宁夏引黄灌区水资源优化配置研究

【摘要】随着社会经济的快速发展,宁夏引黄灌区水资源的需求量日益增加,供需矛盾越来越突出,水资源短缺已经成了制约引黄灌区社会经济发展的瓶颈；引黄灌区取水总量为65×108m3,其中农业用水占90%,灌溉水利用率仅为40%,农业用水比重偏高,利用效率低。本文针对宁夏引黄灌区水资源短缺与利用效率低并存这一问题,采用模拟与优化相结合的方法,对引黄灌区的水资源优化配置进行了研究。基于GIS和RS等先进工具,建立引黄灌区的SWAT模型,并将此模型应用到灌区水资源管理中；在对引黄灌区水资源条件和开发利用现状调查的基础上,以促进区域社会、经济、环境等综合效益最大为目标,建立了基于可持续发展的区域水资源优化配置模型,利用改进的粒子群算法对该模型求解,确定了不同规划水平年不同降水频率下水资源优化配置方案。为宁夏引黄灌区水资源的管理提供理论依据。主要研究成果如下：(1)通过调查研究宁夏引黄灌区的自然地理概况、社会经济概况以及水资源开发利用现状,从而找出引黄灌区水资源开发利用过程中所存在的问题。(2)基于SWAT模型构建引黄灌区分布式水文模型,利用引黄灌区1990-2012年的气象、水文等资料进行模拟,以相对误差、相关系数和纳什效率系数3个指标为标准,以2000-2006年实测月径流量和输沙量对模型的敏感参数进行率定,并以2007-2011年的实测月径流量和输沙量对模型进行验证。研究结果表明,两个站点的模拟结果基本满足模型评价要求,说明SWAT模型适用于引黄灌区的径流和泥沙负荷模拟,可以为引黄灌区的水资源管理提供决策依据。(3)运用SWAT模型对引黄灌区气候变化和土地利用变化情景下径流的可能变化情况进行了分析,得出降水和气温的变化对径流的影响程度；引黄灌区不同土地利用类型产流量的排序为耕地>林地>草地。(4)以2009年为现状水平年,在考虑节水措施的基础上,对规划水平年2015年和2025年引黄灌区的经济社会发展进行预测,利用定额法预测引黄灌区规划水平年农业、工业、生活和生态需水量。用已建立的引黄灌区SWAT模型对径流量进行预测,从而预测不同规划水平年的可供水量,进而对引黄灌区不同规划水平年的水量进行供需平衡分析。(5)根据水资源优化配置的理论与原则,以经济、社会和环境的综合效益最大为目标,建立宁夏引黄灌区水资源优化配置模型,确定模型的相关参数后,利用改进的粒子群算法对该多目标配置模型求解,从而得到2015,2025两个规划水平年50%,75%,90%三个降水频率下优化配置结果。并对优化配置结果分析,从而对宁夏引黄灌区水资源的管理提出对策和建议。
【作者】王战平；
【导师】田军仓；
【作者基本信息】宁夏大学，水利水电工程，2014，博士
【关键词】引黄灌区；水资源优化配置；粒子群算法；SWAT模型；节水灌溉；

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