[发明专利]一种基于地下水位调控的灌区水土资源均衡优化配置方法

说明书

本发明公开了一种基于地下水位调控的灌区水土资源均衡优化配置方法，包括根据区域实际情况，确定基准年及规划年，预测灌区内各水利计算单元的需水量和供水量，进行灌区的水土资源供需平衡分析；建立灌区水土资源空间优化配置模型，为其确定目标函数并求解，获取空间均衡优化结果；建立灌区水土资源时间优化配置模型，为其确定目标函数并求解，获取时间均衡优化结果；将上述优化结果输入地下水数值模拟模型，获取模拟的地下水位，根据模拟的地下水位与地下水位优化目标之间的大小关系，确定是否需要调整供水量。优点是：实现灌区水土资源的区域均衡和时间均衡，同时兼顾灌区经济、社会和生态效益，较全面地达到了灌区水土资源均衡优化调控的目标。

技术领域

本发明涉及农业水土资源优化配置技术领域，尤其涉及一种基于地下水位调控的灌区水土资源均衡优化配置方法。

背景技术

农业水土资源是区域经济发展的基础资源，更是粮食生产的主要制约因素，其合理调控对于实现农业可持续发展具有重大意义。农业水土资源优化配置是解决灌区水土资源分配不合理的关键。

在我国北方特别是在干旱、半干旱地区，农业水土资源的地理分布不均衡、水资源供给不平衡等问题给节水灌溉技术发展、抗旱作物选育和水利工程建设均带来挑战。同时，由于取用水、灌溉方式不合理等造成的地下水位异常给区域供水和生态环境保护带来巨大隐患。传统的农业水土资源优化配置方案全局性不足，多数案例仅考虑水土资源空间均衡，较为完善的水土资源均衡优化理论在灌区应用较少，且多数没有联系灌区地下水位调控等地区生态问题。如何充分考虑农业水土资源均衡要素，同时兼顾农灌区的经济、社会、生态效益是个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于地下水位调控的灌区水土资源均衡优化配置方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于地下水位调控的灌区水土资源均衡优化配置方法，包括如下步骤，

S1、根据区域实际情况，确定基准年及规划年，预测灌区内各水利计算单元的需水量和供水量，以进行灌区的水土资源供需平衡分析；

S2、建立灌区水土资源空间优化配置模型，为该模型确定目标函数并求解，获取空间均衡优化结果；

S3、根据空间均衡优化结果，建立灌区水土资源时间优化配置模型，为该模型确定目标函数并求解，获取时间均衡优化结果；

S4、将空间均衡优化结果和时间均衡优化结果输入地下水数值模拟模型，获取模拟的地下水位，并根据模拟的地下水位判断其是否达到地下水位优化目标，若是，则输出该模拟的地下水水位；若否，则调整供水量，并返回步骤S2，直到模拟的地下水位达到地下水位优化目标。

优选的，步骤S1具体为，根据区域实际情况，确定基准年及规划年，将灌区按照灌域和行政区划分成不同的水利计算单元；并预测灌区内各水利计算单元的种植结构、灌溉需水量、地表水可供水量和地下水可供水量，以进行水土资源供需平衡分析。

优选的，步骤S2具体包括如下内容，

S21、建立灌区水土资源空间优化配置模型；

S22、将灌区农业水土资源均衡度最大和各水利计算单元缺水率的平方和最小，同时作为灌区水土资源空间优化配置模型的目标函数；

S23、确定灌区水土资源空间优化配置模型的约束条件；

S24、确定两个目标函数的权重并求解，获取空间均衡优化结果。

优选的，所述农业水土资源均衡度和各水利计算单元缺水率的平方和最小的计算公式分别如下，