【摘 要】
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水资源短缺为我国四大水问题之一,主要表现在人均占有量不足和水资源时空分布不均两方面。南四湖,由上级湖和下级湖串联而成,流域人均水资源占有量不足300m3,属于严重缺水地区,农业用水量超过用水总量的80%。随着经济社会的发展与城市化进程的加快,工业与生活用水需求呈刚性增长趋势。因此,从优化种植结构入手,降低区域用水需求,并提出与之相适应的水利工程运行调度方案,既是缓解区域水资源短缺矛盾的有效途径,也
【基金项目】
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国家重点研发计划“流域雨洪利用技术体系与智能管理平台”（2016YFC0400910）； 国家“十三五”重点研发计划课题“雨洪水开发潜力及全过程风险管控”（2017YFC0403504）； 国家自然科学基金面上项目“区域用水行为对水资源管理政策的响应机制与动态调控”（51479119）；
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水资源短缺为我国四大水问题之一,主要表现在人均占有量不足和水资源时空分布不均两方面。南四湖,由上级湖和下级湖串联而成,流域人均水资源占有量不足300m3,属于严重缺水地区,农业用水量超过用水总量的80%。随着经济社会的发展与城市化进程的加快,工业与生活用水需求呈刚性增长趋势。因此,从优化种植结构入手,降低区域用水需求,并提出与之相适应的水利工程运行调度方案,既是缓解区域水资源短缺矛盾的有效途径,也是当前流域水资源综合管理领域的研究前沿。本文从供需双侧协调的角度出发,在需水侧构建农业种植结构与灌溉制度优化模型,在供水侧构建水资源优化配置与水库优化调度模型,通过农业需水与供水将其耦合,优化流域种植结构、水资源配置与工程调度过程,以提高流域水资源调控能力,缓解水资源供需矛盾。论文取得的主要成果如下:（1）建立了农业种植结构与灌溉制度优化模型。基于非充分灌溉理论和彭曼模型,以作物的种植面积、各时段内的灌溉水量为决策变量,以净产值最大和相对产量最大为目标函数,考虑灌溉水量、耕地面积、土壤水分平衡等约束条件,构建了种植结构与灌溉制度优化模型。（2）建立了流域水资源优化配置模型。首先对流域水资源系统进行计算单元划分与概化,同时制定考虑优先顺序的多水源供水与多用户用水模拟规则。通过建立描述系统内水量在计算单元内及计算单元之间的状态转移方程,模拟流域水资源系统,并以系统缺水量最小作为模型目标函数,以供水量不大于需水量等为约束条件,建立流域水资源优化配置模型。（3）建立了面向供需双侧协调的水库群优化调度模型。以系统缺水量与水库弃水量加权之和最小,区域不同用户供水保证率离差系数最大为两个目标函数,以调水指示库容、供水指示库容为约束,耦合种植结构与灌溉制度优化模型和水资源配置模型,构建面向供需双侧协调的水库群优化调度模型。（4）基于上述模型,选取南四湖流域展开实例研究。模型运用结果表明,2020年流域50%保证率下优化后的种植结构、水资源配置方案与南四湖调度过程可提高种植业净效益34.07亿元,节省灌溉用水4.99亿m3,流域缺水率降低25.55%;在75%保证率下优化后的方案可实现种植业净效益提高36.30亿元,节省灌溉用水6.90亿m3,流域缺水率降低29.88%。
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