关中灌区水资源合理调配研究
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摘要
本论文主要针对关中灌区面临的各种水资源问题，如水资源匮乏，水资源调蓄能力差，供水保证率低以及旱灾频繁出现等特点，对关中灌区主要水源工程实行联网调水。由于系统复杂，避开以往常用的优化模型，建立模拟调度模型。通过模拟实际计算，得到不同规划水平年2005、2015年在50％、75％以及95％的情况下单灌区调度和联网调水的结果，以期实现对水资源的合理调配。论文取得的主要成果如下：
(1)水文干旱的简要分析。根据研究的需要，对水文干旱年进行界定，同时界定关中九大灌区的范围。
(2)关中灌区水资源供需分析计算。针对不同干旱年份对关中灌区地表水及地下水资源量进行估算，对关中灌区用水量进行预测或制定。
(3)划分关中灌区递阶模拟系统。根据关中灌区的实际情况以及研究的需要，基于大系统分解理论，将关中灌区划分为四级子系统，对其采用模拟方法进行系统求解。
(4)水资源模拟调配模型的建立和求解。关中西部灌区采用1974年—2001年的主要水源工程来水量资料，在分析资料的基础上，以缺水量最小建立目标函数，利用模拟方法计算各子系统的用水、配水情况，采用DELPHI 6.0编制模拟调度程序，得出灌区联合调水后的缺水情况。
(5)重点分析了西部灌区的计算结果。西部灌区采用三种方案进行对比分析，为单灌区调度、打折方案以及改变供水次序方案，并分别对比了三种方案中缺水量的减少和灌溉保证率的提高等，尤其针对缺水严重的羊毛湾灌区和宝鸡峡塬下灌区进行重点分析。
Aiming at the main water resources problems of GuanZhong irrigation area, such as water resources scarcity, operation ability worse, water supply guarantee ratio low and drought high frequency, combining with the main water conservancy of GuanZhong irrigation area to operate and distribute water resources. Because of complex system, so building simulation module to resolve system. Gaining single and joint irrigation areas operation results in different level year and different frequency, so as to realize rational distributing water resources. The main results as follows:
(1) Analysis on hydrology aridity. Confirming the concept of hydrology aridity and the scope of GuanZhong irrigation areas.
(2) Analysis on water resources supplies and requirement of GuanZhong irrigation area. Estimating surface water and ground water quantities of GuanZhong irrigation area in different aridity year, forecasting using water quantities.
(3) Based on the big system decompounding theory, marking step-up stimulation system of GuanZhong irrigation area into four classes' sub-systems, adopting stimulation method to resolve model.
(4) Building and resolving water resources stimulation model. Based on analysis runoff data of 1974-2001 and using water data, adopting the minimum water shortage as object function, adopting DELPHI 6.0 to programme, gained distributing water and water shortage results.
(5) Analysis on calculation results of GuanZhong west irrigation areas. Compared water shortage decreasing and irrigation guarantee ratio increasing with three different projects such as single irrigation area operation, discount project and change water supply sequence, especially for Yang_MaoWan and Bao_JiXia II irrigation areas.
