农业水土资源协同调控与可持续性分析：以黑龙江省典型灌区为例

　　为提升农业水土资源利用效率，促进灌区可持续发展，本书以黑龙江省典型灌区为研究区域，以农业水土资源的可持续利用为目标，以模拟和优化建模技术为主要手段，系统地研究了不确定条件下黑龙江省典型灌区农业水土资源协同调控方法。全书共10章，主要包括单一作物生育阶段水资源动态配置，单一作物水-土-肥资源综合管理，多作物多水源联合配置，基于农业水-粮食-能源纽带关系的灌区水、土、能协同调控及灌区可持续性分析等内容。

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目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究概述 1
1.2 国内外研究现状及评述 3
1.2.1 农业水资源优化配置相关研究综述 3
1.2.2 农业土地资源优化配置相关研究综述 5
1.2.3 农业水土资源优化配置不确定性方法研究 6
1.2.4 农业可持续性分析 8
1.2.5 评述 9
1.3 主要研究内容 10
1.3.1 农业水土资源优化配置不确定性方法与模型 10
1.3.2 耦合水-粮食-能源纽带关系的农业水土资源优化配置 11
1.3.3 农业水土资源配置可持续性分析 11
第2章 研究区域概况 12
2.1 黑龙江省灌区概况 12
2.1.1 水资源概况 12
2.1.2 农业概况 12
2.2 呼兰河灌区概况 13
2.2.1 基本自然概况 13
2.2.2 行政辖区及土地开发概况 14
2.2.3 水源情况 15
2.2.4 和平灌区（分区）概况 16
2.3 锦西灌区概况 16
2.3.1 灌区总体概况 16
2.3.2 灌溉面积分布 17
2.3.3 水资源利用分析 18
2.3.4 锦西灌区面临的主要问题 18
2.4 本章小结 19
第3章 作物生育期水资源优化配置 20
3.1 研究概述 20
3.2 主要参数及方法 22
3.2.1 直觉模糊数 22
3.2.2 农田水循环参数 22
3.3 IFMONLP模型构建 24
3.3.1 模型参数含义 24
3.3.2 模型目标函数构建 26
3.3.3 约束条件构建 27
3.4 模型求解 27
3.4.1 TIFN的测定和精度函数 28
3.4.2 水量平衡原理及系统动力学模型构建 28
3.4.3 Zimmerman法 30
3.4.4 IFMONLP模型求解替代模型 32
3.5 降水-径流丰枯组合情景 32
3.6 模型输入参数 35
3.7 结果分析与讨论 37
3.7.1 系统动力学模型结果 37
3.7.2 丰枯组合条件的联合概率 44
3.7.3 配水目标 46
3.7.4 灌溉用水分配量 47
3.7.5 IFMONLP模型优点 51
3.8 本章小结 52
第4章 作物水-土-肥耦合配置 53
4.1 研究概述 53
4.2 优化模型构建 54
4.2.1 目标函数构建 56
4.2.2 约束条件构建 57
4.2.3 模型解法 58
4.3 “足迹家族”主要指标评价方法 59
4.3.1 水足迹评价 59
4.3.2 农产品的碳足迹分析 60
4.3.3 生态足迹分析 61
4.3.4 能源足迹分析 61
4.4 数据分析 61
4.4.1 数据类别分析 61
4.4.2 数据处理及获取说明 62
4.5 优化结果分析与讨论 63
4.5.1 不确定条件下的模型优化结果分析 63
4.5.2 不同偏好情况下的目标函数值变化 64
4.5.3 敏感性分析 65
4.5.4 优化结果与实际现状对比分析 67
4.6 “足迹家族”评价 68
4.6.1 黑龙江省水足迹时空分布分析 68
4.6.2 和平灌区“足迹家族”分析 73
4.7 本章小结 75
第5章 多作物多水源水资源优化配置 76
5.1 研究概述 76
5.2 模型框架构建 77
5.2.1 Bootstrap方法 77
5.2.2 区间线性多目标规划 77
5.3 实例模型 81
5.3.1 建模要点 81
5.3.2 模型目标函数构建 82
5.3.3 模型约束条件构建 83
5.4 模型输入参数 84
5.4.1 水文参数 84
