發(fā)布時間：2017-12-12 13:24

  本文關(guān)鍵詞：基于不確定性分析的農(nóng)業(yè)水土資源多尺度優(yōu)化配置方法與模型研究

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【摘要】：發(fā)展節(jié)水高效農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇,農(nóng)業(yè)水土資源合理配置是提高農(nóng)業(yè)資源利用效率的重要途徑。不同空間尺度下的農(nóng)業(yè)水土資源配置具有不同的特點,存在差異性。同時,氣候變化和人類活動導(dǎo)致了農(nóng)業(yè)水土資源配置系統(tǒng)的不確定性。因此,研究不確定性條件下農(nóng)業(yè)水土資源多尺度優(yōu)化配置方法及模型對促進(jìn)變化環(huán)境下農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。本文以黑河中游綠洲為研究對象,針對農(nóng)業(yè)水土資源配置系統(tǒng)中存在的諸多不確定性,在明晰各尺度農(nóng)業(yè)水土資源相互作用關(guān)系的基礎(chǔ)上,構(gòu)建適合不同尺度的農(nóng)業(yè)水土資源優(yōu)化配置不確定性模型體系并探討其解法。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)區(qū)域水土資源配置。構(gòu)建了考慮來水隨機性的雙層線性分式規(guī)劃模型并采用交互式模糊算法進(jìn)行求解。該模型可以綜合上下層不同決策主體的利益,定量處理效益最大和用水量最小兩個目標(biāo)并提高配置效率,反映來水隨機性。結(jié)果表明,黑河中游綠洲的農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活、生態(tài)4個用水部門的優(yōu)化總配水量比實際減少0.24億m3。高、中、低流量情況下,農(nóng)業(yè)用水量比重分別為87.6%、84.2%、82.4%。在總種植面積不變的條件下,優(yōu)化的各類作物面積較實際有所調(diào)整,整體效益增加3.2億元。(2)灌區(qū)水土資源配置與風(fēng)險分析。構(gòu)建了基于供需水隨機模擬的灌區(qū)配水模型和基于隨機模糊數(shù)的種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型。兩個模型的框架均為區(qū)間兩階段隨機規(guī)劃模型,共同特點為可獲得當(dāng)隨機事件發(fā)生時最小資源缺失情況下的最大效益,均衡資源分配獲益與損失之間的矛盾。此外,灌區(qū)配水模型能夠充分反映輸入?yún)��?shù)的隨機特性,獲得具有概率分布的優(yōu)化配置結(jié)果,而配土模型定量處理了輸入?yún)��?shù)中同時具有隨機和模糊的雙重不確定性。結(jié)果表明,黑河干流灌區(qū)優(yōu)化總配水量比實際減少0.54億m3,配水效率略微增加。優(yōu)化總土地面積比實際減少3.17萬hm2,單方效益提高1.28元/hm2。黑河中游綠洲缺水風(fēng)險處于可接受風(fēng)險和瀕臨風(fēng)險范圍之間。(3)渠系水土資源配置。以盈科灌區(qū)為典型灌區(qū),構(gòu)建了干支渠流量和時間分配模型、分支渠/斗渠輪灌組劃分模型及種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型。所構(gòu)建的模型注重減少輸配水過程中的滲漏損失,提高水土資源配置效率。結(jié)果表明,盈二支在夏灌一輪、夏灌二和三輪、秋灌一和二輪的配水流量分別為3.32 m3/s、3.42 m3/s、3.38 m3/s,各輪期內(nèi)配水流量均勻,利于管理和工程實施。(4)田間水資源配置。構(gòu)建了基于作物區(qū)間水分生產(chǎn)函數(shù)的區(qū)間線性分式規(guī)劃模型。該模型在考慮田間輸配水區(qū)間不確定性的基礎(chǔ)上,平衡配水效益與節(jié)水之間的矛盾,以獲得最大的灌溉水分生產(chǎn)力。在此基礎(chǔ)上,為協(xié)調(diào)灌區(qū)內(nèi)管理者和農(nóng)民的利益矛盾,將灌區(qū)-作物作為一個整體,構(gòu)建線性分式-二次雙層規(guī)劃模型,并采用拉格朗日函數(shù)構(gòu)造結(jié)合庫恩塔克條件的方法求解。結(jié)果表明,區(qū)間線性分式規(guī)劃模型的水分生產(chǎn)力較常規(guī)線性規(guī)劃模型提高1.25 kg/m3,而線性分式-二次雙層規(guī)劃模型的水分生產(chǎn)力比基于二次函數(shù)的作物全生育期配水模型提高4%。(5)農(nóng)業(yè)水土資源規(guī)劃。采用統(tǒng)計學(xué)方法和智能算法相結(jié)合的方法對黑河中游綠洲水文要素及社會經(jīng)濟要素進(jìn)行模擬和預(yù)測。采用模糊識別模型結(jié)合尖點突變模型的方法計算各行政區(qū)的農(nóng)業(yè)用水安全閾值。采用邊際效益理論結(jié)合節(jié)水潛力分析方法估算黑河中游17個灌區(qū)的用水閾值區(qū)間。在此基礎(chǔ)上,綜合各尺度建模思想,對黑河中游農(nóng)業(yè)水土資源進(jìn)行綜合規(guī)劃并動態(tài)分析農(nóng)業(yè)用水安全情況,構(gòu)建農(nóng)業(yè)水土資源配置決策支持系統(tǒng),為實現(xiàn)黑河中游農(nóng)業(yè)水土資源的系統(tǒng)和自動化管理提供參考。
【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】：2017
【分類號】：F323.213;S274