(1)水文干旱的简要分析。根据研究的需要，对水文干旱年进行界定，同时界定关中九大灌区的范围。
(2)关中灌区水资源供需分析计算。针对不同干旱年份对关中灌区地表水及地下水资源量进行估算，对关中灌区用水量进行预测或制定。
(3)划分关中灌区递阶模拟系统。根据关中灌区的实际情况以及研究的需要，基于大系统分解理论，将关中灌区划分为四级子系统，对其采用模拟方法进行系统求解。
(4)水资源模拟调配模型的建立和求解。关中西部灌区采用1974年—2001年的主要水源工程来水量资料，在分析资料的基础上，以缺水量最小建立目标函数，利用模拟方法计算各子系统的用水、配水情况，采用DELPHI 6.0编制模拟调度程序，得出灌区联合调水后的缺水情况。
(5)重点分析了西部灌区的计算结果。西部灌区采用三种方案进行对比分析，为单灌区调度、打折方案以及改变供水次序方案，并分别对比了三种方案中缺水量的减少和灌溉保证率的提高等，尤其针对缺水严重的羊毛湾灌区和宝鸡峡塬下灌区进行重点分析。
Aiming at the main water resources problems of GuanZhong irrigation area, such as water resources scarcity, operation ability worse, water supply guarantee ratio low and drought high frequency, combining with the main water conservancy of GuanZhong irrigation area to operate and distribute water resources. Because of complex system, so building simulation module to resolve system. Gaining single and joint irrigation areas operation results in different level year and different frequency, so as to realize rational distributing water resources. The main results as follows:
(1) Analysis on hydrology aridity. Confirming the concept of hydrology aridity and the scope of GuanZhong irrigation areas.
(2) Analysis on water resources supplies and requirement of GuanZhong irrigation area. Estimating surface water and ground water quantities of GuanZhong irrigation area in different aridity year, forecasting using water quantities.
(3) Based on the big system decompounding theory, marking step-up stimulation system of GuanZhong irrigation area into four classes' sub-systems, adopting stimulation method to resolve model.
(4) Building and resolving water resources stimulation model. Based on analysis runoff data of 1974-2001 and using water data, adopting the minimum water shortage as object function, adopting DELPHI 6.0 to programme, gained distributing water and water shortage results.
(5) Analysis on calculation results of GuanZhong west irrigation areas. Compared water shortage decreasing and irrigation guarantee ratio increasing with three different projects such as single irrigation area operation, discount project and change water supply sequence, especially for Yang_MaoWan and Bao_JiXia II irrigation areas.
引文
【1】陕西省宝鸡峡灌区解决缺水问题的方案研究．陕西省水利电力勘测设计研究院，西安理工大学水利水电学院，陕西省宝鸡峡引渭灌溉管理局，2001(3)．
【2】陕西省大型灌区续建配套与节水改造规划．水力部陕西水利电力勘测设计研究院．2000(4)．
【3】国家防汛抗旱总指挥部办公室，水力部南京水文水资源研究所．中国水旱灾害．中国水利电力出版社，1997(12)．
【4】黄永基，马滇珍．区域水资源供需分析方法．河海大学出版社．1990(10)
【5】贾大林．21世纪中国粮食安全和对水需求与对策．中国农村水利水电．1999(3)．
【6】Zhao Xinhua, Tian Yimei, Chen Chunfang. Research on Municipal Water Demands Forecast. Transactions of Tianjin University. Vol.7 No. 1 2001. Mar
【7】Wuhongzhong. Nonlinear Programming Application ita Compensating Runoff Regulation of a Hydropower System. International Journal Hydroelectricity Energy. 1994.Jun
【8】张伯礼，刘凤琴．宝鸡峡灌区水量调配与管理．中国农村水利水电．1999(1)．
【9】胡和平，雷志栋，杨诗秀．农业水资源的高效利用与可持续发展．中国农村水利水电．1999(1)．
【10】施炯林．农作物灌溉定额与产量的优化模型及其求解方法．中国农村水利水电．1999(3)．
【11】姜文来．21世纪中国水资源安全战略研究．中国水资源论坛．
【12】吴景社，李英能．我国21世纪农业用水危机与节水农业．农业工程学报．1998(3)．
【13】Willa, W-G.Yeh. Reservoir management and operation modes a state-of-the-at review. Water Resources, 1985,21(2)
【14】彭新育，王力．农业水资源的空间配置研究．自然资源学报．1998(3)．
【15】李原园，张国良等．关于21世纪初叶治水思路思考．中国水情分析研究报告．2000(3)．
【16】Qingfu Liang, A comparison of two methods for multiobjective optimization for reservoir operation, Water Resources Bulletin, 32(2)
【17】水规总院水利规划与战略研究中心．面向可持续发展的西北水利发展战略．中国水情分析研究报告．2000(4)．
【18】曾肇京，石海峰．中国水资源利用发展趋势合理性分析．中国水情分析研究报告．2000(14)．
【19】王志民．解决海河流域缺水问题的思考．中国水情分析研究报告．31，2000．
【20】王宏硕．在华北地区全面实施节水灌溉．中国水情分析研究报告．2001(1)．
【21】陈敏建，梁瑞驹，刘玉龙．我国二十一世纪的水和粮食问题．水利学报．1999(1)．
【22】中国可持续发展水资源战略研究综合报告．中国水利网．http://www.hwcc.com.cn.
