生态灌区实现节水挖潜的综合措施配置方法
专利汇可以提供生态灌区实现节水挖潜的综合措施配置方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种生态灌区实现节 水 挖潜的综合措施配置方法，涉及节水技术领域。具体步骤为：分析现行灌区节水技术，节水措施配置，计算节水潜 力 评估结果；分析灌区节水潜力影响因子，建立多约束条件下的熵权模型；根据种植结构调整等因子设计新的综合节水配置方案；利用pareto前沿实现最大生态挖潜的综合措施配置的多方案比选。该方法可以更大程度上的实现生态节水等，能够有效减少水资源的浪费，维持灌区及周边地区的生态平衡和动 植物 物种多样性，还可以帮助选取合适的符合大型灌区的农业 灌溉 节水技术和管理模式的目的。，下面是生态灌区实现节水挖潜的综合措施配置方法专利的具体信息内容。
1.一种生态灌区实现节水挖潜的综合措施配置方法，其特征在于：
(1)分析现行灌区节水技术，节水措施配置，计算节水潜力评估结果；
(2)分析灌区节水潜力影响因子，建立多约束条件下的熵权模型；
(3)根据种植结构调整等因子设计新的综合节水配置方案；
(4)利用pareto前沿实现最大生态挖潜的综合措施配置的多方案比选。
2.根据权利要求1所述的生态灌区实现节水挖潜的综合措施配置方法，其特征在于：所述步骤(1)计算节水潜力评估结果，具体为：
设定目标水分生产率，确定具有节水潜力的灌区以及提升幅度，比较实际水分生产效率与目标水分生产效率的差值，结合作物产量得到灌区的农业节水潜力；其计算公式为：
式中：CWP表示水分生产效率，kg/m3；CY表示作物产量，kg/hm2；ETI表示灌溉地蒸散发量，mm；SAV表示节水量，也即节水潜力值，m3；CYai表示第i个面积单元的作物实际粮食产量，kg；CWPai表示第i个面积单元低于目标水分生产率面积单元的实际水分生产率，kg/m3；
CWPaim表示目标水分生产效率，kg/m3。
3.根据权利要求1或2所述的生态灌区实现节水挖潜的综合措施配置方法，其特征在于：所述步骤(2)建立多约束条件下的熵权模型，具体为：
对于农业灌溉需水，由于其与当年气候条件密切相关，天然降水越多，则需要从河道中取用的灌溉水量就越少；参考作物需水量ET0主要反映气象因素对作物需水量的影响，采用联合国粮农组织推荐的Penman-Monteith方程计算；所述气象因素包括气温、湿度、日照时数和风速；公式如下：
式中：Rn为作物表面净辐射量，MJ/(m2.d)；G为土壤热通量，MJ/(m2.d)；γ为干湿表常数，kPa/℃；T为日平均气温，℃；u2为地面以上2m高处的风速，m/s；ea为饱和水汽压，kPa；ed为实际水汽压，kPa；Δ为饱和水汽压-温度曲线的斜率，kPa/℃；
在保证灌区作物产量的基础上，实现节水潜力的最大挖潜，需要对不同的作物的种植结构进行综合配置优化，以灌区主要种植的农作物为决策变量，以熵权评价值λi为效益系数，以综合评价效益z最大为目标，可建立灌溉熵权系数模型如下：
目标函数：
z＝λ1x1+λ2x2+...+λixi；
约束条件如下：
①用水量约束：
a1+a2+...+ai≤c；
ai为第i种因素所需的灌溉水量，c为现状条件下可用于农田灌溉用水总量；
②耕地面积约束：
b1+b2+...bi≤A；
其中，A为种植总面积；
③投资定额约束：
c1x1+c2x2+...cixi≤M；
M为现状条件下的总投资定额；
④经济效益约束：
m1+m2+...+mi≥N；
mi为第i种影响因素带来的经济效益，N为灌区现状总经济效益；
以黄河上中游地区的经济效益、社会需要、生态效益、投资定额为评价指标，最终可得到不同的节水影响因子的熵权评价值；
熵值法是指可以判断指标的离散程度，离散程度越大，则综合评价结果的影响越大；熵值法赋权重，是通过评价指标值构成的判断矩阵来确定指标的权重，能够更客观、有序地反映被选方案的数据信息，避免赋权的主观性；其计算步骤如下：
建立n个方案m个评价指标的判断矩阵：R＝(gij)n×m；
