供需双侧调控下水稻灌区水-能源-粮食系统耦合协调评价与优化研究

对于水资源主要消耗用户和粮食重要生产基地的大型灌区,进行供需双侧调控是缓解灌区水资源供需矛盾、提高区域高质量可持续发展的重要途径之一。为了揭示灌区水-能源-粮食复杂的协调关系,针对性地开展系统优化调控。首先基于系统评价理论构建大型灌区水-能源-粮食系统耦合协调度评价模型,再基于灌区水资源系统模拟模型,以灌区水-能源-粮食耦合协调度最大为目标,以灌区主要作物水稻种植比例、水库分级分期旱限水位、水稻需水关键期限制供水比例作为优化调控变量,结合加速遗传算法,开展基于水资源供需双侧优化调控的灌区水-能源-粮食系统耦合协调评价与优化调控研究。杭埠河灌区应用结果显示:优化调控确定的灌区水稻种植比例、水库分级分期旱限水位、水稻需水关键期限供比例,相较于灌区运行现状能提高水-能源-粮食系统耦合协调水平,双季稻种植面积一定程度恢复使粮食产量明显提高,优化的水库旱限水位及水稻需水关键期水库限供比例,可在提升灌区干旱年份水资源利用效率的同时,较好地降低粮食作物因旱减产损失。可见,开展灌区供需双侧优化调控能显著提高灌区水-能源-粮食系统耦合协调性和适配性,可为提高水资源利用效率、布局主要粮食作物生产以及落实灌区水利高质量发展实施途径提供参考。

桦川县地下水压采实践与探讨

地下水资源是供水水源中的重要组成部分,支撑着社会各行各业的发展,是极为重要的自然资源。在地下水开采中佳木斯市桦川县属于严重超载地区,通过收集分析黑龙江省佳木斯市桦川县2015—2020年水资源数据,合理调整产业用水结构,从农业、工业、居民生活、加大非常规水源利用等方面采取措施对桦川县实施地下水压采,从而减少地下水资源的开发利用量。

不同灌水下限和追肥时间对冬小麦的影响分析

通过开展冬小麦坑测灌溉试验,设置不同灌水下限及不同追肥时间,分析对冬小麦需水量、株高及产量的影响。结果表明:不同的灌水下限对冬小麦需水量、株高及产量影响显著,不同的追肥时间对冬小麦需水量、株高及产量影响不显著,拔节期追肥会增加冬小麦需水量,略提高冬小麦产量。本试验研究成果可为冬小麦高效水肥管理及农业用水定额修订提供技术参考。

农业灌溉水价对农户用水量影响的经济分析

本文目标是定量评估农业灌溉水价对农户用水量的影响。以往研究只考虑灌溉水价对于农户某种节水行为的影响,本文充分考虑在不同的价格水平阶段,农户会在多种节水行为中进行选择,引起用水需求弹性变化,并改变用水量,从而更全面更真实地反应价格水平与农户用水量之间的关系。在农村水价市场健全以及农户理性经济人假设前提下,本文通过建立局部均衡模型进行费用效益分析,研究农户节水行为随着价格水平而发生的变化,并在此基础上构建水价与节水量的关系。本文还结合实证研究的方法,以黑龙江省境内某农场为研究对象,开展实证分析。研究表明,在案例地区,当灌溉水价达到0.04元/m3的时候,水价具备了发挥作用的条件;水价在0.04-0.065元/m3之间的时候,农户开始减少灌溉用水,节水量为135-203 m3/hm2;水价在0.065-0.08元/m3之间的时候,农户开始采用当地的浅湿灌溉的节水技术,节水量为1 400 m3/hm2;水价在0.08-0.1元/m3之间的时候,农户开始采用地下水,节水量为1 400-6 309 m3/hm2;当水价高于0.1元/m3时,农户有水改旱的倾向,节水量为6 390-14 000 m3/hm2。本文所建立的分析方法和框架,不仅适用于案例地区,也为其他灌区的水价和用水量关系研究以及政策制定提供借鉴。

