基于地表水-地下水耦合模拟的黑河流域水资源配置研究

发布时间：2022-12-07 18:14

　　黑河流域位于中国西北地区,是中国干旱区内陆河流域的典型代表之一,流域中游河西走廊灌溉农业区是我国重要商品粮食生产种植基地,同时它也成为黑河流域水资源的主要消耗区。黑河流域水资源总量十分紧缺,由于水资源开发利用程度过高而产生一系列生态环境问题。如何合理分配水资源使得经济效益最大成为水资源管理者关注的问题。近年来气候变化引起了大气变化和水循环时空变化,区域性极端干旱或洪水灾害事件可能更加频繁,这也使未来水资源管理面临更大挑战。本研究针对上述两方面问题,发展了基于地表水-地下水耦合模拟的黑河中下游水资源优化配置模型,构建了基于长短期记忆神经网络（LSTM）的黑河上游出山径流预测模型,并将两者相结合预测了黑河中下游水循环与水资源配置对未来气候变化的响应。本研究发展的水资源优化配置模型以农业用水经济效益最高为目标,通过在生态水文模型HEIFLOW框架内耦合高效的线性规划问题,使用单纯形算法求解该问题。利用优化配置模型开展了现状条件下2000年-2016年黑河中下游水资源配置模拟。优化结果表明,使用优化配置模型后,黑河中游灌区平均供水率得到提高,位于河道中下段的灌区获得更多的水资源,灌区间供水更加... 

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究意义
    1.3 国内外研究进展
        1.3.1 地表水-地下水耦合模拟研究进展
        1.3.2 水资源优化配置研究进展
        1.3.3 基于人工神经网络算法的径流预测研究进展
    1.4 研究内容以及技术路线
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 技术路线
    1.5 论文创新点
第2章 黑河流域概况
    2.1 自然地理概况
    2.2 社会经济概况
    2.3 气象概况
    2.4 水文概况
    2.5 灌区概况
第3章 基于地表水-地下水耦合模拟的水资源优化配置模型
    3.1 HEIFLOW模型原理
        3.1.1 GSFLOW模型
        3.1.2 生态水文模块
        3.1.3 GSFLOW模型与生态水文模块的耦合
    3.2 基于HEIFFLOW的水资源配置模拟
        3.2.1 需水量计算
        3.2.2 水资源配置模块
        3.2.3 渠道水的损失计算
        3.2.4 水资源配置模块与HEIFLOW模型的耦合
    3.3 水资源优化配置模型
        3.3.1 优化目标
        3.3.2 单纯形算法
    3.4 水资源优化配置模型构建
    3.5 灌区水资源优化结果分析
    3.6 本章小结
第4章 基于LSTM的黑河流域出山径流预测
    4.1 研究方法
        4.1.1 神经网络基础理论
        4.1.2 长短期记忆神经网络理论
        4.1.3 主成分分析(PCA)原理
        4.1.4 评价指标
    4.2 数据预处理与长短期记忆神经网络搭建
        4.2.1 实验数据集
        4.2.2 PCA降维处理
        4.2.3 数据归一化
        4.2.4 模型结构
    4.3 径流模拟
    4.4 未来径流变化
    4.5 本章小结
第5章 黑河流域中下游未来水资源优化配置模拟
    5.1 未来中下游气候变化
    5.2 未来中下游水循环变化
        5.2.1 整体水平衡
        5.2.2 蒸散发时空变化特征
        5.2.3 正义峡径流量年际变化特征
    5.3 未来中游灌区水资源优化配置
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3712603