和田地区中型灌区种植结构优化调整浅析

和田地区中型灌区是我国当前最大的生态化扶贫移民灌区,现状作物种植结构中粮食作物种植比例过大,耗水量大且水生产效益低下,灌区生态效益、经济与社会效益均较难实现,作物种植结构有待进一步调整优化。从和田地区中型灌区作物种植结构基本情况出发,运用线性规划方法确定了种植结构优化的决策变量、目标函数及约束条件,并根据目标函数和约束条件分别确定了各类作物种植面积大小,为灌区作物种植结构优化调整提供了科学依据。总之,优化调整后,粮食作物的种植面积有所减少,而附加值大且节水的经济作物种植面积大大增加,经济效益、社会效益和生态效益显著提升。     

灌区多目标供水优化调度模型及其求解

针对灌区水资源供需矛盾十分突出的问题，以云南曲靖灌区为研究对象，应用大系统分解协调原理，建立了两层递阶水资源优化调度模型，并采用模拟技术与优化技术相结合的途径，进行优化模型的求解，给出了优化决策算法的程序框图，合理解决了多水源、多目标、多用户、多保证率的供水调度问题。研究结果可为同类灌区水资源调度运行提供依据。     

江淮丘陵塘坝灌区作物种植结构优化调整模型

鉴于江淮丘陵塘坝灌区作物种植结构优化调整问题的复杂性与重要性,依托肥东八斗灌溉试验站试验成果,通过塘坝灌区降雨径流模拟,进行农田灌溉水量平衡分析,构建了塘坝灌区多目标多变量作物种植结构优化调整模型,并运用加速遗传算法进行模型求解,优化确定了研究区现状 9. 32万 m3 /km2 塘坝容量下合理的作物种植比例,具体为: 就午季作物水稻而言,降雨频率为 P≥90% 时,适宜种植比例为 0. 11; 降雨频率为 75% ≤P ＜ 90% 时,适宜种植比例为 0. 21; 降雨频率为 50% ≤P ＜75% 时,适宜种植比例为 0. 36; 降雨频率为 20%≤P ＜50%时,适宜种植比例为 0. 54; 降雨频率为 P ＜20% 时,适宜种植比例为 0. 65。研究成果可为江淮丘陵塘坝灌区种植结构调整与灌溉制度的制定提供科技支撑,具有重要的实际指导意义和推广应用价值。     

金沟河灌区种植结构优化及水资源优化配置研究

以金沟河灌区为例,针对目前存在的水资源严重短缺的问题,根据该灌区灌溉系统的独有特点、供需水的情况以及种植模式,将作物净收益最大作为目标函数,在耕地面积不能增加、种植结构安全以及相关的政策、地下水最大可开采量、供需水存在的偏差、金沟河灌区目前的可供水量、渠系的过流能力等等约束条件下,在保证粮食产量、工业需求、饲草产量等要求的大前提下,建立了灌区水资源优化配置模型.利用该模型,以2010年为例,金沟河灌区农业可节水650×104 m3,水资源的利用率提高12.8％,单位水经济效益提高率为5％左右.     

宁夏红寺堡扬黄灌区种植结构优化调整研究

宁夏红寺堡灌区是我国最大的生态移民扶贫开发区,现状农业种植结构不尽合理,粮食作物:经济作物:饲料作物的比例为53.6:40.4:6,粮食作物种植比例偏大,导致农业灌溉耗水量大,水分生产效益不高.针对红寺堡灌区水资源紧缺现状,以生态效益、经济效益和社会效益为指标,运用单目标线性规划模型,计算灌区主要作物优化种植比例.结果表明:2012年红寺堡灌区适宜的粮食作物:经济作物:饲料作物比例为39.9:50.7:9.4,农业最大经济效益可达81 126.12万元,人均收入为3841.2元.     

