農(nóng)業(yè)水土資源協(xié)同調(diào)控與可持續(xù)性分析——以黑龍江省典型灌區(qū)為例
為提升農(nóng)業(yè)水土資源利用效率，促進灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展，《農(nóng)業(yè)水土資源協(xié)同調(diào)控與可持續(xù)性分析：以黑龍江省典型灌區(qū)為例》以黑龍江省典型灌區(qū)為研究區(qū)域，以農(nóng)業(yè)水土資源的可持續(xù)利用為目標，以模擬和優(yōu)化建模技術為主要手段，系統(tǒng)地研究了不確定條件下黑龍江省典型灌區(qū)農(nóng)業(yè)水土資源協(xié)同調(diào)控方法。《農(nóng)業(yè)水土資源協(xié)同調(diào)控與可持續(xù)性分析：以黑龍江省典型灌區(qū)為例》共10章，主要包括單一作物生育階段水資源動態(tài)配置，單一作物水-土-肥資源綜合管理，多作物多水源聯(lián)合配置，基于農(nóng)業(yè)水-糧食-能源紐帶關系的灌區(qū)水、土、能協(xié)同調(diào)控及灌區(qū)可持續(xù)性分析等內(nèi)容。
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目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究概述 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及評述 3
1.2.1 農(nóng)業(yè)水資源優(yōu)化配置相關研究綜述 3
1.2.2 農(nóng)業(yè)土地資源優(yōu)化配置相關研究綜述 5
1.2.3 農(nóng)業(yè)水土資源優(yōu)化配置不確定性方法研究 6
1.2.4 農(nóng)業(yè)可持續(xù)性分析 8
1.2.5 評述 9
1.3 主要研究內(nèi)容 10
1.3.1 農(nóng)業(yè)水土資源優(yōu)化配置不確定性方法與模型 10
1.3.2 耦合水-糧食-能源紐帶關系的農(nóng)業(yè)水土資源優(yōu)化配置 11
1.3.3 農(nóng)業(yè)水土資源配置可持續(xù)性分析 11
第2章 研究區(qū)域概況 12
2.1 黑龍江省灌區(qū)概況 12
2.1.1 水資源概況 12
2.1.2 農(nóng)業(yè)概況 12
2.2 呼蘭河灌區(qū)概況 13
2.2.1 基本自然概況 13
2.2.2 行政轄區(qū)及土地開發(fā)概況 14
2.2.3 水源情況 15
2.2.4 和平灌區(qū)（分區(qū)）概況 16
2.3 錦西灌區(qū)概況 16
2.3.1 灌區(qū)總體概況 16
2.3.2 灌溉面積分布 17
2.3.3 水資源利用分析 18
2.3.4 錦西灌區(qū)面臨的主要問題 18
2.4 本章小結 19
第3章 作物生育期水資源優(yōu)化配置 20
3.1 研究概述 20
3.2 主要參數(shù)及方法 22
3.2.1 直覺模糊數(shù) 22
3.2.2 農(nóng)田水循環(huán)參數(shù) 22
3.3 IFMONLP模型構建 24
3.3.1 模型參數(shù)含義 24
3.3.2 模型目標函數(shù)構建 26
3.3.3 約束條件構建 27
3.4 模型求解 27
3.4.1 TIFN的測定和精度函數(shù) 28
3.4.2 水量平衡原理及系統(tǒng)動力學模型構建 28
3.4.3 Zimmerman法 30
3.4.4 IFMONLP模型求解替代模型 32
3.5 降水-徑流豐枯組合情景 32
3.6 模型輸入?yún)?shù) 35
3.7 結果分析與討論 37
3.7.1 系統(tǒng)動力學模型結果 37
3.7.2 豐枯組合條件的聯(lián)合概率 44
3.7.3 配水目標 46
3.7.4 灌溉用水分配量 47
3.7.5 IFMONLP模型優(yōu)點 51
3.8 本章小結 52
第4章 作物水-土-肥耦合配置 53
4.1 研究概述 53
4.2 優(yōu)化模型構建 54
4.2.1 目標函數(shù)構建 56
4.2.2 約束條件構建 57
4.2.3 模型解法 58
4.3 “足跡家族”主要指標評價方法 59
4.3.1 水足跡評價 59
4.3.2 農(nóng)產(chǎn)品的碳足跡分析 60
4.3.3 生態(tài)足跡分析 61
4.3.4 能源足跡分析 61
4.4 數(shù)據(jù)分析 61
4.4.1 數(shù)據(jù)類別分析 61
4.4.2 數(shù)據(jù)處理及獲取說明 62
4.5 優(yōu)化結果分析與討論 63
4.5.1 不確定條件下的模型優(yōu)化結果分析 63
4.5.2 不同偏好情況下的目標函數(shù)值變化 64
4.5.3 敏感性分析 65
4.5.4 優(yōu)化結果與實際現(xiàn)狀對比分析 67
4.6 “足跡家族”評價 68
4.6.1 黑龍江省水足跡時空分布分析 68
4.6.2 和平灌區(qū)“足跡家族”分析 73
4.7 本章小結 75
第5章 多作物多水源水資源優(yōu)化配置 76
5.1 研究概述 76
5.2 模型框架構建 77
5.2.1 Bootstrap方法 77
5.2.2 區(qū)間線性多目標規(guī)劃 77
5.3 實例模型 81
5.3.1 建模要點 81
