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水资源是人类生存发展的物质基础,是可持续发展的重要保障。当今水资源供给与需求之间形成了尖锐矛盾,使社会经济以及生态环境系统受到了严重威胁,并已成为人类社会发展的制约因素。特别是在农业用水当中,在灌溉水资源有限的情况下,如何对灌区现有水资源进行合理的优化调配,获得灌溉最大的效益受到人们普遍关注。因此,作为解决水资源问题的最重要手段,水资源优化调配的研究具有重要的理论意义和实用价值。 本文以环境友好作为水资源优化调配的指导思想,在总结分析当前国内外水资源优化调度研究现状的基础上,以人民胜利渠灌区水资源优化调配为例,基于多目标优化技术,应用引力搜索算法求解灌区多水源优化调配模型,实现多水源在各调配单元、各用水部门之间,以及农田灌溉用水在灌区农作物各生育阶段之间的优化调配,为灌区水资源合理利用提供了决策依据。主要的研究内容如下: (1)根据人民胜利渠灌区灌排渠道、取用水工程、水资源传输系统特征、供需水区划等,对灌区水资源系统进行了合理的概化,划分了灌区水资源优化调配单元。 (2)基于灌区水循环转化过程,通过对灌区灌溉多水源可利用量研究方法的合理性分析,在阐明灌区灌溉水资源可利用量内涵的基础上,采用定性与定量相结合、水量与水质相结合的研究方法,建立了灌区多水源可利用量计算模型,考虑各种水源的时空分布特点以及灌区内实际用水结构与生态环境用水需求,计算灌区各调配单元内各灌溉水源可利用量。 (3)根据不同用水户对水资源需求的特点,建立了基于用水定额法的生活、工业及生态需水量预测模型,通过建立作物产量与耗水量之间的函数关系,建立了基于作物水分生产函数预测农业需水量预测模型;根据人民胜利渠灌区水资源优化调配单元划分结果,预测了不同单元生活、工业、农业和生态环境需水量。 (4)分析了环境友好灌区的内涵和表征指标,提出了环境友好的灌区多水资源优化调配基本原则,建立了以整个灌区水源供水综合效益最大以及灌区的作物产量最大、灌排系统年运行费用最小、土壤含盐量最小和地下水矿化度最低为目标函数,以水资源可利用量、需水量、地下水控制性水位为约束条件的灌区多水源多目标的优化调配模型。 (5)根据人民胜利渠灌区的水资源开发利用及生态环境问题,建立以用水户缺水量最小、产量最大、包气带含盐量为目标函数的灌区多水源优化调配模型,通过matlab编程,利用引力搜索算法进行优化求解,得到人民胜利渠灌区不同水平年各子灌区各部门的配水方案。