基于水资源利用的红寺堡灌区作物种植优化

为了优化配置红寺堡灌区的作物种植结构,在分析灌区现状作物种植结构的基础上,采用单目标模型的形式,结合多目标模型的思想,建立了基于水资源利用的作物种植结构优化模型,并计算了灌区2008年和2015年在灌溉保证率为75%的最优作物种植结构。结果表明:在总种植面积不变的情况下,优化后小麦、玉米、薯豆类、葡萄、油葵等作物的种植面积有所减少,拱棚蔬菜、甘草等作物的种植面积有所增加。2008年和2015年红寺堡灌区优化后较现状种植结构不仅可以分别节约水量1 617.4万m3和1 821.7万m3,而且可以分别增加农业收益9 577万元和11 281.1万元。     

锦西灌区种植结构合理性分析

文章对锦西灌区土壤适应性分析、水源分析、地形条件分析、作物对气候的适应性分析、从投入产出等方面分析。根据锦西灌区水土资源、地形地势、灌排工程总体布置、土壤质地、农民的意愿等综合情况,灌区范围内水旱田比例是合适的。     

基于模糊优选和可信性的农业水资源多目标优化配置模型

干旱半干旱流域内社会、经济和生态问题多是由水资源匮乏或管理不当导致的,因此寻求有效的水资源管理方法至关重要。针对农业水资源配置过程的多目标性和不确定性问题,建立了一个多目标模糊可信性优化模型(MFCP)。该模型不仅通过定量分析不同目标在农业发展中的权重,对决策变量的综合效益进行模糊优选,还基于模糊可信理论处理了模糊参数。所开发的MFCP模型应用于甘肃省武威市民勤灌区进行实证研究,构建了以经济、生态和社会效益为目标、以水土资源自然禀赋限制等为约束的水资源优化配置模型。结果表明,可以通过减小玉米和葵花种植面积、增大瓜类和蔬菜的面积达到区域综合效益最优。以2015年为例,与优化前现状相比,优化后的方案在减少11.1%的种植总面积的情况下,能节约水量12.6%、提高经济收益13.8%。     

西北灌区水资源优化配置模型研究

针对西北干旱半干旱地区日益严重的水资源短缺和生态环境问题,以系统分析的思想为基础,建立了面向生态和节水的灌区水资源优化配置序列模型系统,提出了综合考虑节水、水权、生态环境等因素的多目标多情景模拟计算方法,并以南阳渠灌区为例,得出了比较合理的水资源优化配置方案.南阳渠灌区的应用表明,在现有水资源情况下,随着社会经济发展,当地水资源紧缺现象将会日益严重,现状、2010和2030年分别为工农业及城乡生活提供水资源量5641 5万m3,5796 7万m3和5657 2万m3,缺水量则达到1544 6万m3,2100 3万m3和3627 9万m3.     

好水川流域作物种植结构优化研究

为了加强好水川流域农业水资源管理,优化与农业密切相关的作物种植结构,促进水资源优化配置,根据该流域的自然、社会、经济等条件,建立了作物综合效益评价指标体系,并采用多层次决策分析法确定了各指标的权重。基于模糊多目标优化理论建立了该流域作物种植结构的优化模型,对该流域主要作物结构优化进行了计算。结果表明:流域内小麦、玉米、豌豆、胡麻、土豆5种主要作物的最优种植面积为337.33、318.80、71.87、189.87、308.80 hm2。     

灌区灌溉用水量分布式优化模型及应用

以传统灌区灌溉用水优化配置理论为基础,采用优化方法与GIS相结合的手段,建立灌区年灌溉用水量分布式优化模型。该模型以灌区为研究尺度,以栅格为优化单元,以每个栅格的年灌溉用水量为决策变量,并以澳大利亚马兰比季大型灌区作为验证实例。优化结果显示,灌区灌溉总用水量减少15 339万m3,产量增加8 423.8万kg,水分生产效率提高0.5 kg/m3,灌溉净效益增加18 530.2万澳元。优化后灌区灌溉用水配置方案更加合理,展示更加直观。该模型同样适用于国内大型灌区。     

Multi-Objective Optimization Model Based on Localized Loops for the Rehabilitation of Gravity-fed Pressurized Irrigation Networks

Nowadays, some of the existing irrigation distribution networks (IDNs) are facing hydraulic performance problems, due partly to the ageing of pipe networks, initial design flaws, improper management or/and the increase in water demand. Rehabilitation of these networks may become an inevitable need to provide the best services to farmers. To this end, a comprehensive computer model was developed to assist planners and decision makers in the determination of the most cost-effective strategy for the rehabilitation of irrigation networks. This model incorporates an innovative algorithm for the automatic search of the best looping positions in the network. Two multi-objective optimizations were applied for the rehabilitation of a real medium-size network operating on-demand and by gravity, one included the looping option while the other excluded this option. The two Pareto fronts, associated with each optimization, clearly indicated that it is imperative to consider the localized loops option during the rehabilitation process as it provided superior cost-effective solutions. The comparison between two selected cases from each front showed that even though the two solutions offered the same magnitude of improvement to the network, a cost saving of about 77% is obtained by choosing the case with the looping option. The model developed in the framework of this work represents a powerful optimization tool for cost-effective rehabilitation of irrigation networks.     

