技术摘要：
本发明公开了一种基于耗水控制的农业用水优化调配系统及方法，该系统包括数据管理模块，对用水调配涉及的数据进行存储并管理；基础数据统计模块，对存储的各类数据进行统计；农业ET计算模块，根据存储数据和统计数据对农业ET进行计算；水资源配置模块，基于各用水单元  全部
背景技术：
传统水资源管理中的“节水”以“供需平衡”为核心，重在减少取水量，而对各种用 水过程实际水资源消耗研究相对薄弱。由于受ET(蒸散耗水)监测方法和手段制约，我国节 水农业ET管理的研究也大多局限于农田灌溉用水的管理方面，在流域范围内全面实施ET管 理是一项新技术，目前国内外都没有成功的经验。随着卫星遥感技术的发展，利用遥感数据 和模型反演区域ET成为可能，遥感方法测定ET具有空间上的连续及时间动态变化的特点， 能够表达蒸散量的时空分布与变化，不同尺度遥感RT数据获得为利用ET数据开展区域性耗 水管理。 目前国内外现有的灌溉配水决策大多是依据经验或假定条件至上建立的配水模 型，配水量都是以历史供水量为依据，而不是作物的需耗水量，因此，绝大多数配水结果与 实际作为需耗水量不相符合，都是计划配水模式下的研究成果，而按真实节水理念耗水量 配水方式的研究成果并不多见。在配水技术方面，目前的农业配水模型大多计算单元为子 流域、灌区或县级尺度，无法保证乡镇、村级以及田块尺度上的配水精度要求。
技术实现要素：
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的基于耗水控制的农业用水优化调配系 统及方法引入ET管理理念，融合了ET监测、控制方法和技术，满足不同阶段农业目标ET的确 定和基于ET红线的农业用水空间布局优化。 为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于耗水控制的农业用 水优化调配系统，包括： 数据管理模块，用于对农业用水优化调配涉及的数据支撑资料进行存储并管理； 基础数据统计模块，用于对存储的各类数据支撑资料进行统计； 农业ET计算模块，用于根据存储的数据支撑资料和基础数据统计模块中统计的数 据对农业ET进行计算； 水资源配置模块，用于基于各用水单元计算出的农业ET和存储的数据支撑资料， 生成对应的水资源调配方案。 进一步地，所述数据管理模块中的数据支撑资料包括径流数据、基本农田面积、非 基本农田面积、灌溉制度、ET红线数据和用户数据；所述基础数据统计模块中统计的数据包 括各用水单元中的径流、水库特征值、水库-库容关系曲线、水库蒸发数据和工业生态需水 量；所述农田ET计算模块中计算的农业ET包括各用水单元中按月或旬统计的基本农田ET、 非基本农田ET和最小农田灌溉量。 进一步地，所述水资源配置模块包括水资源配置单元和配置方案比较单元； 5 CN 111598356 A 说　明　书 2/9 页 所述水资源配置单元用于根据用水单元初始库容、设置的径流设计保证率和规划 水平年对应的参数生成该规划水平年中该用水单元对应的基本农田配水方案和非基本农 田配水方案； 所述配置方案比较单元用于根据用水单元初始库容和选择水平年对应的参数，生 成该水平年不同径流设计保证率下的基本农田和非基本农田配水对比结果。 进一步地，所述农业用水优化调配系统还包括遥感ET预警模块；所述遥感ET预警 模块用于根据设置的ET红线数据和遥感ET数据进行各用水单元的ET数据统计，进而对各用 水单元进行遥感ET预警。 一种基于耗水控制的农业用水优化调配方法，包括以下步骤： S1、基于农业ET计算模块中的数据，确定各用水单元不同频率年满足目标ET的灌 溉需水量； S2、基于数据管理模块存储的数据，确定各用水单元中水资源调配时的配水原则； S3、基于数据管理模块和基础数据统计模块中的数据，建立基于ET的优化配水模 型； S4、基于数据管理模块和基础数据统计模块中的数据，确定各用水单元对应的约 束条件； S5、基于待配水用水单元确定的灌溉需水量，在满足配水原则及约束条件的基础 上对基于ET的优化配水模型进行线性求解，得到该用水单元的农业用水优化调配结果。 进一步地，所述步骤S2中的配水原则包括优先保证各用水单元中责任田的用水 量、保证各用水单元渠系完好且离水库或河流较近的用水户优先配水和优先利用各用水单 元中的地表水。 进一步地，所述步骤S3中，将待配水区域农业灌溉地表水缺水量最小作为基于ET 的优化配水模型的目标函数； 所述目标函数为： 式中， 为第i用水户第t时段责任田地表水供水量； 为第i用水户第t时段非责 任田地表水供水量； 为第i用水户第t时段责任田需水量； 为第i用水户第t时段非 责任田需水量；α1和α2为表征供水优先顺序的第一权重系数和第二权重系数；ηi为第i用水 户灌溉水利用系数；I为用水户数量，T为计时段数。 进一步地，所述步骤S4中的约束条件包括水库或河道水量平衡约束、需水量约束、 水库约束、渠道输水能力约束、乡镇最小地表水供水量约束和流域调水用水约束。 