【摘要】：灌區(qū)是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要基地,為農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展、糧食安全提供了物質(zhì)支撐和保障。傳統(tǒng)灌區(qū)以提高灌區(qū)利益為主要目標(biāo),忽略了利益背后帶來(lái)的資源過(guò)度消耗和環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題。以“資源節(jié)約、高產(chǎn)高效、生態(tài)環(huán)境健康”作為指導(dǎo)思想的生態(tài)型灌區(qū)建設(shè),通過(guò)合理開發(fā)和配置水資源,保持和完善灌區(qū)系統(tǒng)內(nèi)部動(dòng)態(tài)平衡,子系統(tǒng)相互依存、相互促進(jìn),使灌區(qū)水資源可持續(xù)利用、經(jīng)濟(jì)良性循環(huán)、生態(tài)自我修復(fù)。基于生態(tài)型灌區(qū)理念的水資源優(yōu)化配置研究,對(duì)提高水資源利用效率、促進(jìn)灌區(qū)系統(tǒng)良性發(fā)展、實(shí)現(xiàn)灌區(qū)水資源可持續(xù)利用、最大限度地促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、控制生態(tài)環(huán)境惡化具有重要的指導(dǎo)意義和實(shí)踐價(jià)值。本文構(gòu)建以“資源節(jié)約、高產(chǎn)高效、生態(tài)環(huán)境良好”為目標(biāo)的生態(tài)型灌區(qū)理念,開展灌區(qū)水資源優(yōu)化配置研究。以陜西省涇惠渠灌區(qū)為例,基于節(jié)水-經(jīng)濟(jì)-生態(tài)多重目標(biāo),構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)-多目標(biāo)規(guī)劃(System Dynamics-Multi-Objective Programming,簡(jiǎn)稱SD-MOP)耦合模型,仿真模擬生態(tài)型灌區(qū)各子系統(tǒng)因果反饋關(guān)系,開展生態(tài)型灌區(qū)水資源優(yōu)化配置研究,取得以下研究結(jié)果:(1)灌區(qū)農(nóng)業(yè)需水量驅(qū)動(dòng)因子識(shí)別及其趨勢(shì)分析采用Mann-kendall檢驗(yàn)、Sen’s斜率估計(jì)法分析了灌區(qū)農(nóng)業(yè)需水量主要影響因子的變化趨勢(shì),結(jié)果表明:涇惠渠灌區(qū)各站點(diǎn)氣溫(最高、最低)、蒸發(fā)量呈上升趨勢(shì);相對(duì)濕度除高陵站和臨潼站呈下降趨勢(shì)外,其余兩個(gè)站呈上升趨勢(shì);各站的風(fēng)速、日照時(shí)數(shù)均呈下降趨勢(shì);降水量除臨潼站呈上升趨勢(shì)外,其余各站均成下降趨勢(shì)。灌區(qū)1993-2009年種植結(jié)構(gòu)變化不顯著,呈平穩(wěn)趨勢(shì)。涇惠渠灌區(qū)各氣象站作物需水量年際變化均呈下降趨勢(shì),空間上差異不大。利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法和主成分回歸分析法分析農(nóng)業(yè)需水量的主要驅(qū)動(dòng)因子,結(jié)果顯示,作物種植面積、降水量和蒸發(fā)量對(duì)灌區(qū)農(nóng)業(yè)需水量影響較大。(2)生態(tài)型灌區(qū)供需水系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論,構(gòu)建灌區(qū)人口、水資源、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng),分析子系統(tǒng)間的反饋關(guān)系,構(gòu)建生態(tài)型灌區(qū)系統(tǒng)演化模擬模型,識(shí)別模型敏感因素,預(yù)測(cè)灌區(qū)不同規(guī)劃水平年供需水量,SD系統(tǒng)模擬結(jié)果表明,豐水年(25%)均不缺水;平水年(50%)在2030年缺水0.22億m~3,現(xiàn)狀年和2020年不缺水;枯水年(75%)在現(xiàn)狀年、2020年和2030年均缺水,缺水量分別為0.06、0.16和0.34億m~3。以節(jié)水、治污為調(diào)控目標(biāo),設(shè)定現(xiàn)狀型、節(jié)水型、治污型和綜合型4大類21種情境模擬方案。方案21優(yōu)于其他方案,總需水量降低了17.7%,總氮負(fù)荷濃度降低了10.79%,且下降率高于治污型單指標(biāo)調(diào)控方案。(3)灌區(qū)水資源優(yōu)化配置基于情景模擬,界定敏感指標(biāo)閾值,采用目標(biāo)偏離容忍水平的交互式多目標(biāo)決策求解多目標(biāo)優(yōu)化模型,結(jié)果表明,2020年節(jié)水效益增益70%,經(jīng)濟(jì)效益增益2.38%,生態(tài)效益增益8.66%;2030年節(jié)水效益增益41.67%,經(jīng)濟(jì)效益增益0%,生態(tài)效益增益8.31%。通過(guò)提高行業(yè)用水效率、減少氮肥施用量、增加河道生態(tài)基流等措施,實(shí)現(xiàn)生態(tài)型灌區(qū)資源節(jié)約、高產(chǎn)高效、生態(tài)環(huán)境健康的良性發(fā)展。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S274

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本文編號(hào)：2687663