5.3.2 模型目標函數(shù)構建 82
5.3.3 模型約束條件構建 83
5.4 模型輸入?yún)?shù) 84
5.4.1 水文參數(shù) 84
5.4.2 社會經(jīng)濟參數(shù) 86
5.4.3 其他參數(shù) 87
5.4.4 目標函數(shù)的權重 87
5.5 結果分析與討論 88
5.5.1 水文參數(shù)區(qū)間數(shù)的生成 88
5.5.2 灌溉水量分配結果 91
5.6 本章小結 95
第6章 灌區(qū)水土資源可持續(xù)配置 96
6.1 研究概述 96
6.2 基于可持續(xù)發(fā)展的灌區(qū)水土資源優(yōu)化配置 97
6.2.1 模糊不確定性 97
6.2.2 優(yōu)化模型構建 99
6.2.3 優(yōu)化模型求解方法 105
6.2.4 模型性能評估 105
6.2.5 實證分析與討論 106
6.3 基于多重不確定的灌區(qū)水資源優(yōu)化配置 110
6.3.1 CITSP-IPRBI模型的建立 111
6.3.2 CITSP-IPRBI模型的求解方法 113
6.3.3 CITSP-IPRBI模型的實際應用 115
6.3.4 實證分析與討論 116
6.4 本章小結 121
第7章 灌區(qū)水資源高效配置及效果評價 123
7.1 研究概述 123
7.2 灌區(qū)水資源高效配置優(yōu)化模型構建 123
7.2.1 目標函數(shù)構建 123
7.2.2 約束條件構建 125
7.3 灌區(qū)水資源高效配置方案評價模型構建 126
7.3.1 農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益分析 126
7.3.2 社會效益分析 127
7.3.3 生態(tài)環(huán)境效益分析 127
7.3.4 可持續(xù)性評價方法 128
7.4 模型求解及數(shù)據(jù)來源 129
7.5 錦西灌區(qū)實證結果分析 132
7.5.1 灌區(qū)水資源優(yōu)化結果分析 132
7.5.2 灌區(qū)水資源高效配置方案評價 133
7.6 灌區(qū)水資源高效配置與可持續(xù)性實證分析 139
7.6.1 灌區(qū)水資源優(yōu)化結果分析 139
7.6.2 灌區(qū)缺水風險和可持續(xù)性分析 141
7.7 本章小結 142
第8章 田間-灌區(qū)雙層系統(tǒng)水土資源協(xié)同配置 144
8.1 研究概述 144
8.2 供需水聯(lián)合分布概率 146
8.2.1 水資源供需時序數(shù)據(jù)資料 146
8.2.2 徑流和ET0邊緣分布的確定 147
8.3 水土資源優(yōu)化配置大系統(tǒng)優(yōu)化模型 154
8.3.1 模型構建框架 154
8.3.2 模型求解步驟 158
8.4 灌區(qū)農(nóng)業(yè)水資源承載力評價 160
8.4.1 評價指標體系的建立 161
8.4.2 基于熵權的TOPSIS法 161
8.5 模型參數(shù) 163
8.6 結果分析與討論 165
8.6.1 邊緣分布參數(shù)估計、線型選擇與豐枯組合概率 165
8.6.2 大系統(tǒng)優(yōu)化模型水土資源配置結果 168
8.6.3 灌區(qū)農(nóng)業(yè)水資源承載力 171
8.7 本章小結 172
第9章 灌溉農(nóng)業(yè)耦合WFEN的水土資源協(xié)同調(diào)控 174
9.1 研究概述 174
9.2 基于RBI的模糊多目標規(guī)劃模型框架 175
9.3 WFEO-SIA模型 177
9.3.1 WFEO-SIA模型參數(shù)及變量解釋 178
9.3.2 WFEO-SIA模型目標函數(shù) 181
9.3.3 WFEO-SIA模型約束條件 182
9.4 WFEO-SIA模型輸入?yún)?shù) 183
9.5 結果分析與討論 186
9.5.1 經(jīng)濟效益和環(huán)境影響的變化 186
9.5.2 資源分配結果 188
9.5.3 參量對目標的貢獻率 190
9.5.4 敏感性分析 193
9.5.5 與實際情況對比分析 194
9.6 本章小結 195
第10章 基于WFEN的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)水-土-能協(xié)同調(diào)控 196
10.1 研究概述 196
10.2 耦合WFEN的農(nóng)業(yè)水-土-能協(xié)同調(diào)控—模型Ⅰ 197
10.2.1 模型目標函數(shù) 197
10.2.2 模型約束條件 201
10.2.3 模型求解方法 202
10.3 耦合WFEN的農(nóng)業(yè)水-土-能協(xié)同調(diào)控—模型Ⅱ 205
10.3.1 模型參數(shù)與變量含義 207
10.3.2 模型目標函數(shù) 211
10.3.3 模型約束條件 213
10.3.4 模型求解方法 214
10.4 農(nóng)業(yè)系統(tǒng)可持續(xù)性評價 215
10.5 基本參數(shù) 217
10.6 結果分析與討論 220
10.6.1 模型Ⅰ不同情景下資源分配與目標變化趨勢 220
10.6.2 模型Ⅱ不同情景下資源分配與目標變化趨勢 222
10.7 本章小結 228
參考文獻 230
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