井渠結(jié)合灌區(qū)水資源高效利用調(diào)控模式

針對目前我國井渠結(jié)合灌溉類型區(qū)存在的主要問題，在山西省選擇有代表性的井渠結(jié)合灌溉類型區(qū)，從資源有效利用與合理配置的角度出發(fā)，通過對地表水與地下水資源聯(lián)合調(diào)度與優(yōu)化配置模型、農(nóng)田水分高效利用措施及引洪補源，在充分利用降雨和洪水資源的基礎上，通過輸配水工程與節(jié)水工程、優(yōu)化調(diào)度模型、農(nóng)田水分高效利用綜合措施及管理等手段，實現(xiàn)地表水、地下水資源的聯(lián)合調(diào)度與優(yōu)化配置，達到節(jié)水高效和改善地下水環(huán)境的目的。并通過已有技術(shù)的技術(shù)集成、組裝配套與創(chuàng)新，為我國同類型區(qū)提供較為成熟的農(nóng)業(yè)高效用水模式。

1 試驗區(qū)概況

　　試驗區(qū)位于山西省晉中市榆次區(qū)，總土地面積7700hm²,耕地面積3973.4hm²，人口3.8萬人。種植作物：冬小麥、玉米、高梁、蔬菜、林果及豆類作物，其中冬小麥、春玉米種植面積較大，作物以兩年三熟居多。試驗區(qū)多年平均年降水量447mm，多年平均蒸發(fā)量2068.5mm，由于冬春缺雪雨，加之蒸發(fā)量大，春旱十分嚴重。農(nóng)業(yè)用水以開采地下水為主，洪水灌溉為輔，瀟河為主要的引洪渠道，由于不能對瀟河實施有效調(diào)節(jié)，瀟河來水與作物需水不同步，農(nóng)業(yè)用水十分緊缺。試驗區(qū)地下水年超采169萬m³，導致地下水位持續(xù)下降，嚴重地破壞了地下水環(huán)境，制約著該區(qū)工農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

2 引洪水和地下水優(yōu)化調(diào)度技術(shù)

　　2.1 地表水和地下水聯(lián)合調(diào)度模型

　　地表水、地下水聯(lián)合調(diào)度大系統(tǒng)由水資源系統(tǒng)和用水系統(tǒng)二部分組成。水資源系統(tǒng)根據(jù)水文地質(zhì)及行政區(qū)劃等因素劃分為3個計算分區(qū)，每個分區(qū)又有地表水(瀟河水)和地下水兩種水源；用水系統(tǒng)則在劃分3個分區(qū)的基礎上，根據(jù)試驗區(qū)作物組成情況分為冬小麥、玉米、高粱、蔬菜、其它作物，這樣就將試驗區(qū)地表水、地下水聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)分解成3個層次、3個子系統(tǒng)的多層遞階結(jié)構(gòu)，見圖1。

　　2.1.1 決策變量

　　各種作物的種植面積為X₁，X₂，...，X₅(hm²)；各種作物的產(chǎn)量為X₆，X₇，...，X₉(kg/hm²)；由于缺乏試驗區(qū)各月的引洪資料，暫按春、夏、秋冬3個大的時段設置決策變量，各種水源各時段的引、開采水量為X₁₀，X₁₁，...，X₁₈(×10⁴m³)。