基于NSGA-Ⅱ农业多水源复合系统多目标配置模型应用

基于多目标非支配排序遗传算法原理,建立佳木斯地区农业多水源灌溉系统多目标供水优化配置模型。运用非支配排序遗传算法求解,结果表明,模型可达到经济目标较大时环境目标较小效果。选取三个方案权衡分析经济和环境目标,高来水情景中方案一经济目标是88.88×10~8元,环境目标588.12×10~4kg,方案二分别是88.00×10~8元,580.55×10~4kg,方案三分别是85.56×10~8元,574.50×10~4kg。在三个不同最优解中,决策者可根据偏好或实际情况选择决策方案,为当地农业水资源规划提供依据。     

基于PPC-DEA模型中国水利投资经济效率分析

水利投资对经济影响可用水利投资经济效率表示。为深入研究中国各地区水利投资投入产出效率,缓解我国水资源供需矛盾,选取基于实数编码加速遗传算法的投影寻踪聚类模型(简称RAGA-PPC)约简2008~2012年中国水利投资产出指标,运用数据包络分析模型(简称DEA),计算中国31个省区5年间水利投资相对效率,总结其空间分布规律。结果表明,中国水利投资成果显著,各地经济效率水平普遍较高,但分布规律在空间上较分散,基本呈现出沿海高、内陆低趋势,分布特点与当地经济发展水平、地理位置和地形地貌特征有关。研究为分析和提高中国水利投资经济效率,推动水利事业高效发展提供参考。     

基于改进萤火虫算法的土壤水分特征曲线参数优化

针对因参数精度不足,影响相关土壤水分运动建模、仿真结果等问题,引入萤火虫算法,并将固定随机步长改进为随萤火虫间距离变化的可变步长,旨在解决土壤水分特征曲线Van Genuchten模型参数优化的非线性拟合问题。结果表明:对不同深度的黑土和黏土的脱湿过程进行模拟,得到优化后的相关参数及体积含水率计算值。通过与粒子群算法、遗传算法对比,表明萤火虫算法模拟结果精度高,曲线吻合性好,最大相对误差仅在2%左右,是一种高精度的优化算法,且改进之后收敛效率提高。利用萤火虫算法解决这类非线性优化问题是可行的,尤其在对精度、准确性要求较高及需为后续研究确定其他土壤水分运动参数提供准确依据的情况下,适用性更强。     

基于近似熵理论的三江平原月降水量空间复杂性分析

以三江平原7个国家级气象站1959—2013年的月降水量数据为基础,采用近似熵理论、ArcGIS空间分析理论,分析了近50a三江平原月降水量的空间复杂性。结果表明:三江平原月降水量表现出了较强的非线性特征,其中南部鸡西站月降水量的极差最大,达到了340.1mm,北部富锦站月降水量的极差最小,仅为231.6mm;月降水量空间复杂性东西方向整体呈现出了条状分布,且由西南向东北逐渐增加,这主要与三江平原西南部海拔低,湿地面积多,降水日数与降水强度小,且多为山区等因素有关。研究成果对于指导三江平原科学合理地利用降水资源具有一定的指导意义。     

基于AHP的方正县农民用水户协会影响因素评价研究

近几年来,随着水田面积的增加,方正县农民＂争水抢水＂现象日益严重,极大地影响了农村用水次序,增加了民事纠纷,不利于农村和农民生活的稳定。而农民用水户协会作为一个民间性的群众组织,能够增强用水户的节水意识,规范用水管理,增加水事活动透明度,切实维护灌溉秩序,保障灌溉安全,这对促进农业发展、农民增收、维护农村社会稳定具有十...     

冻融土壤水热迁移与作用机理研究

季节性冻融土壤的水热变异及空间迁移过程是一个复杂的动力学系统,冻融土壤水热系统作为自然界能量循环的重要环节,在水资源、环境、能源以及人类工程等方面占有极其重要的地位,详细探求冻融土壤的水热扩散机理,准确地掌握土壤的水热迁移状况,对于科学合理的制定春播制度具有深远的影响。以高效利用冻土资源、提高农业经济、改善生态环境为宗旨,在总结国内外研究成果的基础上,阐述了土壤冻融交替的物理过程、冻层水分入渗、热量传导、土壤溶质的转化过程以及工程冻害防治,概括了冻融土壤的水热分布对于地表环境改变以及气候因子差异的响应机制,进而从机理上对冻融土壤特征参数、水热耦合动态模拟及预测模型进行了论述。同时,提出了冻融土壤结构多尺度结合、土壤覆被联合体间反演、统计模型与随机模型并行的研究思路,旨在为寒旱区季节性冻土水热循环、水热平衡研究以及科学合理的指导农业生产提供借鉴。     

