 张宇. 华北水利水电大学. 2016
[4]. 基于多目标GA的灌区水资源优化管理系统设计与实现[D]. 魏秀然. 解放军信息工程大学. 2008
[5]. 韩董庄引黄灌区水资源优化调配研究[J]. 周兰香, 周振民. 农田水利与小水电. 1994
[6]. 引黄灌区水资源优化研究[D]. 宫永波. 合肥工业大学. 2001
[7]. 黄河下游引黄灌区多目标供水水资源优化分配数学模型[J]. 孙冠昌, 李占华, 王俊荣. 河北工程技术高等专科学校学报. 2002
[8]. 区域农业水资源优化模糊集分析及其应用研究[D]. 马建琴. 大连理工大学. 2003
[9]. 查哈阳灌区生态需水规律与水资源优化调度决策模型研究[D]. 刘旭. 东北农业大学. 2008
[10]. 石羊河流域灌区水资源管理与决策模型研究[D]. 张刘东. 中国农业大学. 2015