陕西省九大灌区信息化系统设计

陕西省九大灌区信息化系统设计

胡孝利[1]2003年在《陕西省九大灌区信息化系统设计》文中研究表明随着计算机及网络技术的飞速发展和水利信息化进程的加速,建立功能齐全、运行可靠、经济实用的灌区信息化系统已是各级水利部门和业内人士一致达成的共识。 本文结合陕西省九大灌区的实际情况,针对目前灌区管理部门的普遍需求,运用网络技术、数据库等先进计算机技术对水利政务管理信息系统、灌区信息网络平台建设、灌区信息管理决策支持系统进行了总体的规划与设计。同时将灌区水资源合理配置与社会经济发展紧密结合起来,从系统分析的角度出发对其进行了优化配置,对实现灌区经济发展战略具有实际意义。 本论文通过大量的研究王作,建立了一套以数据库为核心,集数学统计、管理分析、预测评价模式和规划模型为一体的灌区信息系统,实现了灌区所有信息的输入、输出、更新、传输、检索与查询等功能。本系统对提高灌区各部门的管理决策水平有重要意义,同时,对于其它信息化系统的研究与开发也有较高的参考价值。

刘从柱[2]2007年在《大型灌区节水改造项目后评估指标体系与评估方法研究》文中研究指明为了解决大型灌区存在的诸多问题,自1997年起,我国在全国范围内实施了大型灌区以节水为中心的续建配套与节水改造项目。目前,已有部分项目陆续完工,为了弄清项目的实施是否达到了预期的目标,并能为今后类似项目的实施提供有益的参考,对这些已完工的大型灌区节水改造项目后评估研究工作也随之孕育而生。本文在查阅国内外大量相关文献资料的基础上,结合陕西关中九大灌区节水改造项目实际,采用理论研究与实例应用相结合的技术路线,主要研究成果为:1.论述了项目后评估和大型灌区节水改造项目后评估的理论基础,分析了大型灌区节水改造项目后评估的自身特点,提出了项目后评估过程以及后评估指标体系建立应遵循的原则。2.结合陕西关中九大灌区节水改造项目实际,针对节水改造项目的目标和任务,提出了一套针对北方大型灌区节水改造项目后评估的指标体系。该指标体系包括项目建设过程、项目效益、项目管理与体制改革以及项目的可持续性四大类二级指标,10个叁级指标和60个四级指标,其中:项目建设过程指标包括项目建设管理和项目建设完成情况两个叁级指标;项目效益指标包括社会效益、经济效益、节水、节能效益、资源性效益和新技术推广效益五个叁级指标;项目管理与体制改革指标包括项目管理与体制改革两个叁级指标,将这10个叁级指标继续细分得到60个更具体的四级评估指标,在60个四级评估指标中定量指标达到了41个。3.运用德尔菲法、层次分析法和熵值法分别确定了大型灌区节水改造项目后评估指标体系的权重,得到了叁种不同的结果。通过对结果的综合分析:德尔斐法和层次分析法具有步骤简便、适用范围广的优点,但仅凭专家意见得到的结果带有较浓的主观色彩;熵值法的权重确定依据是某同一指标样本数据之间的差异程度,不带有任何主观性,但该方法也并非完美无缺,有时会出现权重确定结果与决策者的主观愿望相反的情况。综合考虑叁种方法的优缺点,本文提出了权重综合模型,得到了最终的综合权重。4.设定了大型灌区节水改造项目后评估的四个等级以及各等级所对应的评分区间;研究了两种指标标准化的方法,包括基于集值统计原理的定性指标量化和基于功效系数法的定量指标无量纲化,并进行了指标标准化处理:应用模糊综合评判法对陕西关中九大灌区节水改造项目进行了实例评估,得到该项目的最终后评估等级为良。

