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(jìn)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(biāo)，以模擬和優(yōu)化建模技術(shù)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(dòng)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(guān)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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及評(píng)述 3
1.2.1 農(nóng)業(yè)水資源優(yōu)化配置相關(guān)研究綜述 3
1.2.2 農(nóng)業(yè)土地資源優(yōu)化配置相關(guān)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(píng)述 9
1.3 主要研究?jī)?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(guān)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(kāi)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(wèn)題 18
2.4 本章小結(jié) 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(jué)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(gòu)建 24
3.3.1 模型參數(shù)含義 24
3.3.2 模型目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建 26
3.3.3 約束條件構(gòu)建 27
3.4 模型求解 27
3.4.1 TIFN的測(cè)定和精度函數(shù) 28
3.4.2 水量平衡原理及系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)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(jié)果分析與討論 37
3.7.1 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型結(jié)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(biāo) 46
3.7.4 灌溉用水分配量 47
3.7.5 IFMONLP模型優(yōu)點(diǎn) 51
3.8 本章小結(jié) 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(gòu)建 54
4.2.1 目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建 56
4.2.2 約束條件構(gòu)建 57
4.2.3 模型解法 58
4.3 “足跡家族”主要指標(biāo)評(píng)價(jià)方法 59
4.3.1 水足跡評(píng)價(jià) 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(lèi)別分析 61
4.4.2 數(shù)據(jù)處理及獲取說(shuō)明 62
4.5 優(yōu)化結(jié)果分析與討論 63
4.5.1 不確定條件下的模型優(yōu)化結(jié)果分析 63
4.5.2 不同偏好情況下的目標(biāo)函數(shù)值變化 64
4.5.3 敏感性分析 65
4.5.4 優(yōu)化結(jié)果與實(shí)際現(xiàn)狀對(duì)比分析 67
4.6 “足跡家族”評(píng)價(jià) 68
4.6.1 黑龍江省水足跡時(shí)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(jié) 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(gòu)建 77
5.2.1 Bootstrap方法 77
5.2.2 區(qū)間線(xiàn)性多目標(biāo)規(guī)劃 77
5.3 實(shí)例模型 81
5.3.1 建模要點(diǎn) 81
5.3.2 模型目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建 82
5.3.3 模型約束條件構(gòu)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(huì)經(jīng)濟(jì)參數(shù) 86
5.4.3 其他參數(shù) 87
5.4.4 目標(biāo)函數(shù)的權(quán)重 87
5.5 結(jié)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(jié)果 91
5.6 本章小結(jié) 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(gòu)建 99
6.2.3 優(yōu)化模型求解方法 105
6.2.4 模型性能評(píng)估 105
6.2.5 實(shí)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(shí)際應(yīng)用 115
6.3.4 實(shí)證分析與討論 116
6.4 本章小結(jié) 121
第7章 灌區(qū)水資源高效配置及效果評(píng)價(jià) 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(gòu)建 123
7.2.1 目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建 123
7.2.2 約束條件構(gòu)建 125
7.3 灌區(qū)水資源高效配置方案評(píng)價(jià)模型構(gòu)建 126
7.3.1 農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益分析 126
7.3.2 社會(huì)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(píng)價(jià)方法 128
7.4 模型求解及數(shù)據(jù)來(lái)源 129
7.5 錦西灌區(qū)實(shí)證結(jié)果分析 132
7.5.1 灌區(qū)水資源優(yōu)化結(jié)果分析 132
7.5.2 灌區(qū)水資源高效配置方案評(píng)價(jià) 133
7.6 灌區(qū)水資源高效配置與可持續(xù)性實(shí)證分析 139
7.6.1 灌區(qū)水資源優(yōu)化結(jié)果分析 139
7.6.2 灌區(qū)缺水風(fēng)險(xiǎn)和可持續(xù)性分析 141
7.7 本章小結(jié) 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(shí)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(gòu)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(píng)價(jià) 160
8.4.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立 161
8.4.2 基于熵權(quán)的TOPSIS法 161
8.5 模型參數(shù) 163
8.6 結(jié)果分析與討論 165
8.6.1 邊緣分布參數(shù)估計(jì)、線(xiàn)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(jié)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(jié) 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(biāo)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(biāo)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(jié)果分析與討論 186
9.5.1 經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境影響的變化 186
9.5.2 資源分配結(jié)果 188
9.5.3 參量對(duì)目標(biāo)的貢獻(xiàn)率 190
9.5.4 敏感性分析 193
9.5.5 與實(shí)際情況對(duì)比分析 194
9.6 本章小結(jié) 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(biāo)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(biāo)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(píng)價(jià) 215
10.5 基本參數(shù) 217
10.6 結(jié)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(biāo)變化趨勢(shì) 220
10.6.2 模型Ⅱ不同情景下資源分配與目標(biāo)變化趨勢(shì) 222
10.7 本章小結(jié) 228
參考文獻(xiàn) 230
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