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張樂昕;叢振濤;;基于FAO-Blaney-Criddle方法的河套灌區(qū)參考作物蒸散發(fā)量估算[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2016年16期

2 崔亮;李永平;黃國和;曾雪婷;;漳衛(wèi)南灌區(qū)農(nóng)業(yè)水資源優(yōu)化配置研究[J];南水北調(diào)與水利科技;2016年02期

3 付湘;陸帆;胡鐵松;;利益相關(guān)者的水資源配置博弈[J];水利學(xué)報;2016年01期

4 付強;劉銀鳳;劉東;李天霄;劉巍;Amgad Osman;;基于區(qū)間多階段隨機規(guī)劃模型的灌區(qū)多水源優(yōu)化配置[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2016年01期

5 王浩;游進(jìn)軍;;中國水資源配置30年[J];水利學(xué)報;2016年03期

6 唐華俊;吳文斌;余強毅;夏天;楊鵬;李正國;;農(nóng)業(yè)土地系統(tǒng)研究及其關(guān)鍵科學(xué)問題[J];中國農(nóng)業(yè)科學(xué);2015年05期

7 王琛茜;張玉虎;沈濤;;我國水資源短缺風(fēng)險評估及空間分析[J];首都師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2015年01期

8 劉迅;耿進(jìn)強;畢遠(yuǎn)志;;基于因子分析法的水利工程標(biāo)段劃分影響因素研究[J];中國農(nóng)村水利水電;2014年12期

9 陳述;邵東國;李浩鑫;徐保利;;基于粒子群人工蜂群算法的灌區(qū)渠-塘-田優(yōu)化調(diào)配耦合模型[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2014年20期

10 莫淑紅;段海妮;沈冰;韓海軍;聶思雨;;考慮不確定性的區(qū)間多階段隨機規(guī)劃模型研究[J];水利學(xué)報;2014年12期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 付殿崢;不確定性優(yōu)化技術(shù)在區(qū)域資源能源配置系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D];華北電力大學(xué);2015年

2 耿慶玲;西北旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土資源利用分區(qū)及其匹配特征研究[D];中國科學(xué)院研究生院（教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心）;2014年

3 馮保清;我國不同尺度灌溉用水效率評價與管理研究[D];中國水利水電科學(xué)研究院;2013年

4 何英;干旱區(qū)典型流域水資源優(yōu)化配置研究[D];新疆農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

5 王玉寶;節(jié)水型農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2010年

6 徐征和;龍口市農(nóng)業(yè)水資源優(yōu)化利用研究[D];北京林業(yè)大學(xué);2010年

7 陳兆波;基于水資源高效利用的塔里木河流域農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2008年

8 劉布春;河套灌區(qū)農(nóng)業(yè)水資源安全評價研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2007年

9 暢明琦;水資源安全理論與方法研究[D];西安理工大學(xué);2006年

10 陳南祥;復(fù)雜系統(tǒng)水資源合理配置理論與實踐[D];西安理工大學(xué);2006年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 汪龍;基于BP網(wǎng)絡(luò)的徑流預(yù)測研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

2 趙紅;Logistic曲線參數(shù)估計方法及應(yīng)用研究[D];吉林農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

3 莫文春;黑河中游地區(qū)農(nóng)業(yè)水資源配置效率研究[D];蘭州大學(xué);2015年

4 顧賀;甘肅農(nóng)業(yè)灌溉用水有效利用系數(shù)測算及閾值分析研究[D];蘭州大學(xué);2014年

5 黃蓉;基于虛擬水土戰(zhàn)略的陜西省農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2013年

6 王靄景;天津市水資源優(yōu)化配置及安全閾值研究[D];華北電力大學(xué);2013年

7 項國圣;黑河中游張掖盆地地下水開發(fā)風(fēng)險評價及調(diào)控[D];蘭州大學(xué);2011年

8 程玉菲;黑河干流中游平原作物蒸發(fā)蒸騰量時空分布研究[D];蘭州大學(xué);2007年

9 李霆;石羊河流域主要農(nóng)作物水分生產(chǎn)函數(shù)及優(yōu)化灌溉制度的初步研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2005年

10 孫英廣;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在徑流預(yù)測模型研究中的應(yīng)用及軟件實現(xiàn)[D];大連理工大學(xué);2005年

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本文編號：1282672