灌區(qū)水管理水量分配及預期后果可視化教學研究與實現(xiàn)

1、灌區(qū)水管理水量分配及預期后果可視化教學研究與實現(xiàn)灌區(qū)水管理水量分配及預期后果可視化教學研究與實現(xiàn)李彥曹偉黃寶游夏慶成岳春芳（新疆農(nóng)業(yè)大學水利與土木工程學院）摘要：摘要：可視化能夠實現(xiàn)對大型數(shù)據(jù)和復雜過程的直觀理解，是一種非常重要的工具。我們通過采用可視化的手段，將水量的分配和不同水量所產(chǎn)生的結果（生長良好、輕度干旱、中度干旱、重度干旱）可視化顯示，并直接應用于教學中，實驗結果表明，該方法簡單、有效，教學效果得到了顯著提高。關鍵詞：關鍵詞

2、：課程可視化教學灌區(qū)水管理是水資源管理系統(tǒng)的一個重要組成部分，隨著社會主義市場經(jīng)濟的逐步建立，國民經(jīng)濟的發(fā)展和生產(chǎn)力的極大提高，水資源如何支撐和保障社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展及其可持續(xù)利用已成為我國面臨的巨大挑戰(zhàn)。在我國農(nóng)業(yè)用水所占比重較大，而管理技術和管理水平仍停留在粗放的水平上，面對缺水的巨大壓力、用水浪費和水源污染的現(xiàn)狀，強化灌區(qū)用水管理勢在必行。灌區(qū)水管理是一門關于對灌區(qū)用水戶的用水調配、用水過程和用水行為及環(huán)境管理的管理技術，灌區(qū)水管

3、理是水資源管理的核心環(huán)節(jié)[1]。在課程講授水量分配過程中，發(fā)現(xiàn)學生對水量分配所造成的結果理解不深刻。僅通過課堂講授，學生在水量分配過程，以及造成后果等方面仍然缺乏認識；對需水大于供水時，該采取何種措施以及某種措施將對供需水平衡的貢獻沒有直觀的認識；對某種措施適宜的條件、成本、效益等缺乏經(jīng)濟上的評價。本課題通過采用可視化的手段，將水量的分配和不同水量所產(chǎn)生的結果（不受旱、輕度受旱、嚴重受旱、絕收）直接顯示出來，使學生能深刻地體會水量分配直

4、接關系到灌區(qū)人民的經(jīng)濟利益。1、可視化教學的優(yōu)點、可視化教學的優(yōu)點知識可視化不但可以更好地傳遞和呈現(xiàn)教學信息，還可以幫助學生把教學信息通過重構轉換為自己；不但可以傳遞顯性知識，還能傳遞隱性知識；不但可以創(chuàng)建知識，還可以幫助學生進一步協(xié)作[2]?？梢暬虒W是建立在以現(xiàn)代化計算機輔助多媒體教學或網(wǎng)絡教學基礎度的對比，使同學們深刻認識到配水工作不是簡單的數(shù)字游戲，它關系到灌區(qū)人民的經(jīng)濟效益[45]。2.2案例分析某灌區(qū)總面積為2.0821萬畝

5、，由一條干渠兩條支渠控制，該灌區(qū)種植8種作物，作物的面積見表1。預計5月來水流量為0.72m3s，實際來水流量為0.58m3s，以下用兩種配水方法進行配水。兩種配水比例及各斗渠所分水量計算見表2、表3。從表2、表3可以看出：兩種不同的配水方式對作物產(chǎn)生的影響是完全不同的，根據(jù)作物的灌溉制度，棉花在5月份是不需要灌水的，因此按毛需水量比例分配時，1干4斗分配的水量為0，而按灌溉面積比例分配時，1干1支4斗分配的水量為19.48萬m3，1干

6、1支1斗和1干2支1斗，所分水量大于需水量，造成作物受淹。兩種配水方式所得的結果差異很大，按灌溉面積法所得的虧水率在35.17%—43.68%變動，按毛需水量法所得的虧水率為14.27%。通過對作物的需水量和來水量進行計算，可以得到不同配水方式下每種作物的水分虧缺程度，見圖1、圖2。用不同色塊代表作物受旱的程度，其中生長良好表示作物不受旱，以棉花的干旱指標為例，0≤虧水率≤10%為輕度干旱，10≤虧水率≤15%為中等干旱，虧水率≥15%

7、為重度干旱。從圖1和圖2可以看出：5月份實際來水流量為0.58m3s，用兩種方式給灌區(qū)配水，對作物的影響是截然不同的。從圖1可以看出：3條斗渠控制的區(qū)域來水量大于需水量，處于受淹狀態(tài)，4條斗渠控制的區(qū)域處于重度干旱狀態(tài)，1條斗渠控制區(qū)域處于輕度干旱狀況。從圖2可以看出：1條斗渠控制的區(qū)域處于正常生長狀態(tài)，7條斗渠控制的區(qū)域處于中等干旱狀況?？傮w而言，按毛需水量法符合作物生長的實際情況，建議在今后的配水實際工作中，按毛需水量法給各用水單位