区间多阶段风险规避方法应用于灌区水资源管理

摘要

随着社会经济的快速发展，现今的整个社会都面临着严重的水资源短缺问题，其中依赖于水资源生存的灌区农业系统尤为严重。本文针对灌区农业灌溉管理系统中的不确定性问题，开发了基于区间多阶段的风险规避模型（RAMS）。该方法分析了农业水资源规划系统的不确定性的问题，将静态分析方法转换为基于交互式算法和顶点分析方法的动态分析方法，并将其推广到灌区农业灌溉系统管理中，制定出规划方案用以解决灌溉中面临的实际问题。当随机事件发生时，该方法可以通过设定目标来保证规划的正常进行。正确地设定目标之后，再根据在该情景下的目标的条件风险值作出修改后的决定，以减少经济处罚。该规划方法应用到漳卫南灌区将有利于该地区农作物的灌溉与节水。我国农业系统正面临严重干旱缺水问题，可用灌溉水量的缺乏是长期困扰农业地区发展的主要因素之一。尤其是近几年，由于盲目地开发利用地下水，致使地下水位严重下降，近年来农业用水需求总量也在增加，同时，地下水位的下降致使农业需要更加多的灌溉用水，这形成了一个恶性循环。作为用水大户的农业灌溉，对农业用水的规划可以从一定程度上缓解目前水资源短缺困境。从全局的角度上对农业灌溉用水做出合理的配置，提高灌溉用水的效率，如水的输送效率、灌溉效率和作物用水效率等。随着国民经济的进一步发展，单纯的行政配置或是简单的水资源配置已经难以满足作物灌溉用水需求的复杂性和多变性。在本研究中，通过耦合区间规划、多阶段方法和条件风险价值(CVaR)模型构建出区间多阶段条件风险规避模型，实现系统中不确定性风险的定量化。本研究采用Penman公式表达出作物需水量。结果不仅为当地的作物种植、灌溉提供决策依据和技术支持，还实现了区域农业灌溉水管理的收益和风险之间的权衡。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景

1．2 灌区水资源管理系统辨识

1．2．1 水资源的复杂性和不确定性

1．2．2 农业灌溉系统的复杂性和不确定性

1．2．3 农业灌溉系统中风险的复杂性和不确定性

1．3 研究意义和目的

1．4 论文思路和框架

第2章 文献综述

2．1 灌区水资源管理研究进展

2．2 不确定性灌区水资源管理研究进展

2．3 基于风险规避的灌区水资源管理研究进展

2．4 小结

第3章 区间多阶段风险规避方法研究

3．1 概述

3．2 研究方法

3．2．1 区间线性规划

3．2．2 区间多阶段规划

3．2．3 区间两阶段风险规避规划

3．3 本章小结

第4章 案例研究

4．1 概述

4．2 研究区域概况

4．3 模型建立

4．4 数据收集

4．5 小结

第5章 结果分析

5．1 系统净收益

5．1．1 置信水平不同时的净收益

5．1．2 系统风险权重不同时的净收益

5．2 灌区系统的种植目标

5．3 灌区的最优灌溉模式

5．3．1 不同时期的最优灌溉模式

5．3．2 同地区不同时期的最优灌溉模式

5．4 小结

第6章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 展望

参考文献

附录

在校攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢

作者简介