灌區(qū)水管理水量分配及預(yù)期后果可視化教學(xué)研究與實(shí)現(xiàn)

1、灌區(qū)水管理水量分配及預(yù)期后果可視化教學(xué)研究與實(shí)現(xiàn)灌區(qū)水管理水量分配及預(yù)期后果可視化教學(xué)研究與實(shí)現(xiàn)李彥曹偉黃寶游夏慶成岳春芳（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院）摘要：摘要：可視化能夠?qū)崿F(xiàn)對大型數(shù)據(jù)和復(fù)雜過程的直觀理解，是一種非常重要的工具。我們通過采用可視化的手段，將水量的分配和不同水量所產(chǎn)生的結(jié)果（生長良好、輕度干旱、中度干旱、重度干旱）可視化顯示，并直接應(yīng)用于教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法簡單、有效，教學(xué)效果得到了顯著提高。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞

2、：課程可視化教學(xué)灌區(qū)水管理是水資源管理系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，隨著社會主義市場經(jīng)濟(jì)的逐步建立，國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生產(chǎn)力的極大提高，水資源如何支撐和保障社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展及其可持續(xù)利用已成為我國面臨的巨大挑戰(zhàn)。在我國農(nóng)業(yè)用水所占比重較大，而管理技術(shù)和管理水平仍停留在粗放的水平上，面對缺水的巨大壓力、用水浪費(fèi)和水源污染的現(xiàn)狀，強(qiáng)化灌區(qū)用水管理勢在必行。灌區(qū)水管理是一門關(guān)于對灌區(qū)用水戶的用水調(diào)配、用水過程和用水行為及環(huán)境管理的管理技術(shù)，灌區(qū)水管

3、理是水資源管理的核心環(huán)節(jié)[1]。在課程講授水量分配過程中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對水量分配所造成的結(jié)果理解不深刻。僅通過課堂講授，學(xué)生在水量分配過程，以及造成后果等方面仍然缺乏認(rèn)識；對需水大于供水時(shí)，該采取何種措施以及某種措施將對供需水平衡的貢獻(xiàn)沒有直觀的認(rèn)識；對某種措施適宜的條件、成本、效益等缺乏經(jīng)濟(jì)上的評價(jià)。本課題通過采用可視化的手段，將水量的分配和不同水量所產(chǎn)生的結(jié)果（不受旱、輕度受旱、嚴(yán)重受旱、絕收）直接顯示出來，使學(xué)生能深刻地體會水量分配直

4、接關(guān)系到灌區(qū)人民的經(jīng)濟(jì)利益。1、可視化教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)、可視化教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)知識可視化不但可以更好地傳遞和呈現(xiàn)教學(xué)信息，還可以幫助學(xué)生把教學(xué)信息通過重構(gòu)轉(zhuǎn)換為自己；不但可以傳遞顯性知識，還能傳遞隱性知識；不但可以創(chuàng)建知識，還可以幫助學(xué)生進(jìn)一步協(xié)作[2]。可視化教學(xué)是建立在以現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)輔助多媒體教學(xué)或網(wǎng)絡(luò)教學(xué)基礎(chǔ)度的對比，使同學(xué)們深刻認(rèn)識到配水工作不是簡單的數(shù)字游戲，它關(guān)系到灌區(qū)人民的經(jīng)濟(jì)效益[45]。2.2案例分析某灌區(qū)總面積為2.0821萬畝

5、，由一條干渠兩條支渠控制，該灌區(qū)種植8種作物，作物的面積見表1。預(yù)計(jì)5月來水流量為0.72m3s，實(shí)際來水流量為0.58m3s，以下用兩種配水方法進(jìn)行配水。兩種配水比例及各斗渠所分水量計(jì)算見表2、表3。從表2、表3可以看出：兩種不同的配水方式對作物產(chǎn)生的影響是完全不同的，根據(jù)作物的灌溉制度，棉花在5月份是不需要灌水的，因此按毛需水量比例分配時(shí)，1干4斗分配的水量為0，而按灌溉面積比例分配時(shí)，1干1支4斗分配的水量為19.48萬m3，1干

6、1支1斗和1干2支1斗，所分水量大于需水量，造成作物受淹。兩種配水方式所得的結(jié)果差異很大，按灌溉面積法所得的虧水率在35.17%—43.68%變動，按毛需水量法所得的虧水率為14.27%。通過對作物的需水量和來水量進(jìn)行計(jì)算，可以得到不同配水方式下每種作物的水分虧缺程度，見圖1、圖2。用不同色塊代表作物受旱的程度，其中生長良好表示作物不受旱，以棉花的干旱指標(biāo)為例，0≤虧水率≤10%為輕度干旱，10≤虧水率≤15%為中等干旱，虧水率≥15%

7、為重度干旱。從圖1和圖2可以看出：5月份實(shí)際來水流量為0.58m3s，用兩種方式給灌區(qū)配水，對作物的影響是截然不同的。從圖1可以看出：3條斗渠控制的區(qū)域來水量大于需水量，處于受淹狀態(tài)，4條斗渠控制的區(qū)域處于重度干旱狀態(tài)，1條斗渠控制區(qū)域處于輕度干旱狀況。從圖2可以看出：1條斗渠控制的區(qū)域處于正常生長狀態(tài)，7條斗渠控制的區(qū)域處于中等干旱狀況?？傮w而言，按毛需水量法符合作物生長的實(shí)際情況，建議在今后的配水實(shí)際工作中，按毛需水量法給各用水單位