[发明专利]一种基于单库-单站的水土资源优化配置方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于单库‑单站的水土资源优化配置方法，通过收集和处理灌区数据确定灌区的水土资源优化配置模型的目标函数，构建单库‑单站下灌区种植布局与灌溉水量优化配置的数学模型，同时采用大系统逐次逼近的方式求解优化水土资源优化配置模型，实现对灌区不同作物制定种植策略，指导作物全生育期的优化灌水，保证灌区产值的最大化，易于在类似灌溉系统中推广使用；本发明对应提供一种基于单库‑单站的水土资源优化配置系统。

技术领域

本发明涉及缺水灌区水土资源优化技术领域，尤其是一种基于单库-单站的水土资源优化配置方法及系统。

背景技术

随着用水途径和需求的不断增加，淡水的短缺是全球范围内面临的严重问题。农业作为主要的消费者，提高水土资源的可利用性是一个国家社会和经济可持续发展的关键。有限水土资源的优化配置，可以提高作物的产量及灌区产值，为了实现这一目标，一个有效的灌溉系统应该考虑把已建的水利工程调度统一为大系统问题来研究，可以更加有效的缓解灌区用水和用地的供需矛盾。如何将灌区内有限水资源合理的灌溉于作物的不同生育期内，并且制定合适的多作物种植策略来确保灌区的产值最大化，是缺水灌区水土资源优化配置的主要研究内容。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种基于单库-单站的水土资源优化配置方法，通过实际数据对灌区水库和泵站制定联合调度过程，对灌区不同作物制定种植策略，指导作物全生育期的优化灌水，保证灌区产值的最大化，便于在灌溉系统中推广使用。

技术方案：本发明提供的基于单库-单站的水土资源优化配置方法，包含以下步骤：

S1、收集并处理灌区所涉及的数据；

S2、将灌区多种作物的年产值最大作为目标，依据水分生产函Jensen数模型，确定水土资源优化配置模型的目标函数，同时根据“单库-单站”灌溉系统的工程特性，确定灌溉系统年供水总量约束、作物种植面积约束、水库调度准则约束、补库泵站约束、作物需水量约束；

S3、采用大系统逐次逼近方法求解水土资源优化配置模型。

进一步的，步骤S1中，收集的灌区所涉及的数据包含：

确定灌区总种植面积TA与各作物的最小种植面积确定每种作物的生育阶段M_i；确定作物供水充分时各生育阶段的需水量YS_i,j、水分敏感指数h_i,j、供水充分时作物最大的年产量(Y_m)_i；查询水库资料，确定水库的初始库容V₀、死库容V_min、防洪库容V_max、兴利库容V_兴利；依据研究的水文年型，确定水库年可供水总量SK、水库各阶段的来水量LS_i,j、降雨量P_i,j、蒸发量EF_i,j；根据水泵性能特性，确定补水泵站年允许提水总量BZ和各阶段的最大提水量其中，i＝1,2；j＝1,2,…M_i。

进一步的，步骤S2中，依据水分生产函Jensen数模型，确定水土资源优化配置模型的目标函数，该目标函数如下公式：

式中，G为灌区总产值；A_i为i作物种植面积；P_i为i作物单价。

进一步的，步骤S2中，根据“单库-单站”灌溉系统的工程特性，确定灌溉系统的年供水总量约束、作物种植面积约束、水库调度准则约束、补库泵站约束、作物需水量约束；

供水量约束包含系统年供水总量约束及单作物全生育期供水总量约束；

年供水总量约束：

单作物全生育期供水总量约束：