关中地区水土资源承载力复合指标体系及综合评价

针对现有一些承载力研究仅考虑水资源或土地资源的片面性和单一性问题,对指标体系进行完善,构建包括水资源、土地资源、科技功效、社会、经济及生态环境6个子系统共20个评价指标的水土资源复合承载系统的评价指标体系,采用改进模糊综合评价模型对关中地区水土资源承载力进行评价。在权重确定中,用基于模糊集决策理论的主观权重对熵权进行修正,提高了权重的可靠性。在改进模糊综合评价模型中,引入有效度指标,判断传统模糊综合评价结果的有效性,并对失效样本用基于贴近度的择近原则重新评价,提高了评价结果的可信度。评价结果表明:关中水土资源承载水平除咸阳为Ⅱ级,处于临近超载状态外,其他地市均在Ⅲ级左右,处于基本平衡状态。水土资源承载状态从优到劣依次为宝鸡、西安、铜川、渭南、咸阳。未来宝鸡、咸阳、渭南的水土资源承载力会有所提高,铜川则刚好相反,西安水土资源承载状态在2015年有所改善,但在2025年略微下降。

石羊河流域水资源承载力研究

根据水资源承载力的影响因素,在考虑基本生态耗水、人均生活耗水、人均粮食耗水和人均GDP耗水前提下,建立水资源承载力定量计算模型,采用不同生活水平和规划水平两种方案研究了石羊河流域水资源承载力。结果表明:在同一水平年,随人们生活水平的提高石羊河流域可承载人口呈下降趋势,相对承载指数近乎呈直线上升趋势;在同一生活水平下,石羊河流域水资源可承载人口呈增长趋势,相对承载指数呈下降趋势;在规划水平下,2010年和2020年流域相对承载指数分别为0.90和0.97,流域能够承载规划的人口和经济规模。

基于水资源高效利用的农业种植结构及灌溉制度优化——以民勤灌区为例

在非充分灌溉条件下,为解决灌区内作物之间和单作物生育期内不同生育阶段的灌水配置问题,依据大系统递阶分析原理,建立了一个能同时优化作物灌溉制度、种植结构和灌溉定额的双层模型。模型第一层以作物相对产量最大为目标,采用动态规划,优化了作物灌溉制度;第二层以灌区内农业净效益最大为目标,采用非线性优化,优化了作物种植结构和灌溉定额。该模型应用范围较广,既能为政府部门提供宏观决策,又能为农民提供具体的灌水办法。以民勤灌区为例,优化结果表明,在75%保证率下比现状节水1.29亿m3,农业生产总值和净效益分别增加5.99,4.25亿元。

黄土高原典型沟壑区水资源承载力分析与预测

针对黄土高原沟壑区水资源短缺已成为制约社会经济发展的瓶颈问题,以长武县为例,基于简化多目标模型构建了水资源承载力定量计算模型,并应用于黄土高原沟壑区水资源承载力研究中。结果表明,评价与预测水资源的承载力为区域可持续发展提供了依据。

基于改进SPA的关中地区水土资源承载力综合评价

针对水土资源承载系统的不确定性,在了解集对分析原理的基础上,利用原创联系度的可展性对其进行改进,将三级评判扩展到五级评判,进而建立基于改进SPA的水土资源承载力综合评价模型,并用该方法对关中地区影响水土资源承载力的20项指标进行评价,得到关中地区各地市水土资源承载等级。在综合评价中,用主客观权重相结合的方法确定权重以提高权重的可靠性,为了验证改进SPA的合理性,将其评价结果与改进模糊综合评价结果进行比较,结果表明:①关中地区除咸阳和渭南2008年水土资源承载等级为Ⅱ级外,其他地市均为Ⅲ级,承载基本平衡;②在水土资源承载力评价中,用集对势区间定位或同一度判定样本等级均具有可行性和合理性,改进SPA评价结果准确可靠、合理直观,能更细致地描述样本承载水平,为水土资源承载力研究提供了一种科学合理且简单实用的评价方法。

基于水资源转化模拟的石羊河流域水资源优化配置

流域水循环过程是水资源合理配置对象依存和演化的基础。针对内陆河流域水资源多次转化多次利用的特点,建立以水资源转化过程为基础的流域水资源优化配置模型。按水力联系将内陆河流域系统分为独立的子系统。按水资源转化特点和用水格局将各独立水系统分渠灌区、井灌区和渠井混灌区三个一级计算单元,每个一级计算单元由若干灌区(二级计算单元)组成。运用水均衡模型和BP人工神经网络模型模拟一级计算单元间的水资源转化过程,分别模拟井灌区和渠井混灌区的来水量。建立一级计算单元和二级计算单元两层水资源优化模型,分别以灌溉用水效益最大和公平用水为配置目标。将一级计算单元的优化模型耦合到水资源转化模拟模型中。凉州区配置水量10.68×108 m3,金川区为2.63×108 m3,流域农业灌溉用水16.64×108 m3,占总毛用水量的75%,相比现状有大幅下降。分别采用模拟寻优和遗传算法求解两层优化模型,将水量分配到灌区,进而分配到行政区,实现水资源的流域配置和行政区配置的统一,便于水资源统一管理。