【23】冯平，朱元牲．供水系统水文干旱的识别．水利学报．1997(11)．
【24】Dracup, J.A., Drought Monitoring. Stochastic Hydraulics. Vol. 5, No. 4,1991.
【25】Linsley, R.K., Hydrology for Engineering. 3ndedn. Mc. Graw-Hill, New York, pp. 374-375.
【26】Newson, Malcoln David, Land, Water and Development: River Basin Systems and Their Sustainable Management. London: Routledge, 1992
【27】2000年中国水资源公报. http://www.mwr.gov.cn/gonggao/szygb.htm.
【28】汪恕诚．水环境承载能力分析与调控．在中国水利学会成立70周年大会上的学术报告．
【29】索丽生．我国可持续发展水资源战略．中国科协2001年学术年会特邀报告．
【30】汪恕诚．发展先进生产力 探索治水新思路．http://www.mwr.gov.cn/tbtj/0807.htm．
【31】谭徐明．近500年北方地区持续严重干旱及趋势分析．http://www.chinawater.net.cn/CWSnet/jzzhxin/2001-lwxj/27.html.
【32】成福云．尊重自然规律 减轻水旱灾害．
【33】韩凤霞，邢大韦．陕西省渭河流域干旱水文研究．水文，1995(6)．
【34】S.Vvedula, An integrated model for optimal reservoir operation for irrigation of multiple crops, Water Resources Research, 32 (4)
【35】Biswas. A.K.ec al, Water for Sustainable Development in the 21st Century, Oxford University Press, 1993
【36】Molden D, Sakthivadivel A. Water Accounting to Assess Use and Productivity of Water [J]. Water resources Development, 15(1&2), 1999:55～71
【37】马斌，汪妮，罗伊辰．宝鸡峡灌区多水库联合调节．陕西水力发电，16(2)，2000．
【38】王蕊莲．宝鸡峡灌区灌溉用水量与降水量的相关分析．防渗技术，7(3)，2001．
【39】高新科等．宝鸡峡灌区水库群优化运行模型的研究．14(2)，1995．
【40】马斌，解建仓，汪妮等．宝鸡峡灌区综合利用水源工程的效益评价．西北农林科技大学学报(自然科学版)，29(4)，2001．
【41】孙东智．宝鸡峡水库运行方式研究．西北水资源与水工程，11(4)，2000．
【42】Illic M, Galiana F, Fink L. Power Systems Restructuring, Engineering and Economics [M]. KAP, 1998
【43】H.Raman and V.Chandramouli. Deriving a General Operating Policy for Reservoirs Using. Journal of Water Resources Planning and Management. 1996.May
【44】孙雪涛．当前我国灌区节水改造的问题与对策．中国工程科学，4(9)，2002．
【45】赵建世，王忠静，翁文斌．干旱半干旱地区的灌溉供水评价方法初探．水科学进展，13(2)，2002．
【46】王在阳，张伯礼．关中地区粮食作物灌溉需水量的探讨．水利水电技术，31(9)，2000．
【47】Braden J B, Ierland. E C.van. Balancing: The Economic Approach to Sustainable Water Management. Water Science Technical, 39(5), 1999: 17～23
【48】Chen Senlin, Wan Biao, Ai Xueshan, Wang Fang. General Flood Control Compensative Operating Model for Reservoir Group. International Journal Hydroelectric Energy. 2001.Dec
