面向水資源短缺風險規避的灌區需水結構最佳化布局研究

《面向水資源短缺風險規避的灌區需水結構最佳化布局研究》是依託鄭州大學，由張金萍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：面向水資源短缺風險規避的灌區需水結構最佳化布局研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張金萍
• 依託單位：鄭州大學

項目摘要

水資源短缺是制約灌區可持續發展的關鍵因素。對渠灌灌區而言，灌區來水具有隨機性，而灌區用水又受控於需水結構，因此，灌區水資源短缺風險規避必須與變化環境下的水資源供給與需求相結合。本項目以我國北方典型渠灌灌區-陸渾灌區為例，藉助長系列數據資料，深入剖析灌區來水和需水變化發展規律，探究降水、可灌溉水量等主要水文氣象變數與作物需水量的統計分布特性及其相關關係；套用Copula函式，構建不同來水和需水結構條件下的灌區水資源短缺風險聯合分布模型；結合灌區農業發展規劃，模擬預測灌區未來不同情境下的水資源短缺風險及其調控機制，提出抵抗水資源變動風險能力較強的灌區需水結構布局模式，以期為我國北方渠灌灌區提升用水安全和維護經濟發展提供參考。

結題摘要

灌區用水安全受供水和需水綜合影響，降雨、灌溉用水和作物需水是灌區進行灌溉規劃和規避水資源短缺風險的重要依據。本項目通過對灌區降雨量、灌溉用水量和作物需水量的長時間歷史數據資料統計分析，運用多時間尺度分析方法、集對分析法和協整理論，分析了灌區降雨量、灌溉用水量和作物需水量的多時間尺度波動特徵和變化規律，解釋了三者之間兩兩存在的不確定性關係；對降雨量、灌溉用水量和作物需水量這三個變數之間的相關性進行量化；套用水文統計分析方法，選用相應的隨機變數機率分布函式，分別分析降雨量、灌溉用水量、參考作物騰發量的機率分布特性；套用二維Copula函式，分別構建降雨量與作物需水量、灌溉用水量與作物需水量相耦合的灌區水資源短缺風險聯合機率分布模型，分析不同量級降雨量與作物需水量、灌溉用水量與作物需水量遭遇組合的聯合機率分布、條件機率分布與遭遇組合重現期以及豐枯遭遇頻率，揭示自然降雨條件下和人工供水條件下的灌區水資源短缺風險；套用三維Copula函式，構建降雨量、灌溉用水量和作物需水量相耦合的灌區水資源短缺風險聯合機率分布模型，分析不同量級降雨量、灌溉用水量和作物需水量遭遇組合的聯合機率分布、條件機率分布與遭遇組合重現期以及豐枯遭遇頻率，用於揭示自然降雨和灌溉用水量組合來水條件下的灌區水資源短缺風險；根據灌區現狀及未來發展規劃，設定灌區需水結構調整方案，利用灌區水資源短缺風險聯合機率分布模型，分析未來不同情景下的灌區水資源短缺風險，並進行方案對比分析。本項目的研究對規避灌區缺水風險，最佳化灌區需水結構以及抗旱減災方面均具有重要的理論價值和實踐意義。