基于WebGIS的宝鸡峡灌区经济用水模式研究

论文摘要

水资源短缺是当今世界发展过程中共同面临的严峻问题,亟需解决,备受社会关注。我国是一个农业大国,解决灌区缺水问题显得尤为重要。灌区经济用水模式的研究和应用是解决以上问题的有效途径之一,具有重大的理论价值和实践意义。本文在搜集大量资料和实地调查的基础上,在水利、地理、经济、数学、管理、计算机等多学科相关理论和技术指导下,将极具典型性和代表性的陕西省宝鸡峡灌区作为研究对象,以科学发展观和“量水而行,以水定发展”为研究理念,应用问卷调查、深度访谈、数理统计、比较分析、数学建模、GIS空间模拟、面向对象软件开发等相关方法,对宝鸡峡灌区供、需水状况进行了平衡计算,并应用GM模型进行了预测分析；尝试提出了灌区经济用水模式的概念,并从水资源总量控制、非充分灌溉制度、水权水市场等方面进行了分析研究；对宝鸡峡灌区进行了分区,并建立了灌区经济用水多目标规划数学模型；最后理论结合实际,应用WebGIS、Visual Basic、SQL Server 2000等软件工具,设计开发出B/S与C/S相结合的网络型宝鸡峡灌区经济用水决策支持系统。通过本文研究,主要获得以下主要结论：①灌区经济用水模式是针对干旱半干旱灌区水资源总量控制约束条件下,考虑工程节水、田间节水、高效优化调水的基础上,主要采用非充分灌溉制度,科学、合理地分配灌区水资源,以达到灌区综合效益或经济效益最大化的一种新型用水管理模式,将其应用于宝鸡峡灌区优势明显；②宝鸡峡灌区经济用水管理模式为农民用水户协会参与灌溉管理下的按水权配水模式;③灌区丰水年(25%)经济用水推荐采用充分灌溉制度,目标函数以经济效益最大化为目标。虽然余水量最小,但可保证灌区获得最大经济效益,促进灌区经济发展,同时应用盈余水量进行社会效益和生态效益的补偿；④灌区平水年(50%)经济用水推荐采用非充分灌溉制度,目标函数为灌区综合效益最大化,经济效益、社会效益、生态效益比重一样,灌区不再缺水,略有盈余；⑤灌区枯水年(75%)灌区经济用水推荐采用非充分灌溉制度,目标函数为灌区综合效益最大化,经济效益、社会效益、生态效益比重一样,灌区缺水量最小,灌区供需矛盾有所缓解；⑥开发的宝鸡峡灌区经济用水决策支持系统具有面向不同使用对象、功能强大、界面友好、操作便捷、运行高效、性能稳定等特点,将其应用于灌区用水管理及决策,将会提高灌区的管理水平,促进灌区的信息化建设。本文研究将会促进灌区由工程水利向资源水利的转变,使灌区尽快步入向资源节约型、环境友好型和谐发展的轨道,以水资源的可持续利用保障灌区经济社会的可持续发展。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 行业背景
• 1.1.2 技术背景
• 1.2 研究目标与内容
• 1.2.1 研究目标
• 1.2.2 研究内容
• 1.3 研究方法与技术路线
• 1.3.1 研究方法
• 1.3.2 技术路线
• 1.4 研究的意义
• 2 研究现状及进展
• 2.1 灌溉用水模式研究现状与进展
• 2.2 WebGIS技术概述
• 2.2.1 WebGIS的定义
• 2.2.2 WebGIS的优势
• 2.2.3 WebGIS体系结构
• 2.2.4 WebGIS的实现技术
• 2.2.5 WebGIS平台的比较与选择
• 2.3 GIS在灌区中的应用研究现状与进展
• 2.3.1 国内外研究现状与进展
• 2.3.2 GIS在灌区中的研究内容
• 2.3.3 GIS在灌区中的研究趋势
• 3 宝鸡峡灌区用水分析
• 3.1 宝鸡峡灌区概况
• 3.1.1 宝鸡峡灌区的地位与作用
• 3.1.2 自然地理和水文概况
• 3.1.3 社会经济概况
• 3.1.4 水资源状况
• 3.1.5 农业生产状况
• 3.1.6 灌区管理现状
• 3.1.7 存在的问题
• 3.2 灌区水资源供需平衡分析及预测
• 3.2.1 灌区需水量计算
• 3.2.2 灌区总供水量计算
• 3.2.3 供需平衡分析
• 3.2.4 供需水预测及分析
• 4 经济用水模式的内涵
• 4.1 传统的经济用水灌溉制度原理
• 4.1.1 概念
• 4.1.2 原理
• 4.2 经济用水模式的研究
• 4.2.1 经济用水模式的概念
• 4.2.2 水资源总量控制
• 4.2.3 非充分灌溉制度
• 4.2.4 水权水市场
• 5 灌区经济用水模型的建立、计算及分析
• 5.1 灌区分区
• 5.1.1 分区原则
• 5.1.2 具体分区
• 5.2 经济用水多目标规划模型的建立
• 5.2.1 多目标规划数学模型
• 5.2.2 经济用水模型的构建
• 5.3 模型计算
• 5.3.1 充分灌溉制度下的模型计算
• 5.3.2 非充分灌溉制度下的模型计算
• 5.4 模型计算结论
• 6 基于WebGIS的灌区经济用水决策支持系统的实现
• 6.1 系统分析
• 6.1.1 需求分析
• 6.1.2 可行性分析
• 6.2 系统总体设计
• 6.2.1 ArcIMS的体系结构
• 6.2.2 系统软硬件开发环境
• 6.2.3 系统功能模块设计
• 6.2.4 系统开发流程
• 6.3 数据库的设计与建立
• 6.3.1 空间数据的组织与管理
• 6.3.2 属性数据的组织与管理
• 6.3.3 数据编码
• 6.3.4 数据库系统的建立
• 6.4 系统实现
• 6.4.1 系统主界面
• 6.4.2 数字灌区的实现
• 6.4.3 灌区信息查询
• 6.4.4 经济用水决策支持功能的实现
• 7 结论
• 7.1 结论
• 7.2 研究特色与创新之处
• 7.3 不足与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 博士期间发表的论文及论著
• 附表1 宝鸡峡灌区丰水年（25%）灌溉制度及灌溉需水量表
• 附表2 宝鸡峡灌区平水年（50%）灌溉制度及灌溉用水量表
• 附表3 宝鸡峡灌区枯水年（75%）灌溉制度及灌溉用水量表
• 附表4 宝鸡峡灌区非充分灌溉制度表
• 附表5 1980-2005年宝鸡峡塬上渠首林家村断面引水量逐月统计表
• 附表6 1980-2005年宝鸡峡塬下渠首白杨树断面引水量逐月统计表
• 附录7 系统功能实现的部分核心代码