王书吉[3]2009年在《大型灌区节水改造项目综合后评价指标权重确定及评价方法研究》文中研究指明本文在查阅国内外大量相关文献资料的基础上,结合陕西省关中九大灌区节水改造项目的实际,采用理论方法研究与实例应用相结合的技术路线,主要对大型灌区节水改造项目评价指标体系权重确定和综合评价方法进行了研究,主要研究成果为:(1)针对目前灌区评价指标权重确定中常用的主观赋权法和客观赋权法各自存在的缺陷,将综合主、客观影响因素的综合集成赋权法引入灌区节水改造项目综合评价,并对叁种主要的、不同原理的综合集成赋权法在大型灌区节水改造项目综合评价中的应用情况进行了对比研究,这叁种综合集成赋权法分别为:基于单位化约束条件的综合集成赋权法、基于博弈论的综合集成赋权法、基于离差平方和的综合集成赋权法;应用结果表明,由于3种综合集成赋权法的数学原理不同,根据3种综合集成赋权法得到的权重结果以及多个灌区综合评价值大小排序结果并不一致,在实际应用中,可根据实际需要选择相应的综合权重确定方法。(2)在分析目前已有的评价方法的基础上,对灌区节水改造项目综合后评价方法做了深入研究,提出了静态评价和动态评价2种思路,静态评价方法选用“拉开档次的递阶综合评价方法”,动态评价方法选用“纵向拉开档次法”、“纵横向拉开档次法”和“时序加权平均算子”方法。(3)在静态评价方面,针对目前常见的静态评价方法在对多个灌区进行评价时容易出现评价结果接近或一致而难以区分的缺陷,应用“拉开档次的递阶综合评价方法”对灌区节水改造项目进行静态评价。该方法在计算过程中通过两次不同原理的赋权既保证了指标权重取值的科学合理性,还保证了评价结果的易于区分性;不仅可以对多个灌区节水改造项目总体优劣情况进行区分评价,也可以对不同灌区节水改造项目各分层目标的优劣情况进行区分评价,从而可以对多个灌区的节水改造项目进行全面、系统、详细的评价。(4)为了对某一个灌区在多年的节水改造情况进行动态评价,运用“纵向拉开档次法”以陕西省泾惠渠灌区2002年~2005年各年的节水改造项目综合评价为例进行了动态评价研究,应用结果表明,“纵向拉开档次法”可以对单个灌区连续多年各年的节水改造项目进行有效的动态区分评价,且计算量较少,有较好的实际应用价值。(5)为了对多个灌区在多年内的节水改造项目进行纵向(时间维)和横向(灌区之间)的动态区分评价,运用“纵横向拉开档次法”对关中九大灌区节水改造项目生态环境效益进行了动态评价。应用结果表明,“纵横向拉开档次法”可以同时对多个灌区在不同年份的节水改造项目实施情况进行评价,且在不影响大小排序的情况下,可以使评价结果充分拉开档次,这样不仅大大减少了动态评价的计算量,而且使得各评价对象在各时刻的评价值具有直接的可比性。(6)为了对灌区节水改造项目完成后连续多年的整体情况进行评价,采用“时序加权平均算子”方法进行动态评价。该方法引入了“时间权向量熵”和“时间度”理论,借助“时间权向量熵”I使得尽可能兼顾各年的重要性,而借助“时间度”λ来体现对时序的重视情况;在以上理论基础上建立优化模型,求解该优化模型从而确定出各年时间权向量,根据时间权向量值及各年的综合评价值可以计算得连续多年的动态综合评价值。通过对关中九大灌区2002-2005年连续4年进行动态综合评价计算,发现“时序加权平均算子”方法计算所得结果考虑了时间动态因素影响,比静态的计算结果更全面、科学、合理。(7)针对灌区的非线性特征,采用生态足迹方法通过计算灌区节水改造项目实施前后生态赤字(或生态盈余)的变化对灌区节水改造项目进行了综合评价,分析了节水改造项目的实施对灌区生态变化的影响。