基于二元极限理论的流域洪水资源利用现状与潜力分析

为协调流域洪水资源利用与洪水资源调控利用能力和下游生态需水量两个约束之间的关系,在现有研究的基础上,进一步提出基于二元极限理论的流域洪水资源利用现状与潜力分析方法:1)认为洪水资源可利用量是洪水资源调控利用能力和下游生态需水量的函数;2)认为洪水资源利用潜力也是洪水资源调控利用能力和下游生态需水量的函数。对其概念和方法进行阐述,并通过二元极限理论分析两个因变量和两个自变量之间的关系。以淮河流域吴家渡水文站以上区域为例计算相关指标,结果表明:19562016年区域平均洪水资源利用率为24.7%,利用率波动幅度较大,但是随着时间的发展,整体趋势在不断提高。平均现状可利用量和理论可利用量分别为72.4×108 m3和183.53×108 m3,平均现状利用潜力和理论利用潜力分别为34.76×108 m3和145.89×108 m3。说明吴家渡以上区域,现状条件下存在大量洪水资源待开发利用,理论条件下更多。洪水资源调控利用能力每增加20×108 m3,洪水资源可利用量增加15×108 m3,利用潜力增加16×108 m3;下游生态需水量每增加20×108 m3,洪水资源可利用量减少5×108 m3,利用潜力减少3×108 m3。说明洪水资源可利用量和利用潜力主要受洪水资源调控利用能力约束,提高调控利用能力是提高该区域洪水资源利用水平的关键。通过二元极限理论分析流域洪水资源利用现状和利用潜力,可以为洪水研究和流域管理提供参考。

限额灌溉技术的发展现状与重点研究方向

面对日益严峻的水资源形势,阐述了限额灌溉技术的概念及当前发展限额灌溉技术的重要意义,在对限额灌溉技术国内外研究现状总结分析的基础上,提出了限额灌溉技术未来亟待加强研究的相关内容。

供水管网中节点流量随机性的影响分析

供水管网中节点流量是一个随机变量。首先利用网络矩阵的理论求出了节点压力和管段流量对节点流量的偏导数矩阵。基于正态分布研究了由于节点流量的随机性所导致的节点压力和管段流量的随机性问题,利用概率论的理论求出了节点压力和管段流量的概率密度分布、均值、方差及置信区间。最后以实例说明了节点流量的随机性对管段流量和节点压力的影响。结果表明,节点流量的随机性变化对管网中的节点压力和管段流量有显著影响。

基于需求侧变动的水库供水限制库容预测方法

针对持续干旱状态下水库来水量急剧减少的情况,基于城镇供水中需求侧动态变动的特点,提出水库水源可供水天数预测方法,以及不同干旱程度下的水库蓄水库容(水位)计算方法,为各级防汛抗旱机构和供水主管部门制订抗旱供水应急预案提供判别指标及相应的计算方法。

基于纳污总量控制的流域需水管理思路

《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》从用水总量控制、水功能区限制纳污、用水效率控制三方面提出了水资源管理的控制红线和实践操作指标。采用"从后向前"的思路,针对水质型缺水问题严重的地区,提出通过纳污总量控制研究需水阈值的工作思路,并提出根据需水阈值实现用水总量控制指标的管理方法,为流域落实最严格水资源管理制度提供参考。

基于改进型极限学习机的新疆库尔勒市城市需水量预测

城市需水量系统具有大惯性、强耦合、非线性等特性,采用机理分析法,难以建立其准确的数学模型,导致预测效果差。鉴于此,该文将基于正交基函数的改进型极限学习机对城市需水量因子进行辨识,并利用经验模态分解方法确定网络隐含层节点数,建立了库尔勒市城市需水量预测模型。结果表明:模型有效性为0.9714,实测值与预测值的拟合关系比较理想,说明基于正交基函数的改进型极限学习机对城市需水量进行系统辨识是可行的。

新疆阿克陶县水资源需求分析与总量控制研究

阿克陶县作为国家深度贫困县,为保证未来可持续、和谐发展,针对阿克陶县水资源条件和未来社会经济发展趋势,对不同水平年的需水量进行了预测分析,根据可供水量及3条红线总量控制指标和供需平衡进行了分析,为实现阿克陶县可持续发展和生态环境提供了参考。

章水(南康市城区段)旱限水位分析确定

本文以国家防汛抗旱总指挥部、水利部水文局旱限水位确定办法作为标准,对赣江上游一级支流章水中游(南康市城区段)旱限水位作出分析,根据当地实际用水需求及来水量,最终确定该水位值,该水位设置合理,能满足日常用水需求,可作为今后干旱发生时启动干旱应急响应提供基本依据.