进一步地，所述水库或河道平衡约束包括具有控制性水库时的水库水量平衡约束 和不具有控制性水库时的河道水量平衡约束； 所述具有控制性水库时的水库水量平衡约束为： 式中，Vt、Vt-1分别为第t、t-1时段水库库容；St为第t时段水库渗漏水量；Et为第t时 6 CN 111598356 A 说　明　书 3/9 页 段水库蒸发水量；Rt为第t时段水库入库水量；Dt为第t时段水库其他行业供水量；WIt为第t 时段外流域调入水量；WOt为第t时段流域调出水量； 所述不具有控制性水库时的河道水量平衡约束为： 式中：RDt为第t时段河道可供农业灌溉水量；RXHt为第t时段河道无法利用水量； 所述需水量约束包括责任田需水量约束和非责任田需水量约束； 所述责任田需水量约束为： 所述非责任田需水量约束为： 式中， 分别为第i用水户责任田、非责任田面积； 分别为第i用水 户第t时段责任田、非责任田有效降雨量； 所述水库约束为： VMint≤Vt≤VMaxt 式中，VMaxt、VMint分别为水库第t时刻最大、最小库容； 所述渠道输水能力约束为： 式中，QMaxj,t为第j渠道第t时段渠道最大输水能力；Ij为第j渠道供水的用水户； 所述乡镇最小地表水供水量约束为： 式中，Mi,t为第i用水户第t时段责任田最小地表水供水量； 所述流域调水用水约束为： 式中，K为调水点上游村庄即用水协会数目；RLoct为第t时流域段自产径流量或河 道可供农业灌溉水量。 本发明的有益效果： (1)本发明系统引入“ET管理”理念，融合ET监测技术、控制方法和技术，满足了不 同阶段农业目标ET的确定；通过灌溉面积调整、节水灌溉面积布局和种植结构优化等措施， 实现了基于ET红线的农业用水空间优化布局；基于ET红线约束、水库蓄水能力约束和水量 动态变化、作物需水优化调整、渠道输配水能力控制及优先保证基本农田需水量等约束条 件，实现了用于多水源、多用户的流域水资源优化配置；提出了满足ET红线下灌区或子流域 配水方案推荐，实现了不同目标ET的灌溉需水过程优化，将水资源由“供水管理”向“供水 耗水双管理”转变； (2)本发明系统可实现田块、村级、乡镇级尺度的配水空间单元；同时，在时间尺度 7 CN 111598356 A 说　明　书 4/9 页 上，该系统还具有旬、月尺度的农田需水量预测预报，因此，同国内外同类技术比较，该系统 可以实现灌溉用水在时间、空间上的分布式、精细化管理，空间上“以丰补缺”，时间上的“合 理调蓄”，水源间的“优化配置”，真正实现区域灌溉用水的合理调配； (3)该系统适用于流域地表水地下水联合调配方案、灌区续建配套与现代化改造 项目及其他农田水利项目的水资源配置方案的应用，具有经济性和管理便利性，一次投入， 后期维护成本低，可为实现开展区域性耗水管理提供重要的技术支撑，提高农业用管理水 平。 附图说明 图1为本发明提供的基于耗水控制农业用水优化调配系统实现配水的技术路线 图。 图2为本发明提供的基于耗水控制农业用水优化调配方法流程图。 图3为本发明提供的基于ET的农业配水模型求解过程示意图。 图4为本发明提供的实施例中农业用水优化调配系统主界面示意图。 图5为本发明提供的实施例中径流数据管理示意图。 图6为本发明提供的实施例中基本农田管理示意图。 图7为本发明提供的实施例中非基本农田管理示意图。 图8为本发明提供的实施例中灌溉制度数据管理示意图。 图9为本发明提供的实施例中遥感ET数据管理示意图。 图10为本发明提供的实施例中用户管理示意图。 图11为本发明提供的实施例中径流资料示意图。 图12为本发明提供的实施例中径流统计示意图。 图13为本发明提供的实施例中水库特征值示意图。 图14为本发明提供的实施例中水库蒸发示意图。 图15为本发明提供的实施例中工业生态需水量示意图。 图16为本发明提供的实施例中按月统计的基本农田需水量示意图。 图17为本发明提供的实施例中按旬统计的基本农田需水量示意图。 图18为本发明提供的实施例中按月统计的非基本农田需水量示意图。 图19为本发明提供的实施例中按旬统计的非基本农田需水量示意图。 图20为本发明提供的实施例中农田最小灌溉量示意图。 图21为本发明提供的实施例中准备参数进行配置方案计算示意图。 图22为本发明提供的实施例中基本农田配水方案示意图。 图23为本发明提供的实施例中非基本农田配水方案示意图。 图24为本发明提供的实施例中准备参数进行配水方案对比示意图。 图25为本发明提供的实施例中基本农田配水方案对比示意图。 图26为本发明提供的实施例中非基本农田配水方案对比示意图。 图27为本发明提供的实施例中全年红线示意图。 图28为本发明提供的实施例中遥感ET数据输入示意图。 图29为本发明提供的实施例中遥感ET数据统计示意图。 8 CN 111598356 A 说　明　书 5/9 页 图30为本发明提供的实施例中遥感ET预警结果示意图。