白江涛[4]2012年在《SWAT模型在宝鸡峡灌区的改进的及应用》文中研究表明近年来,随着社会经济的迅速发展,宝鸡峡灌区用水量剧增,加之区域降水量、渭河来水量锐减以及水资源管理的不尽完善,导致灌区水资源相当短缺,这不仅严重制约着灌区社会经济的可持续发展,而且对水资源安全、粮食安全和生态安全构成了严重威胁。然而,目前灌区水资源管理手段还相当落后,以信息技术为标志的现代信息化管理基本处于空白。因此,面对半干旱地区大型灌区日益严重的水资源短缺问题,基于GIS和RS等先进技术,引入国际先进的SWAT模型,构建适合于灌区的SWAT模型,并将此应用到灌区水资源管理中,为灌区水资源的高效管理提供管理手段和技术支撑,具有重要的理论意义和现实意义。本文以半干旱地区典型大型灌区——宝鸡峡灌区为例,选取灌区1980、1985、1990、1995、2000、2005、2010年的1:10万土地利用数据,1:50万土壤类型数据,1:5万DEM,灌区渠系以及逐日的气象和水文等数据为输入数据,对SWAT模型做了改进,并通过了参数校准和验证。修改后的SWAT模型符合SWAT的模拟要求。同时将SWAT模型嵌入宝鸡峡灌区信息化格网GIS系统。改进后的SWAT模型是开放式的,便于模型的修改和升级。论文主要工作如下:(1)本文的研究区域是完全由人工渠系灌溉的半干旱平原灌区,灌区自然水体均分布在灌区边缘,灌溉只能靠人工沟、渠。针对这一特点,用人工渠系网络代替自然水系,结合土地利用、土壤类型、DEM、灌区农田系统数据按照SWAT空间离散化原则,经过迭加分析对灌区进行空间离散化,使模型在平原灌区模拟更科学,模拟结果更准确。另外,宝鸡峡灌区以农田为主,农田系统的土质相对于非农田系统要疏松的多。因此,本文进一步将HRU分为农田和非农田两部分,农田部分直接计算渗漏,非农田部分先计算径流,然后计算渗漏、蒸散发等,提高了农田部分水分输移模拟的精度。(2)在SWAT模型中,植株实际蒸腾量是由潜在蒸散量与叶面积指数通过函数运算得出的。模型中默认的叶面积指数是针对美国作物的,不适合我国半干旱区的缺水平原灌区作物实际腾发量的计算。为此,本文对SWAT模型中的实际腾发量计算程序进行了修改,采用国内常用的作物系数法计算农作物实际腾发量,使SWAT模型在缺水灌区的应用更科学,模拟更准确。(3)传统SWAT模型的地下水模块中,用地下水水位来计算相关参数,没有涉及地下水埋深值。而在农田水利中有许多环节与地下水有关,地下水埋深值很大程度上影响着地表水和土壤水的流向。改进后的SWAT模型在计算时充分考虑了该问题,将与农田水利有关的地下水计算集成到模型中去,即在进行和地下水有关的计算时考虑到地下水储藏量,这样既能估算地下水藏量也能更准确计算地表蒸散。(4)模型本身的毛管上升水计算没有考虑毛管上升水对土壤和作物的影响,然而宝鸡峡灌区地处半干旱地区,土壤基本处于非饱和状态,这种考虑了毛管上升对土壤和作物影响的计算方法能较准确的反映毛管上升水对土壤水的补给,特别是对于宝鸡峡灌区这样的半干旱平原灌区显得更有意义。(5)SWAT模型中的排水沟渗漏主要补给承压水,这种计算适合自然流域,对于全人工沟渠灌溉的灌区而言并不适合。而宝鸡峡灌区完全依靠人工沟渠输、排水,故考虑沟渠的渗漏损失非常有必要,而且宝鸡峡灌区地处黄土高原南部,地下水水位偏低,有限的地表径流很难通过潜水层补给承压水。本研究将渗漏补给顺序设定为土壤——潜水层,使模型更适合半干旱灌区的模拟要求。论文主要结论如下:(1)采用宝鸡峡灌区2001-2005年的基础数据对改进后的SWAT模型进行了校准,校准后的SWAT模型的模拟精度满足模拟的基本要求(误差不超过实测值20%)。使用2006-2010年的基础数据进行了模型验证,结果显示模拟误差在15%以内,说明模型改进比较成功。(2)建立了宝鸡峡灌区格网GIS系统,参考美国科学家Ian Foster提出的网格计算的叁个基本要求,对系统数据库做了详细的设计,严格执行国家关于基础数据的标准和规定。改变了以往数据标准不一致、数据制作不规范的情况,避免了由于数据不规范带来的系统运行困难。同时,在数据库中加入了开放式模型库,可以更准确的模拟计算灌区水资源状况。根据田间需求提供水量,避免了不必要的浪费。同时开放式的模型库便于模型的改进和新模型的集成与更新,降低了灌区管理成本和不必要的资源损失。

