灌区多水源复合系统水资源优化配置研究

发布时间：2020-08-26 10:43

【摘要】：水资源是人类活动的基础性资源,随着社会经济的迅速发展,层出不穷的水资源问题相继出现,致使水资源的供应与需求的关系产生了严重的不平衡,如何对这种供应与需求的不平衡进行协调,提高水资源的有效利用率,保障水资源得到妥善合理的利用,对于水资源领域来说是一个热门的研究课题。以往研究重点多集中在城市,针对灌区水资源的配置进行的研究很少,农业部门可被看作是水资源利用最大的部门,而灌区则是农业部门水资源利用主要个体,针对灌区灌溉水资源的优化配置必定是解决水资源短缺、缓解用水压力的重要途径。本文针对黑龙江省典型灌区多水源系统中存在的多重不确定性及动态复杂性,耦合多种不确定性优化技术,解决不确定条件下,灌区水资源在作物生育阶段期间的调配问题。具体研究内容为:(1)综合分析多阶段随机规划方法和区间规划方法的优势,构建模型,本文在区间多阶段随机规划模型中引入作物水分敏感指数权重系数,对传统的区间多阶段随机规划模型进行改进,将改进后的模型应用于黑龙江省和平灌区,用于解决灌区多水源复合系统中,作物生育阶段间的水资源调配问题。(2)针对区间多阶段随机规划模型应用的局限性,在此模型的基础上,结合鲁棒优化的方法,在模型中引入风险决策,建立区间多阶段随机鲁棒优化模型,将模型应用于灌区水资源管理中,并对模型产生的结果进行对比分析。结果表明:第一,区间多阶段随机规划模型能够有效的处理灌区多水源系统的多重不确定性及配水过程中系统的动态复杂性。在不同来水情境下,管理者可根据各个生育阶段水分敏感指数权重系数,判断需水敏感程度,在减少灌溉水量与增加外调水之间进行权衡,可以提高水资源的有效利用率,在作物生育阶段间及作物不同生育阶段内完成水资源动态优化配水。第二,区间多阶段随机鲁棒优化模型,在模型中引入了风险决策问题,随着鲁棒系数的增加,模型求解的可行性增强,该模型不但能够解决灌区多水源灌溉系统的不确定性及动态复杂性,还能对系统的稳定性进行权衡,增强系统的稳定性及模型求解的可行性。总之,将传统的区间多阶段随机规划模型与水分生产函数进行耦合,使传统模型得到改进,从而使得改进后的模型更加适用于作物不同生育阶段之间的水资源优化配置,并通过与鲁棒优化理论相耦合,弥补了模型存在的风险缺陷,增强了系统的稳定性及模型解的可行性,生成更加稳定的水资源分配方案,有利于管理者在灌区多水源复合系统水资源配置决策中,充分、有效的权衡系统风险、系统的稳定性及灌区灌溉净效益三者之间的联系,对提高灌区灌溉水分利用率、保证水资源可持续利用具有一定的参考价值。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S274

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本文编号：2805072