5.4.2 社会经济参数 86
5.4.3 其他参数 87
5.4.4 目标函数的权重 87
5.5 结果分析与讨论 88
5.5.1 水文参数区间数的生成 88
5.5.2 灌溉水量分配结果 91
5.6 本章小结 95
第6章 灌区水土资源可持续配置 96
6.1 研究概述 96
6.2 基于可持续发展的灌区水土资源优化配置 97
6.2.1 模糊不确定性 97
6.2.2 优化模型构建 99
6.2.3 优化模型求解方法 105
6.2.4 模型性能评估 105
6.2.5 实证分析与讨论 106
6.3 基于多重不确定的灌区水资源优化配置 110
6.3.1 CITSP-IPRBI模型的建立 111
6.3.2 CITSP-IPRBI模型的求解方法 113
6.3.3 CITSP-IPRBI模型的实际应用 115
6.3.4 实证分析与讨论 116
6.4 本章小结 121
第7章 灌区水资源高效配置及效果评价 123
7.1 研究概述 123
7.2 灌区水资源高效配置优化模型构建 123
7.2.1 目标函数构建 123
7.2.2 约束条件构建 125
7.3 灌区水资源高效配置方案评价模型构建 126
7.3.1 农业经济效益分析 126
7.3.2 社会效益分析 127
7.3.3 生态环境效益分析 127
7.3.4 可持续性评价方法 128
7.4 模型求解及数据来源 129
7.5 锦西灌区实证结果分析 132
7.5.1 灌区水资源优化结果分析 132
7.5.2 灌区水资源高效配置方案评价 133
7.6 灌区水资源高效配置与可持续性实证分析 139
7.6.1 灌区水资源优化结果分析 139
7.6.2 灌区缺水风险和可持续性分析 141
7.7 本章小结 142
第8章 田间-灌区双层系统水土资源协同配置 144
8.1 研究概述 144
8.2 供需水联合分布概率 146
8.2.1 水资源供需时序数据资料 146
8.2.2 径流和ET0边缘分布的确定 147
8.3 水土资源优化配置大系统优化模型 154
8.3.1 模型构建框架 154
8.3.2 模型求解步骤 158
8.4 灌区农业水资源承载力评价 160
8.4.1 评价指标体系的建立 161
8.4.2 基于熵权的TOPSIS法 161
8.5 模型参数 163
8.6 结果分析与讨论 165
8.6.1 边缘分布参数估计、线型选择与丰枯组合概率 165
8.6.2 大系统优化模型水土资源配置结果 168
8.6.3 灌区农业水资源承载力 171
8.7 本章小结 172
第9章 灌溉农业耦合WFEN的水土资源协同调控 174
9.1 研究概述 174
9.2 基于RBI的模糊多目标规划模型框架 175
9.3 WFEO-SIA模型 177
9.3.1 WFEO-SIA模型参数及变量解释 178
9.3.2 WFEO-SIA模型目标函数 181
9.3.3 WFEO-SIA模型约束条件 182
9.4 WFEO-SIA模型输入参数 183
9.5 结果分析与讨论 186
9.5.1 经济效益和环境影响的变化 186
9.5.2 资源分配结果 188
9.5.3 参量对目标的贡献率 190
9.5.4 敏感性分析 193
9.5.5 与实际情况对比分析 194
9.6 本章小结 195
第10章 基于WFEN的农业系统水-土-能协同调控 196
10.1 研究概述 196
10.2 耦合WFEN的农业水-土-能协同调控—模型Ⅰ 197
10.2.1 模型目标函数 197
10.2.2 模型约束条件 201
10.2.3 模型求解方法 202
10.3 耦合WFEN的农业水-土-能协同调控—模型Ⅱ 205
10.3.1 模型参数与变量含义 207
10.3.2 模型目标函数 211
10.3.3 模型约束条件 213
10.3.4 模型求解方法 214
10.4 农业系统可持续性评价 215
10.5 基本参数 217
10.6 结果分析与讨论 220
10.6.1 模型Ⅰ不同情景下资源分配与目标变化趋势 220
10.6.2 模型Ⅱ不同情景下资源分配与目标变化趋势 222
10.7 本章小结 228
参考文献 230