人民勝利渠灌區(qū)多水源循環(huán)轉(zhuǎn)化與優(yōu)化配置研究.pdf

1、人民勝利渠灌區(qū)是新中國成立后在黃河下游興建的第一個(gè)大型引黃灌溉工程。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，人類活動(dòng)對(duì)灌區(qū)的影響更為頻繁，區(qū)域水循環(huán)發(fā)生了顯著變化，水資源供需關(guān)系日趨緊張。全球氣候變暖也進(jìn)一步加劇了農(nóng)用水資源的不穩(wěn)定性與供需矛盾。因此，探討灌區(qū)水資源形成轉(zhuǎn)化規(guī)律，研究氣候變化下水資源配置問題，對(duì)于灌區(qū)水資源高效利用和灌排系統(tǒng)管理具有十分重要的意義。論文以人民勝利渠灌區(qū)為研究對(duì)象，采用模擬與優(yōu)化相結(jié)合的方法，對(duì)灌區(qū)多水源循環(huán)轉(zhuǎn)化和優(yōu)化配置進(jìn)行

2、了研究。論文的主要研究成果與結(jié)論如下:
　　(1)從灌區(qū)系統(tǒng)（取水系統(tǒng)—輸水系統(tǒng)—配水系統(tǒng)—排水系統(tǒng)）角度，構(gòu)建了灌區(qū)多水源循環(huán)轉(zhuǎn)化模型，揭示了灌區(qū)多水源循環(huán)轉(zhuǎn)化關(guān)系特征。在分析灌區(qū)系統(tǒng)水循環(huán)轉(zhuǎn)化機(jī)制的基礎(chǔ)上，從整個(gè)灌區(qū)系統(tǒng)的角度，構(gòu)建灌區(qū)多水源循環(huán)轉(zhuǎn)化模型是可行的，能夠定量描述各水循環(huán)要素間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，具有較好地模擬精度。將灌區(qū)各系統(tǒng)多水源轉(zhuǎn)化過程中的蒸散量和滲漏量作為水資源轉(zhuǎn)化量。2001-2010年灌區(qū)取水系統(tǒng)、輸水系統(tǒng)、配

3、水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)多年平均水資源轉(zhuǎn)化量分別為985萬m3、17578萬m3、88916萬m3和1281萬m3;地表水、土壤水和地下水等均存在負(fù)向補(bǔ)給趨勢(shì)，減少了當(dāng)?shù)厮Y源可利用量。論文研究為系統(tǒng)認(rèn)識(shí)灌區(qū)大氣水、地表水、土壤水和地下水間的轉(zhuǎn)化關(guān)系提供了一條新的途徑。
　　(2)提出了氣候變化對(duì)需水影響評(píng)估技術(shù)方法，評(píng)估了未來氣候變化對(duì)灌區(qū)需水的影響。RCP4.5情景下多氣候模式集合評(píng)估結(jié)果表明，未來氣候變化將導(dǎo)致灌區(qū)各部門用水需求的增

4、加。與不考慮氣候變化影響的常規(guī)需水預(yù)測(cè)結(jié)果相比，氣候變化情景下作物生育期內(nèi)的灌溉需水量將發(fā)生較大變化，且將顯著增加枯水年(P=75％)下夏玉米和春播棉的灌溉需水量;生活和工業(yè)需水也有不同程度的增加。這表明氣候變化將對(duì)灌區(qū)需水產(chǎn)生重要影響，區(qū)域供需矛盾可能進(jìn)一步加劇，應(yīng)當(dāng)在區(qū)域水資源需求管理中充分考慮氣候變化的可能影響。
　　(3)基于大系統(tǒng)分解—協(xié)調(diào)理論，構(gòu)建了具有四層結(jié)構(gòu)的灌區(qū)多水源優(yōu)化配置模型，提出了考慮氣候變化影響的灌區(qū)多水

5、源優(yōu)化配置方案。針對(duì)灌區(qū)供水來源多，多功能用水的實(shí)際情況，構(gòu)建了以全灌區(qū)凈經(jīng)濟(jì)效益最大為目標(biāo)函數(shù)，通過供水量相聯(lián)系的由非充分灌溉條件下的單一作物優(yōu)化灌溉模型、多種作物間優(yōu)化配水模型、多水源多用水部門間水量優(yōu)化配置模型和各子區(qū)間水量優(yōu)化配置模型組成的具有四層結(jié)構(gòu)的灌區(qū)多水源優(yōu)化配置模型。該模型能夠?qū)崿F(xiàn)多水源在灌區(qū)—分區(qū)—用水部門—作物中的優(yōu)化分配;并且分層次優(yōu)化求解，簡化了復(fù)雜系統(tǒng)的優(yōu)化計(jì)算。研究表明，2030水平年平水年(P=50％)下