【49】杜建．关中东部灌区粮棉生产效益的调查研究．中国棉花，29(9)，2002．
【50】王增发，焦百忍．关中灌区工程老化损坏状况及解决途径．农田水利与小水电，(11)，2001．
【51】魏晓姝，赵颖娣．关中灌区农业水资源调控问题研究．干旱地区农业研究，18(3)，2000．
【52】蒋晓辉，黄强．关中水资源与社会经济、环境协调发展模式的研究．中国农村水利水电，(1)2001．
【53】崔远来，李远华等．黄河流域典型灌区灌溉节水管理模型研究．中国农村水利水电，(4)2002．
【54】Zhang Jinqian. Hydropower Resources in China. Electricity. 2001 No. 1
【55】Yuan Peng, Wang Wensheng, Ding Jing. Analysis in statistical Properties of Maximum Annual Water Levels of Reservoirs in China. International Journal Hydroelectricity Energy. 2002.Mar
【56】乔晓英，王文科．基于GIS的冯家山灌区地质环境评价研究．西安工程学院学报，24(1)，2002．
【57】Lan Yongchao, Kang Er-si, Ma Quanjie, Yang Wenhua, Yao Zhizong. Runoff Forecast Model for Inflow to the Longyangxia Reservoir in the Upper Yellow River Basin During Spring. Journal of Glaciology and Geocryology. 1999.Dec
【58】I.A. Shiklom anov. World Water Resources and Water Use Modem Assessment and Outlook for Future. Advances in Water Science. 1999.Sep
【59】刘建飞．解决宝鸡峡灌区水资源紧缺的对策．西北水资源与水工程，12(3)，2001．
【60】赵阿丽．洛惠渠灌区缺水原因与对策探讨．防渗技术，5(1)，1999．
【61】胡政等．水资源与水旱灾害研究．地震出版社，8，1999．
【62】成福云．旱灾及抗旱减灾对策探讨．中国农村水利水电．2001(10)：9-10．
【63】郭存芝，凌迎兵．我国水资源可持续利用对策．资源开发与市场．1999(1)．
【64】我国节水现状、存在问题及对策建议．http://www.mwr.gov.cn/zwxx/ztxx/ztxx78.htm.
【65】杨振民．宝鸡峡灌区的几项节水措施．防渗技术，7(3)，2001．
【66】张勇．从陕西省水资源状况谈节水灌溉的重要性及发展对策．地下水，24(1)，2002．
【67】于长生，薛小杰，黄强等．关中地区面临的水资源问题与对策研究．西安交通大学学报(社会科学版)，20(4)，2000．
【68】段爱旺，信乃诠，王立祥．西北地区灌溉农业节水潜力及其开发．中国农业科技导报，4(4)，2002．
【2】陕西省大型灌区续建配套与节水改造规划．水力部陕西水利电力勘测设计研究院．2000(4)．
【3】国家防汛抗旱总指挥部办公室，水力部南京水文水资源研究所．中国水旱灾害．中国水利电力出版社，1997(12)．
【4】黄永基，马滇珍．区域水资源供需分析方法．河海大学出版社．1990(10)
【5】贾大林．21世纪中国粮食安全和对水需求与对策．中国农村水利水电．1999(3)．
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【64】我国节水现状、存在问题及对策建议．http://www.mwr.gov.cn/zwxx/ztxx/ztxx78.htm.
【65】杨振民．宝鸡峡灌区的几项节水措施．防渗技术，7(3)，2001．
【66】张勇．从陕西省水资源状况谈节水灌溉的重要性及发展对策．地下水，24(1)，2002．
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【68】段爱旺，信乃诠，王立祥．西北地区灌溉农业节水潜力及其开发．中国农业科技导报，4(4)，2002．