齐青青[5]2009年在《大型灌区节水改造项目后评估方法研究及评估软件开发》文中提出为了全面、客观地分析大型灌区节水改造项目实施后的效果,需要对项目进行综合评估。本文在查阅大量国内外相关文献资料的基础上,采用理论研究与实例应用相结合的技术路线,以陕西省交口抽渭灌区和泾惠渠灌区节水改造项目为例,对大型抽水灌区和井渠双灌灌区节水改造项目后评估进行了研究。主要研究成果为:(1)针对节水改造项目的目标和任务,对前人建立的指标体系进行了修正、完善,特别是对项目的社会效益、可持续发展等方面进行了深入研究,建立了适合大型抽水灌区和井渠双灌灌区节水改造项目后评估的指标体系。在对评估指标的定量计算进行研究的基础上,制定了适用于大型抽水灌区和井渠双灌灌区节水改造项目的评估标准。研究分析了指标的无量纲化方法,定性指标采用集值统计原理确定其量化值,定量指标采用对数型功效系数法确定其量化值。(2)分别运用层次分析法和熵权法确定指标权重,在研究层次分析法和熵权法确定指标权重优缺点的基础上,提出运用博弈论的方法将两组权重进行集化、融合,从而得到一组均衡合理的综合权重,克服了两种方法确定权重的不足。(3)探索了集对分析法在大型灌区节水改造项目后评估中的应用,并在此基础上对集对分析法进行改进,应用改进的集对分析法对交口抽渭灌区和井渠双灌灌区节水改造项目进行了综合后评估。(4)应用改进的集对分析法对陕西关中抽水灌区和井渠双灌灌区节水改造项目进行了综合评估,其过程较为复杂,在此基础上,开发了适合叁类典型灌区(自流灌区、抽水灌区、井渠双灌灌区)的节水改造综合后评估软件,该软件应用方便快捷,运用该软件对交口抽渭灌区和泾惠渠灌区评估结果进行验证,该软件用于灌区节水改造项目综合评估中是正确的。(5)通过综合评估,对交口抽渭灌区和泾惠渠灌区进行对策分析。交口抽渭灌区要在项目受益区农民人均纯收入相对增长率、农民节水意识、对社会风气促进、项目受益区综合生产能力提高率、已改造渠段渠道水利用系数提高率、灌溉水利用系数提高率、节水灌溉面积的增长率、地下水改善程度、灌区信息化发展程度等方面进行改善提高;并且泾惠渠灌区改造效果要好于交口抽渭灌区改造效果,该灌区需在灌溉利用系数提高率、涝、渍、盐碱地改良程度、地下水环境改善程度、新技术、新工艺应用和开发促进程度、水价与水费管理的合理性等方面改善提高。通过对策研究,将该对策应用于项目实际,达到灌区项目节水改造后的可持续发展。

