东风灌区水资源管理信息系统及优化配置的模型-研究

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1、西华大学硕士研究生学位论文§1·2我国农业水资源的现状据统计，我国多年平均年降水总量为61889亿m3，折合年降水深648rrma，只相当于全球陆面平均年降水深的8l％，亚洲陆面平均年降水深的88％N。1997年，水资源开发利用5623亿m3，占水资源总量的19．9％，其中农业用水量占75．5％，城市用水600亿m3(其中生活用水为100亿In3，其余为工业用水)．中国属于贫水国，水资源总量虽占世界总水量的百分之六，但人均资源量排名121位，被列为13个人均水资源最贫乏的国家之一【4】。我国是一个人口众多的农业大国，农业生产的稳定发展对于确保我国社会经济持续发展具有定性的意义。

2、1992年联合国环境与发展大会通过的《21世纪议程》和1994年3月中国政府通过的《中国21世纪议程》，都把农业的可持续发展列为重要内容和优先发展领域。因此，可持续农业将是未来世界农业发展的方向和趋势，开发利用水资源，发展灌溉，对于稳定农业作为国民经济的基础地位具有重要的意义。东风灌区自建成以来，经过多次改造与扩建，年均引水量近50亿立方米，农业灌溉面积291．72万亩，覆盖成都市、眉山市、乐山市的19个县(xE、市)131。按照水利部批准的都江堰灌区的总体规划，农业灌溉将发展到资阳、资中、井研地区，新增灌溉面积88．46万亩。§1·3农业水资源优化配置的研究现状本世纪60年代

3、末，出现了非充分灌溉(UnsulIicientIrrigation)。又称限水灌溉(LimitedIrrigation和腾发量亏缺灌溉EDI)的观点，研究作物水分适度亏缺条件下获得最高产量的灌溉理论和技术。这种观点，在干旱、半干旱地区乃至全球都得到了很快的发展，作物水分生产函数(CropWaterProductionFunctions)是非充分灌溉理论中的一个主要研究内容，用来确定作物产量与水分之间的定量关系。自从1968年JensenM．E提出作物水分关系的乘法模型之后，国外即开始了这方面的试验研究和结合主产的实践研究，许多学者相继提出了一些适合当地的作物水分生产函数，如Bl

4、ank模型、Stewart模型、Singh模型和Rao模型等．国内非充分灌溉研究开始较晚，90年国家行业标准灌溉试验规范中才增加了作物受早试验和灌溉效益试验。在此基础上，国内亦开始了作物水分生产函数方面的研究，根据实验、主7产的实测资料，参考国外提出的各种模型提出了适合当地的作物水分主产函数口一。随着非充分灌溉试验的展开，作物水分主产函数的深入研究和运筹学在水资源领域的应用，国内外相继提出了以作物水分生产函数为基础，应用运筹学的理论和方法进行农业水资源优化分配的理论和方法。国外的，如Juan等人提出的基于作物水分生产函数和灌水均匀性的作物种植结构优化模型(1996)【9】。Ho

5、ok提出的干旱年份应用作物模型进行的灌溉取水量的规划(1994)，Epperson和Hook等人提出的应用动态规划方法改善玉米的灌溉制度策略(1993)等。国内这方面的研究成果也很多，如姚崇仁提出的确定灌区作物种植比的线性规划模型(1989)和缺水灌区作物灌溉定额的确定方法(1989)110]，郭宗楼提出的非线性节水高产优化模型(1994)网和灌溉水资源最优化分配的D卜_DP法(1994)，高正廉提出的冬小麦灌溉方案优化的探讨(1986)赵东辉等人提出的春小麦经济灌溉定额的确定(1993)[11j。国内外这些研究所使用的优化方法有线性规划、非线性规划、动态规划等方法，不仅提出了

6、具体的模型，而且提出了求解模型的方法，为灌区农业水资源优化分配提供了诸多的方法和手段。作物水分生产函数和农业水资源优化分配所涉及的因素众多，既有自然的、社会的因素，又有经济的、环境的因素，而且模型求解计算方法复杂，计算量大，人工难以完成。计算机则具有容量大，计算速度快，能够反复迭代计算的特点，能够很好地解决上述问题。然而，目前水资源决策支持系统的研究多集中于水库的优化调度、河流的洪水调节、流域的水资源分配等涉及宏观大区域的软件【12~14】，应用于局部小区域的软件较少，经文献检索，查到刘维峰的县级灌溉决策系统和杨路华的平原井灌区水资源优化调度决策支持系统两篇论文11习，前者侧重

7、予在调查分析的基础上建立节水灌溉决策支持系统，后者侧重于地下水计算中各参数的推求方法和水量均衡法建立灌溉预报模型．本文的研究侧重于应用充分灌溉原理，以历史数据为基础进行农业水资源的优化分配。§1I4水资源管理信息系统的研究现状及应用自20世纪40年代计算机问世以来，计算机技术以几乎超越了其他任何科学技术的发展速度，在广泛的科技领域内起带动作用，促进了整个科学技术的发展，科学化和现代化的水资源管理方法同样也和计算机技术的应用紧密联系起来。8西华大学硕士研究生学位论文1988年H．U．Khan、