石羊河流域灌区水资源管理与决策模型研究

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1、分类号：单位代码：密级：公开学号：学位论文石羊河流域灌区水资源管理与决策模型研究研究生张刘东指导教师郭萍教授申请学位门类级别工学博士专业名水文学及水资源研究方水资源高效利用与管理所在学水利与土木工程学院二〇一五年五月本研究得到国家自然基金面上项目基于多重不确定性的优化方法及在水资源规划中的应用项目编号：、基于不确定条件下水资源承载力的经济发展规划风险分析的资助。独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中已经注明引用和致谢的内容外，论文中不包含本人和

2、其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：时间：年月厂曰关于论文使用授权的说明本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定。本人同意中国农业大学有权保存及向国家有关部门和机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人同意中国农业大学将本学位论文的全部或部分内容授权汇编录入《中国博士学位论文全文数据库》或《中国优秀硕士学位论文全文数据库》

3、进行出版，并享受相关权益。保密的学位论文在解密后应遵守此协议）学位论文作者签名：、时间：年月入日导师签名：时间：年名月日中农业人学博士学位论文摘要摘要石羊河流域是我国西北干旱地区水资源幵发利用程度高，水资源配置管理问题比较突出的区域，研究该区域内水文循环和水资源转化过程对干旱地区有限水资源的合理利用和优化配置具有重要的现实意义。同时，水资源系统是一个复杂的不确定性系统，在水资源系统优化过程中的因素和参数随着气候变化、水资源量、农业生产水平和管理水平的变化等不确定性条件而改变。本文以石羊河中游武威盆地为研究对象

4、，结合不确定的参数和变量的分析方法，进行研宄区域内的不确定性条件下的水资源转化关系理论和模拟优化模型研宄，构建亏缺灌溉管理、作物面积配置、地下水地表水转化、水库实时操作、区域灌溉面积优化和水资源配置等水资源优化和模拟相关过程模型，主要研究内容和结果如下：构建亏缺灌溉条件下的作物面积管理区间参数模糊优化模型，并将该模型应用于石羊河流域河水灌区和井水灌区，该模型研宄有限的水资源条件下的三个灌区的亏缺灌溉面积分配比例和亏缺灌溉管理。由于河流流量、系统费用、相应效益的时空变异，农业灌溉系统通常存在一定的不确定性，为表

5、征这些不确定特征，在确定性的优化模型中引入区间参数和模糊优化方法，根据不同的流量情景检验模型的优化，采用不同的模糊水平来反映决策者不同主观判断情况下的决策以及对系统效益的影响。不确定的优化模型结果比传统的确定性优化为当地的灌溉系统管理提供更好的指导。构建基于不确定条件下的地表水地下水联合运用、分月水库实时优化操作、多作物亏缺灌溉、水资源优化配置及转化过程管理模型，模型的优化和管理决策在灌溉区域的产量效益最大的同时，保证下游有足够的基本生产和生活需水要求。由于水资源总量不足，模型采用分阶段的水分生产函数来计算亏

6、缺灌溉管理。模型反映干旱内陆河区域水资源重复利用和多次转化的特征，能够体现区域的水文循环和水资源转化过程。该模型应用于石羊河流域武威盆地的水资源优化管理，采用模糊概率来表征水库管理中的不确定性，采用决策者的机会约束参数来表示不确定性，方法用来分析不确定模型，不确定模型的优化结果包括水库的实时操作，亏缺灌溉的管理和水资源的配置策略，不确定分析策略可以为水库管理提供风险分析。构建该区域的水资源配置模拟模型，采用基于水平衡的地表水和地下水计算模型来计算区域水资源转化过程中的数量平衡关系，采用模型来估算在不同的水资源

7、配置情景下，地表土壤区域储水量的变化过程，计算地表区域的蒸散发量和地下水的补给量，同时研宄区域各部分的水资源消耗和蓄变关系，进行区域内地表水和地下水联合运用情况下的水资源利用和转化研究，分析不同情景下的水资源配置策略。在结合石羊河流域重点治理规划中灌溉面积减少的要求，参考规划关于下游余水量的目标，地表水和地下水取水目标等规划要求，构建基于模型和模型的区域水资源优化模型，进行区域内灌溉面积的优化管理和分月灌溉水量的优化研究，建立区域灌溉面积优化和分阶段水资源配置策略，达到有限水资源约束条件下的基于灌区人口权重的

8、最优配置，为研宄区域灌溉面积优化管理和水资源配置过程的规划提供指导。关键词：不确定性，水资源优化，亏缺灌溉，水资源转化模拟模型中国农业大学博士学位论文，，，，中国农业大学博士学位论文中国农业大学博士学位论文目录目录第一章绪论研究背景与意义国内外研究现状研究目标与研究内容研究方法与技术路线第二章研究区概况研宄区域概况水资源开发及利用状况研宄区域的选择第三章模糊区间不确定条件下的亏缺灌溉优化模型弓丨言不