阿海电站附近气温逐月平均值差别不大，全年平均气温在12.7℃左右。由于入流位置缺乏水温实测资料，采用蓄水前阿海测站和上游石鼓测站的水温进行插值作为阿海水库的入流水温。由于阿海电站上游地势较高，入流水温季节变化明显。根据阿海水库深泓线蜿蜒曲折和河道长宽比悬殊的特点，在平面上采用曲线正交四边形网格剖分计算区域。考虑到阿海水库河宽较小，沿河宽方向水温变化较小，在河宽方向划分为5个网格。......
2025-09-29
灌溉规划计算案例：作物种植比例、产量计算及供水情况分析
【摘要】：灌区作物的种植比例、灌溉前产量、计算产量、作物单价均见表10.3。表10.4作物逐月需水量表设计年降雨及分配、水库可供水量见表10.5。表10.5逐月降雨及供水量表含水层可供开采量为1200万m3。表10.6灌溉土地和非灌溉土地水量损失参数表%灌溉工程有效寿命期为40年，年利率为10%。表10.7各类工程输水参数表4.计算成果分析根据上述输入资料，采用单纯形法的计算机程序，求得最优化规划的总净效益现值为62938000元。
研究地面水和地下水联合运用以及土地利用综合规划问题。地面水和地下水的联合运用，实行井、河结合，是充分利用水资源，趋利避害发挥优势的一项带根本性的水利措施。两种水源联合运用的线性规划模型，目标函数是使灌区总的灌溉净效益现值为最大，确定灌区的土地利用规模、最优种植模式和两种水源的时段引、抽水量。
1.目标函数
(1)灌溉年效益:
式中:Aj为j类作物的灌溉面积，亩;
为j类作物灌溉后的产量，kg/亩;
为j类作物灌溉前的产量，kg/亩;pj为j类作物单价，元/kg;ε为灌溉效益分摊系数。
(2)灌溉渠系年运行费用:
式中:C(w)为渠道运行费用，元/m3;W为i时段渠道从水库引水量，m3。
(3)机井年运行费用:
式中:C(q)为机井运行费用，元/m3;qi为i时段从地下水源抽取得水量，m3。
(4)排水系统年运行费用:
式中:C(0)为排水系统年运行费用，元/m3;Qi为i时段的排水量，m3。
i时段的排水量Qi应包括渠道范围内(指引水部分)的地面流失;灌溉土地范围内灌溉和降雨所产生的地面流失;非灌溉土地上降雨所产生的地面流失。其值应为
式中:α1、α2、α3分别表示渠道段、灌溉土地、非灌溉土地地面流失量，%;Δ1Wi为i时段输送到灌溉土地的水量。这部分水量是i时段引水量Wi扣除渠道段的地面流失、渠道水深层渗漏(入含水层)以及蒸发损失而得。Δ1=1-α1-β1-γ1(β1、γ1分别表示渠道段范围内灌溉水深层渗漏、蒸发损失，%;pi为i时段天然降雨，m3/亩);Tc为灌区总耕地面积，亩。
在工程的有效使用期内，利用等额收付系列现值因子，在规定年利率下，将年效益、年运行费用折现，求得总净效益现值，目标函数可写成
式中:ψ为等额收付系列现值因子，
i为年利率，%;n为工程有效使用期限，年。
2.约束条件
使上述目标函数最大，应满足以下约束条件。
(1)各种作物种植面积之和不超过可以灌溉的总面积:
式中:AT1A为可以灌溉总面积，亩。
(2)各时段渠道引水量不超过水库(或河道)可供水量:
式中:S1、S2、…、SI为各时段水库(或河道)可供水量，m3。
(3)一年内地下含水层总出水量不超过允许开采量:
式中:E为允许年开采量，m3;e为地下含水层年蒸发量，m3;Rout为年流出含水层水量，m3;Rin为年流入含水层水量，m3;β3为非灌溉土地流入含水层水量，%。
(4)各时段灌溉作物需水量由渠道引水，机井抽水、降雨满足：
其中
Δ2=1-α2-β2-γ2
式中:E1j、E2j、…、EIj为各时段j类作物需水量，m3/亩;Δ2为满足作物需水要求，输水(引地表水、抽地下水)至灌溉土地，扣除损失后的灌溉水量的百分数，%;α2、β2、γ2分别表示输水至灌溉土地的地面径流损耗、灌溉回归水(入地下含水层)损耗、蒸发损失。
（5）各时段引入渠道水量不超过渠道输水能力：(https://www.chuimin.cn)
式中：W为渠道输水能力，m3/s；η（w）为渠系有效水利用系数；
为各时段渠道运行时间，s。
（6）各时段机井抽水量不超过机井抽水能力：
式中：q为机井抽水能力，m3/s；η（q）为机井有效水利用系数；
为各时段机井运行时间，s。
（7）任何时段排出水量不超过排水沟输水能力：
式中：D为排水沟输水能力，m3/s；η（Q）为排水沟效率系数；
为各时段排水沟运行时间，s。
（8）按计划，各种作物的灌溉面积受限在一定范围内：
式中：λ1、λ2、…、λJ为分配给1、2、…、J类作物的灌溉面积的百分比，%；t1、t2、…、tJ分别为1、2、…、J类作物的复种指数。
（9）满足非负条件：
上述线性规划问题，在目标函数和约束方程中，除Wi、qi、Aj(i=1，2，…，I;j=1，2，…，J)以外，其余均为已知数。解这个线性规划，需要将约束不等式化为等式，即引入松弛变量，把线性规划问题改写成标准形式，利用单纯形法计算，可求得各种作物最优种植面积，引、抽水量和总净效益现值。
3.基本资料
(1)灌区总耕地面积为12万亩，非耕地面积占总耕地面积的8%。
(2)灌区作物的种植比例、灌溉前产量、计算产量、作物单价均见表10.3。
表10.3 灌区作物基本情况表
(3)各种作物的需水量见表10.4。
表10.4 作物逐月需水量表
(4)设计年降雨及分配、水库可供水量见表10.5。
表10.5 逐月降雨及供水量表
(5)含水层可供开采量为1200万m3。含水层年蒸发量为200万m3。邻近流域流入含水层的水量为400万m3。从含水层流出的水量为300万m3。
(6)渠道段、灌溉土地，非灌溉土地的地面流失、渗漏损失、蒸发损失均见表10.6。
表10.6 灌溉土地和非灌溉土地水量损失参数表 %
(7)灌溉工程有效寿命期为40年，年利率为10%。
(8)渠道、水井、排水沟的输水能力、效率系数、年运行费用均见表10.7。
表10.7 各类工程输水参数表
4.计算成果分析
根据上述输入资料，采用单纯形法的计算机程序，求得最优化规划的总净效益现值为62938000元。水稻的最优种植面积为54392亩，棉花为33120亩，其他作物为22888亩。两种水源引、抽水量见表10.8。
表10.8 最优灌溉水量表
从表10.8可知，满足灌溉用水的各月中，渠道最大引水量800万m3是在8月，水井最大抽水量589万m3也在8月，6月、10月引抽水量为0，说明这个时期内的灌溉用水完全由降雨满足，无需引抽水量。11月、12月无灌溉要求，引抽水量也为0。
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