游黎[6]2010年在《大型灌区运行状况综合评价指标体系与评价方法研究》文中认为本文在查阅国内外大量相关文献资料的基础上,结合山西省汾河灌区实际,采用理论研究与实证研究相结合的技术路线,对大型灌区运行状况评价指标体系和评价方法进行了综合评价研究,主要研究成果为:(1)针对我国大型灌区实际,建立了一套大型灌区运行状况综合评价的指标体系。该指标体系包括灌区生产效率、灌区经济效益、社会效益、灌区工程状况、生态环境、灌区管理水平、系统运行状况与灌区可持续性发展等8大类一级指标;该一级指标进一步分成31个二级指标;其中定量指标23个,定性指标8个;该指标体系可以从不同侧面对灌区整体的运行状况进行全面的评价;研究分析了指标的无量纲化方法,定性指标采用集值统计原理确定其量化值,定量指标采用对数型功效系数法确定其量化值。(2)针对目前灌区评价中常用的主观赋权法和客观赋权法存在的缺陷,本文主观赋权法采用G1法、G2法,客观赋权法采用离差最大化法,对主观赋权法采用综合线性集成,将集成后的权重与离差最大化确定的权重,采用博弈论法将两组权重集化、融合,综合赋权。在实际应用中,可根据实际需要以及不同的评价指导思想,选择相应的综合权重确定方法。(3)在对目前已有的评价方法分析的基础上,提出了大型灌区运行状况的动态评价和静态评价二种思路,动态评价法选用“密切值法”、“灰色关联法”和“支持向量机”方法,静态评价法选用“拉开档次-集对”的综合评价方法。(4)在动态评价方面,为了掌握大型灌区在多年的运行状况变化情况,运用“密切值法”与“灰色关联法”对山西省汾河灌区2001年-2004年的运行状况进行了动态评价研究,结果表明,“密切值法”“灰色关联法”可以对单个灌区连续多年的运行状况进行有效的动态区分评价,且计算量较少,有实际应用价值。密切值法评价结果为2003年、2004年汾河灌区运行状况为良好,2002年为中等,2001年较差。灰色关联法评价结果为2004年度运行状况等级为良好,在2001年、2002年和2003年度运行状况为中等,两种评价结果大体相差不大,说明本文制定的指标评估标准是客观的,本文运用的两种综合评估方法用于灌区运行状况综合评价是可行的。为了进一步验证灌区运行状况运行水平的综合等级,采用“支持向量机”方法进行动态评价。支持向量机作为一种新的统计学习方法,具有小样本学习、学习效率高和推广性好等优点,通过对汾河灌区2001-2004年的灌区运行状况进行动态综合评价,评价结果为2001年运行状况较差,2002年运行状况为中等,2003年和2004年运行状况为良好,结果表明该评价方法具有全面、科学和合理的优点。(5)应用“拉开档次-集对”方法对汾河灌区运行状况进行静态评价。该方法在计算过程中通过采用拉开档次客观赋权,并建立集对模型,既保证了指标权重取值的科学合理性,还保证了评价结果的易于区分性;不仅可以对灌区运行状况的总体优劣情况进行评价,也可以对灌区不同层次指标进行区分评价,从而可以对灌区进行全面、系统、详细的评价。(6)通过以上不同评价方法的综合评估,诊断出了灌区存在的问题,对汾河灌区可持续发展进行了对策研究,并提出了改进措施:汾河灌区应调整农业种植结构,提高灌溉综合效益;采用先进的节水灌溉技术,提高灌溉水利用系数;对老化破损的渠道继续进行更新改造,发挥资源性效益;控制地下水开量,使灌区有良好的生态环境效益:加强灌区信息化建设,促进水价与水费管理等方面改革。

参考文献:

[1]. 陕西省九大灌区信息化系统设计[D]. 胡孝利. 西安理工大学. 2003

[2]. 大型灌区节水改造项目后评估指标体系与评估方法研究[D]. 刘从柱. 西安理工大学. 2007

[3]. 大型灌区节水改造项目综合后评价指标权重确定及评价方法研究[D]. 王书吉. 西安理工大学. 2009

[4]. SWAT模型在宝鸡峡灌区的改进的及应用[D]. 白江涛. 陕西师范大学. 2012

[5]. 大型灌区节水改造项目后评估方法研究及评估软件开发[D]. 齐青青. 西安理工大学. 2009

[6]. 大型灌区运行状况综合评价指标体系与评价方法研究[D]. 游黎. 西安理工大学. 2010

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