23、分布式灌溉系统水资源管理模拟与农业资源重构概念

分布式灌溉系统水资源管理模拟与农业资源重构概念

1. 分布式灌溉系统水资源管理模拟

1.1 引言

在分布式灌溉系统中，水资源管理过程建模的关键问题是节水。目前，众多研究工作致力于改进和开发方法、选择运河水分配标准，以及开发新的和衍生的水资源管理数学模型。

1.2 水利设施建模

• 圣维南方程 ：现代科学中，用偏微分方程描述明渠水流运动的圣维南方程，常见形式如下：
  • 水流量平衡方程：
    [
    \omega\frac{\partial Q}{\partial L}+\frac{\partial Q}{\partial t}=0
    ]
  • 动态平衡方程：
    [
    -\frac{\partial i}{\partial h}=\frac{Q}{K}+\frac{v}{g}\frac{\partial v}{\partial x}+\frac{1}{2}\frac{\partial v}{\partial t}
    ]
    其中，(i) 是底部坡度，(Q)、(K)、(v) 分别是流量、流量模数和平均断面流速，(\omega)、(h) 是自由面积和水流深度，(x) 是距离，(t) 是时间，(g) 是重力常数。
• 积分形式 ：圣维南方程的积分形式由质量和动量守恒方程（纳维 - 斯托克斯方程）推导而来，适用于不满足浅水条件的情况：
  [
  \int_{t_1}^{t_2}\int_{x_1}^{x_2}(\omeg