因各指标计量单位不同，为了防止指标同质化，在综合评价前先进行归一化处理，把指标的值转化为相对值；即将判断矩阵归一化处理，得到归一化判断矩阵D如下：
式中：gmax、gmin分别为同指标下的最大值与最小值；
根据熵的定义，n个模式m个评价指标，可以确定评价指标的熵为：
计算评价指标的熵权fij：
采用上述熵权系数模型法来进行节水技术综合配置优化分析；目标模型不变，决策变量为如下节水技术：管灌、喷灌、微观、滴灌、覆盖保墒，得到不同节水技术的熵权评价值。
4.根据权利要求1或2所述的生态灌区实现节水挖潜的综合措施配置方法，其特征在于：所述步骤(3)综合节水配置方案设计，具体为：
分析种植结构调整、节水灌溉技术优化配置、灌溉制度优化分析三种节水配置方法，根据种植结构调整因子设计新的综合节水配置方案。
5.根据权利要求3所述的生态灌区实现节水挖潜的综合措施配置方法，其特征在于：所述步骤(3)综合节水配置方案设计，具体为：
分析种植结构调整、节水灌溉技术优化配置、灌溉制度优化分析三种节水配置方法，根据种植结构调整因子设计新的综合节水配置方案。
6.根据权利要求5所述的生态灌区实现节水挖潜的综合措施配置方法，其特征在于：所述步骤(4)建立基于Pareto前沿的生态灌区节水挖潜方案比选模型，求解出整个Pareto最优解集，具体为：
决策变量：①不同作物生育阶段内地表水和地下水资源配置量；②灌区作物种植结构；
灌溉净效益目标：灌溉净效益目标反映了农业灌溉水资源对灌区经济发展的贡献情况；不同的种植结构和灌溉水量直接影响作物产量从而影响当地农民收入状况；在对水土资源进行优化配置时，灌区灌溉净效益是衡量农业种植收益的重要指导目标；按能否获得水分生产函数将灌区内作物分为两类，并采用不同的净效益表征方法；
将作物分为两类：对于能够获取到水分生产函数的作物，记为第一类作物，使用二次水分生产函数表征作物产量与灌溉水量的关系，乘以作物价格得到其毛灌溉收益，再用毛灌溉效益减去作物生产成本从而得到净灌溉效益，其中作物生产成本包括种植成本和水费；
对于难以获取水分生产函数的作物，记为第二类作物，使用单方水效益表征灌溉水量与灌溉净效益之间关系；
灌区总的灌溉净效益为第一类作物与第二类作物的灌溉净效益之和，优化模型的第一个目标为总灌溉净效益最大，具体表示为：
maxfh＝Bc-Cc+Ne；
式中第一类作物毛灌溉效益Bc、生产成本Cc和第二类作物灌溉净效益Ne表达式分别为：
其中作物全生育期二次水分生产函数Yi表示为：
使用单方水效益来表征灌区水资源利用效率，具体为：
约束条件：
①地表水可利用水量约束：灌区所有作物逐月总的地表水灌溉水量应不超过有效的地表水可利用水量；对于引水灌区，有效的地表水可利用水量应扣除渠系输水和田间灌溉过程中渗漏损失，具体表示为：
②作物需水量、灌溉水量约束：为保证作物生长状况，对于实验数据丰富的第一类作物，逐月耗水量应大于最小需水量；在此将作物耗水量简化为地表水、地下水灌水量与有效降雨量之和；最小需水量可以由作物腾发量乘以小于1的系数确定；对于第二类作物，可以根据实际生产经验对其总灌水量施加约束；
③地表水、地下水转换约束：根据水量平衡原理，为保护地下水资源，在利用地下水资源进行灌溉时，开采的地下水量应不超过补给量，保证灌区地下水量采补平衡：表达式为：
④土地资源约束：为保证当地粮食安全和种植结构平衡，给予最大最小种植面积约束：
⑤非负约束：
Pareto前沿面上的点即为多目标优化问题的最优解集。
生态灌区实现节水挖潜的综合措施配置方法
技术领域
背景技术
发明内容
平年的作物灌溉需水量，m/hm ；I现需表示分区现状水平年的作物灌溉需水量，m /hm；i表示分区内的作物种类；Ai规为规划水平年的第i种作物的种植面积，hm2；Ai现为现状水平年的第i种作物的种植面积，hm2；η1表示现状年的灌溉水利用系数，ETi为第i种作物的需水量，即蒸腾蒸发量，mm，P为降水，mm；α为降水有效利用系数；G为地下水利用量，mm。
具体实施方式
2010年水平，2013年小麦又有所减少，
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