基于“三条红线”的塔里木河干流水资源优化配置研究

论文摘要

水资源短缺问题早已被世界所关注,因此水资源优化分配的研究长期以来不断发展,相关理论也在逐步完善。伴随着我国大力推行最严格水资源管理制度即“三条红线”的要求下,对于干旱地区水资源优化分配的研究,目前理论尚未成熟,同时还缺乏相应的整体性研究,因此如何解决“三条红线”下的干旱区水资源优化分配的问题,对其经济、生态甚至可持续发展等方面都具有重要意义。本文选取具有典型干旱特征的塔里木河干流作为研究对象,对其所在的新疆全区进行了降水与旱涝特征整体性分析,并利用系数矩阵法对塔河干流农业与生态的用水及效益进行分配,最后建立以农业、生态效益最大化为目标函数和以干流水资源总量、最高农业灌溉用水量、最低生态需水量、最高污染物浓度为约束条件的水资源优化分配模型并利用带精英策略的非支配排序NSGA-Ⅱ遗传算法进行求解;相关结论如下:（1）新疆降雨分布不均,夏季和冬季降水集中,降水量从北向南递减。新疆降雨集中度（PCD）20世纪70年代偏小即降水相对分散,易出现偏旱特征,之后有所上升;降雨集中期（PCP）在70年代偏大即雨季发生较早,之后发生较晚;降水集中指数（PCI）显示历年两个变化阶段,80年代之前的PCI值较于80年代之后高出12.08,近年来降水量低,但是降雨强度增加;降雨异常指数（RAI）80年代后整体上升,表明旱涝急转强度将会变大。（2）新疆标准化降雨指数（SPI）80年代前为负值,出现偏旱特征,之后整体为正值,表现为偏涝特征;60年代至90年代易发生干旱灾害,之后发生洪涝灾害的频率较高,而且其频率逐年增加;旱涝急转指数（LDFAI）显示80年代发生旱涝急转事件,此指数更加能表现旱涝特征;将LDFAI与大气环流相关指数（SOI、Nino3）做皮尔逊相关系数得出旱涝急转与SOI延迟14个月;3月Nino3较大而LDFAI较小,此时较易发生旱涝急转。（3）塔里木河干流农业与生态的用水及效益分配,夏季为农业与生态用水最高峰,农业与生态需水量从上游至下游逐级递减;假设上、中、下游来水分别为11亿m3、8亿m3、5亿m3的情境,以年为尺度得出上游农业配水及效益分别为4.98亿m3、10.35亿元;生态配水及效益分别为5.31亿m3、2.83亿元。中游农业配水及效益分别为4.46亿m3、8.74亿元;生态配水及效益分别为3.61亿m3、1.88亿元。下游农业配水及效益分别为4.53亿m3、9.89亿元;生态配水及效益分别为0.76亿m3、0.31亿元。（4）基于“三条红线”下的塔河干流水资源优化配置,设计频率分别为25%、50%、75%、90%来水情境下的NSGA-Ⅱ求解的水资源分配结果中以设计频率为25%来水情境下的农业与生态配水量及效益最大。农业与生态计算单元配水量在春季3月和夏季7、8月最大,并达到100%供水,冬季配水量最低,尤其农业为零供水。同时沙雅县、尉犁县、农二师塔里木灌区农业配水量较其他地区大,北岸生态计算单元生态配水量较高于南岸。此外各农业与生态计算单元年效益峰值出现月份与配水量峰值出现月份一致,均在春季和夏季;由农业年效益占比可知库车县及库车种羊场灌区易达到全年效益,生态年效益占比可知南岸较北岸易达到全年效益。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究进展
•   1.3 研究内容
•   1.4 研究方案及技术路线
•   1.5 本章小结
• 第二章 研究区概况及数据
•   2.1 研究区概况
•   2.2 研究数据
•   2.3 本章小结
• 第三章 新疆降水与旱涝特征
•   3.1 研究数据及方法
•   3.2 降水与洪涝特性结果分析与讨论
•   3.3 本章小结
• 第四章 塔河干流农业-生态用水及效益分配
•   4.1 农业、生态计算单元
•   4.2 研究资料
•   4.3 塔河干流农业、生态用水及效益
•   4.4 塔河干流农业、生态用水及效益分配
•   4.5 本章小结
• 第五章 塔河干流水资源优化配置
•   5.1 “三条红线”控制指标
•   5.2 模型构建
•   5.3 遗传算法NSGA-Ⅱ
•   5.4 水资源优化配置结果与分析
•   5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
•   6.1 研究工作总结
•   6.2 研究工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1:降雨与旱涝特性分析R语言相关代码
• 附录2:水资源配置R语言NSGA-Ⅱ算法相关代码
• 附录3:攻读硕士期间所取得的科研成果
• 附录4:攻读硕士期间所参与的科研项目

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈书军

导师: 孙怀卫

关键词: 水资源,降雨,旱涝急转,三条红线,优化分配

来源: 华中科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 资源科学,水利水电工程

单位: 华中科技大学

基金: 湖北省水利重点科研项目湖北省典型平原湖区2016年涝灾损失和致灾成因研究”,湖北省水利重点科研项目“樊口泵站扩建后泵站调度与湖泊控制运用基础研究”(HBSLKY201803),湖北省自然科学基金项目“变化环境下区域涝渍灾害风险分析与预测预报研究”(2017CFB724),国家自然科学基金项目“设施栽培下蒸散发耗水过程模拟及对节水调控的响应机制”(51879110)

分类号: TV213.4

DOI: 10.27157/d.cnki.ghzku.2019.003542

总页数: 110

文件大小: 2115K

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