引黄灌区水资源优化研究

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1、插图清单图1．1位山灌区工程平面布置图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4图1．2聊城古河道带及其两侧浅层淡水双层结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8图3．1目标与资源的隶属函数展开⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯38图4．1位山灌区井灌、渠灌、井渠结合区域划分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯47附表清单表1．1位山灌区地表蓄水能力计算表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6表1．2黄河孙口站19701992年逐月流量、径流量分析成果表⋯⋯⋯⋯⋯6表1．3孙口站各月平均含沙量表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6表1．4多年平均黄河来水各引

2、水期位山闸可引水量计算成果表⋯⋯⋯⋯⋯⋯7表1．5位山灌区浅层地下水开采条件分类面积表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8表1．6灌区内各县市区占地面积情况表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8表2．1作物产量反映系数表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14表2．2提水费用系数及灌溉水有效利用系数表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯16表2．3典型年逐日降水量表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯23表2．4有效降雨量及作物需水量表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯24表2．5作物有效降雨利用量计算标准⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

3、⋯⋯⋯一25表2．6位山灌区有效降雨量成果表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯25表2．7灌区可利用地下水量计算表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯27表2．8作物需灌水量计算表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯32表2．9线性规划系数计算表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯33表2．10上机调试成果表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯35表3．1模糊线性规划系数表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯42引黄灌区水资源优化研究前舌山东省有效灌溉面积7208力-亩，其中引黄灌溉面积占全省耕地

4、面积40％左右，年引水70亿／113。该省自50年代初开始引用黄河水，已建成引黄灌区71处，设计灌溉面积2802．56万亩，有效灌溉面积1688．33万亩。进入80年代，黄河来水逐年减少，加之沿黄地区持续干早，沿黄水资源供需矛盾同益加剧。一方面引黄灌区下游缺水，另一方面上游对黄河水依赖心理较重，地下水利用率低。鲁西、鲁北地下水可开采量39．4亿m3，而目前仅开采约16亿m3。沿黄地区的狭长地带，地下水埋深仅为2—3m'浅层地下水非常丰富，汛期时常出现涝渍化。引黄灌区下游及边远地区的井灌区，由于缺乏黄河水补源，地下水位不断下降，

5、生态环境恶化。因此，引黄灌区地表水、地下水联合运用，以及在空j、日J和时间上的合理调度，已成为引黄灌区农业节水重要任务。实行井渠结合，可以积极开发地表水资源，合理开采地下水，将地下水位控制在作物生长最佳临界水位以下，实现水资源合理配置。应用系统分析方法研究水利工程规划、设计、管理等问题起始于60年代初期。1962年哈佛大学的MAASS等人把系统分析引入水资源规划，做了某些基本的应用尝试。70年代以后，美国的麻省理工学院、加州大学等许多学校和工程师兵团等工程单位用系统分析方法解决了水资源规划与设计方面的诸多问题。前苏联、加拿大、

6、英、法等国也都先后开始用系统方法分析研究水资源，埃及把系统分析用于灌溉规划。我国早在60年代，水科院水文研究所用系统分析方法对水库的优化调度就进行了研究。到70年代后期，开始广泛应用系统分析方法研究解决水资源问题。模糊数学是从60年代发展起来的一门崭新的数学分枝。自从1970年，Bellman和Zadeh提出模糊决策的概念之后，模糊优化就一直是一个引人注目的研究领域。在这个领域中发展的较为成熟的是模糊线性规划，特别是用以求解模糊线性规划的容差法(ToleranceApproach)，不仅理论上比较完备，在实际模糊决策中也获得了

7、广泛应用。目前，美国、欧洲的许多学者都在从事模糊优化的研究工作。我国科研人员，特别值得一提的是台湾的科研人员也在积极开展这项研究。我国近几年在这方面发展较快，已经把系统分析应用到灌溉排水、地表水和地下水联合调度等方面，并有很多成功的经验。业已证明，系统工程方法和模糊数学理论的融入，是解决灌区用水管理问题十分有效的途径。位山引黄灌区位于山东省西部聊城市，是黄河下游最大的引黄灌区，渠首设计引水能力240m3／s，设计灌溉面积540力I亩。灌区可利用水源主要有降水、黄河水、地下水、地表径流、卫运河等。位山灌区地处山东省沿黄中部地区，

8、且控制面积最大。因此，选择位山引黄灌区进行水资源优化研究，既有代表性，也便于在全省推广扩展。本课题针对目前灌区在水资源开发利用，特别是地下水开采不合理现象，从下述几个方面进行分析论证，以期得出对全省灌区宏观管理具有指导意义的研究成果。1、黄河水和地下水的最优利用量，即在一定的