黄河下游地区多目标优化配水模型研究

针对黄河下游地区水资源供需不平衡的形势,基于黄河下游河段概化图并综合考虑社会指标和生态指标,建立黄河下游多目标河段优化配水模型,选用线性加权和法将多目标优化问题转化为单目标优化问题,采用遗传算法对模型进行求解。结果表明,虽然各河段缺水率略有差异,但河南、山东两省总缺水率相等,并且各重要节点的流量都在适宜生态流量范围内,证明所建立的黄河下游多目标河段优化配水模型是可行、有效的。     

拉链式塑料管棚室渗灌模式的研究

本介绍了渗灌是一种地下微灌形式，是迄今为止最节水的灌溉技术，但在我国水灌溉技术面积中几乎没有，主要原因是渗灌还不是一项成熟的灌水技术。本试验研究彩和已获得国家专利的拉链式塑料管作为渗灌管，在温室大棚中进行渗灌试验，积累必要的试验数据，找出拉链管作为渗灌管的可能性和先进性，为渗灌在棚室中的普及做出贡献。本章列出试验研究的设想，请专家批评指正。     

石津灌区冬小麦种植肥料合理施用量试验研究

在河北省石津灌区节水改造示范区,分别对氮、磷、钾三种肥料不同用量进行分析对比试验,探讨了肥料施用量与冬小麦产量的关系,结果发现:在其他条件相对稳定情况下,要保证冬小麦产量在6 750kg/hm2以上,那么氮肥(折纯量)的合理施用量为210kg/hm2,磷肥(P2O5)为45⁷5kg/hm2,钾肥(K2O)为22.575kg/hm2,钾肥(K2O)为22.5⁴5kg/hm2。     

Operating Rules of an Irrigation Purposes Reservoir Using Multi-Objective Optimization

A multi-objective optimization technique for the operation of an irrigation reservoir is presented in this paper. The study deals with two different objective functions (OF): the minimization of reservoir release deficit from the irrigation demand (OF1) and the maximization of net benefit by the demand sector (OF2). In the first step, monthly optimization of each individual objective was performed with a deterministic non-linear programming (NLP) algorithm, that gave the lower and upper bounds for the multi-objective analysis. In the second step, multi-objective optimization was performed through the Constraint method that operates by optimising the objective function OF1, while the other (OF2) was constrained to satisfy release strategies generated by the optimization. Non-dominated set of release strategies is generated by parametrically varying the bounds of the constraints obtained from the individual optimal solutions. In the third step, the interactive analytical Step method was applied to find the best compromise solution, between the two OFs, by minimizing the distance of each non-dominated solution to an ideal solution that represents the utopian optimum for both OF1 and OF2. Furthermore, the interactive approach allows to improve the performance of the reservoir in terms of compromise irrigation releases, by changing the OF values until the satisfaction of predetermined criteria fixed by the planners and decision makers. The proposed water allocation model was applied to the Pozzillo reservoir operation, that supplies the Catania Plain irrigation area (Eastern Sicily).     

商丘试区灌溉量优化分配模型研究

商丘试区需要供水量与实际供水量之间存在着矛盾,为此提出了灌溉水量的分配问题。运用动态规划法,结合当地实际,通过建立数学模型,推求出试区各种作物的灌溉定额、灌水次数,并求得了相应作物的引黄水、地下水的最优分配数量。     

基于属性层次模型的灌区节水水平研究

灌区节水评价是灌区管理的有效工具之一,是实现水资源可持续利用的一种途径,对提高灌溉水利用效率、支撑农业和社会经济的可持续发展具有重要意义。为此,建立了基于属性层次模型的灌区节水水平综合评价模型,该模型考虑了灌区的社会经济、土地资源状况、农业水资源利用效率、管理体制等方面的多个指标,实用简便,能较好地评价灌区的节水水平。模型中评价指标的相对重要性和隶属度可根据实际情况进行调整,从而得出比较准确的结果。运用模型对某灌区的节水水平进行了评价,评价结果可为灌区的规划、建设、管理和节水目标的制定提供参考。