石羊河流域灌區(qū)水資源管理與決策模型研究
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《中國農(nóng)業(yè)大學(xué)》 2015年
石羊河流域灌區(qū)水資源管理與決策模型研究
張劉東
【摘要】:石羊河流域是我國西北干旱地區(qū)水資源開發(fā)利用程度高,水資源配置管理問題比較突出的區(qū)域,研究該區(qū)域內(nèi)水文循環(huán)和水資源轉(zhuǎn)化過程對干旱地區(qū)有限水資源的合理利用和優(yōu)化配置具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。同時,水資源系統(tǒng)是一個復(fù)雜的不確定性系統(tǒng),在水資源系統(tǒng)優(yōu)化過程中的因素和參數(shù)隨著氣候變化、水資源量、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平和管理水平的變化等不確定性條件而改變。本文以石羊河中游武威盆地為研究對象,結(jié)合不確定的參數(shù)和變量的分析方法,進(jìn)行研究區(qū)域內(nèi)的不確定性條件下的水資源轉(zhuǎn)化關(guān)系理論和模擬優(yōu)化模型研究,構(gòu)建虧缺灌溉管理、作物面積配置、地下水地表水轉(zhuǎn)化、水庫實(shí)時操作、區(qū)域灌溉面積優(yōu)化和水資源配置等水資源優(yōu)化和模擬相關(guān)過程模型,主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下: (1)構(gòu)建虧缺灌溉條件下的作物面積管理區(qū)間參數(shù)模糊優(yōu)化模型,并將該模型應(yīng)用于石羊河流域河水灌區(qū)和井水灌區(qū),該模型研究有限的水資源條件下的三個灌區(qū)的虧缺灌溉面積分配比例和虧缺灌溉管理。由于河流流量、系統(tǒng)費(fèi)用、相應(yīng)效益的時空變異,農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)通常存在一定的不確定性,為表征這些不確定特征,在確定性的優(yōu)化模型中引入?yún)^(qū)間參數(shù)和模糊優(yōu)化方法,根據(jù)不同的流量情景檢驗(yàn)?zāi)P偷膬?yōu)化,采用不同的模糊水平來反映決策者不同主觀判斷情況下的決策以及對系統(tǒng)效益的影響。不確定的優(yōu)化模型結(jié)果比傳統(tǒng)的確定性優(yōu)化為當(dāng)?shù)氐墓喔认到y(tǒng)管理提供更好的指導(dǎo)。 (2)構(gòu)建基于不確定條件下的地表水地下水聯(lián)合運(yùn)用、分月水庫實(shí)時優(yōu)化操作、多作物虧缺灌溉、水資源優(yōu)化配置及轉(zhuǎn)化過程管理模型,模型的優(yōu)化和管理決策在灌溉區(qū)域的產(chǎn)量效益最大的同時,保證下游有足夠的基本生產(chǎn)和生活需水要求。由于水資源總量不足,模型采用分階段的水分生產(chǎn)函數(shù)來計算虧缺灌溉管理。模型反映干旱內(nèi)陸河區(qū)域水資源重復(fù)利用和多次轉(zhuǎn)化的特征,能夠體現(xiàn)區(qū)域的水文循環(huán)和水資源轉(zhuǎn)化過程。該模型應(yīng)用于石羊河流域武威盆地的水資源優(yōu)化管理,采用模糊概率來表征水庫管理中的不確定性,采用決策者的機(jī)會約束參數(shù)來表示不確定性,Necessity of dominance (ND)方法用來分析不確定模型,不確定模型的優(yōu)化結(jié)果包括水庫的實(shí)時操作,虧缺灌溉的管理和水資源的配置策略,不確定分析策略可以為水庫管理提供風(fēng)險分析。 (3)構(gòu)建該區(qū)域的水資源配置模擬模型,采用Molden Sakthivadivel基于水平衡的地表水和地下水計算模型來計算區(qū)域水資源轉(zhuǎn)化過程中的數(shù)量平衡關(guān)系,采用Thornthwaite-Mather模型來估算在不同的水資源配置情景下,地表土壤區(qū)域儲水量的變化過程,計算地表區(qū)域的蒸散發(fā)量和地下水的補(bǔ)給量,同時研究區(qū)域各部分的水資源消耗和蓄變關(guān)系,進(jìn)行區(qū)域內(nèi)地表水和地下水聯(lián)合運(yùn)用情況下的水資源利用和轉(zhuǎn)化研究,分析不同情景下的水資源配置策略。 (4)在結(jié)合石羊河流域重點(diǎn)治理規(guī)劃中灌溉面積減少的要求,參考規(guī)劃關(guān)于下游余水量的目標(biāo),地表水和地下水取水目標(biāo)等規(guī)劃要求,構(gòu)建基于Molden Sakthivadivel模型和Thornthwaite-Mather模型的區(qū)域水資源優(yōu)化模型,進(jìn)行區(qū)域內(nèi)灌溉面積的優(yōu)化管理和分月灌溉水量的優(yōu)化研究,建立區(qū)域灌溉面積優(yōu)化和分階段水資源配置策略,達(dá)到有限水資源約束條件下的基于灌區(qū)人口權(quán)重的最優(yōu)配置,為研究區(qū)域灌溉面積優(yōu)化管理和水資源配置過程的規(guī)劃提供指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】:
【學(xué)位授予單位】:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類號】:S274;TV213.4
【目錄】:
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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條
1 張若琳;石羊河流域水資源分布特征及其轉(zhuǎn)化規(guī)律[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2006年
2 李相虎;石羊河流域2ka來水資源演變及其影響因素[D];蘭州大學(xué);2006年
3 嚴(yán)維;石羊河流域外調(diào)水規(guī)模研究[D];蘭州理工大學(xué);2011年
4 張同澤;石羊河流域水資源合理配置與危機(jī)應(yīng)對策略[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2007年
5 朱婧;石羊河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)的法治困境及其治理對策[D];西北師范大學(xué);2010年
6 費(fèi)生云;石羊河流域綜合治理戰(zhàn)略性措施與對策研究[D];甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年
7 張曉偉;石羊河流域外調(diào)水規(guī)模研究[D];西安理工大學(xué);2006年
8 魏金平;石羊河流域荒漠化評價指標(biāo)研究[D];甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué);2006年
9 馬曉霞;石羊河下游水資源治理的經(jīng)濟(jì)效益分析[D];蘭州大學(xué);2010年
10 蔡生菊;石羊河流域水資源配置研究[D];蘭州大學(xué);2008年
本文關(guān)鍵詞:石羊河流域灌區(qū)水資源管理與決策模型研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
,本文編號:177313
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