积雪覆盖条件下土壤液态含水率空间分布

为了揭示季节性冻土区积雪覆盖条件下土壤垂直剖面各层次液态含水率序列的复杂性变化过程,基于(2013年11月-2014年4月)实测的田间数据,分析了裸地、自然降雪、积雪压实和积雪加厚覆盖处理条件下5、10、15、20、40、60、100、140、180 cm土层土壤液态含水率的变化过程,采用变异系数、方差等指标评价其时间序列的离散程度,同时利用小波变换信息量系数(wavelet transform information cost function,WT-ICF)值对含水率序列的复杂性进行识别验证。结果表明:冻融期,积雪覆盖阻碍了土壤与环境之间的水汽传输与能量交换过程,裸地处理条件下土壤含水率变幅最大的层面出现在20 cm土层处,其含水率变幅为18.31%,自然降雪、积雪压实和积雪加厚条件下其最大变幅层面分别为15、15、10 cm,层面逐渐上升;裸地处理条件下20 cm土层处的离散程度最大,随着积雪覆盖厚度的增加和密度的增大,序列离散程度最大的层面逐渐上移,其变异系数依次为6.0189%、6.1367%和6.8546%,波动性增强;小波变换信息量系数能够精确的测算各土层土壤含水率的复杂度,裸地、自然降雪、积雪压实和积雪加厚处理条件下其复杂性活跃层依次为21、18、14和10 cm,积雪的存在导致了环境因子对于土壤的影响区域减小,复杂性活跃层向地表移动。该研究揭示了北方寒区冻融期土壤水分迁移的复杂性特征,对于合理预测春播期土壤墒情,精准、高效的利用土壤水资源具有指导意义。     

松花江哈尔滨城区段汇入支流水质污染评价及影响因素分析

为了解松花江哈尔滨城区段汇入支流水质污染现状,以一级支流发生渠、马家沟、何家沟和运粮河为研究对象,监测分析枯水期、丰水期DO、CODcr、BOD5、TP和TN等主要水质,应用单因子水质标识指数法和综合水质标识指数法评价研究区域水质污染状况,揭示水质指标时空分布特征,分析其主要影响因素。结果表明,研究区域污染较严重,约76.0%监测断面水质类别为Ⅴ类及以上,47.9%监测断面水质类别为劣Ⅴ类及以上;时空分布差异性明显,水体污染程度枯水期丰水期,其中发生渠、马家沟、何家沟污染情况体现为中、上游下游,运粮河污染情况体现为中游上游和下游,主要影响因素是工业废水、集中式排污口的污水排放、农田径流。研究结果为松花江哈尔滨城区段河流管理、城市生态环境治理与保护提供科学依据。     

渠道渗漏HYDRUS模拟验证及影响因素分析

渠道渗漏影响灌溉水利用效率,分析影响渗漏的主要因素,评估各影响因素对渠道渗漏的影响程度,可以为提高灌溉水利用效率提供理论参考.为了得到渠道渗漏的主要影响因素,进行了渠道渗漏室内模拟试验,观测不同边坡系数、入渗水头、渠道底宽下的累积入渗量和湿润锋推进过程,建立试验条件下的土壤水分运动模型,选用HYDRUS-2D软件求解所建模型,并将求解得到的模拟值与实测值进行比较,结果表明,模型模拟R2均高于0.9、均方根误差为0.43～4.99 L,检验了所建模型可以用于模拟渠道渗漏的土壤水分入渗过程.模拟表明,边坡系数对湿润锋运移距离和累积入渗量的影响很小,渠道底宽对渠道土壤水分入渗过程的影响较大,通过双因素方差分析,渠道底宽对累积入渗量和湿润锋运移距离的影响极显著(P＜0.01),而入渗水头对水平距离的影响显著(P＜0.05),渠道底宽和入渗水头之间不存在显著的交互影响(P＞0.05).研究结果可以为提高灌溉水利用效率、对灌溉渠道防渗提供技术参考.     

冻深对北方高寒地区土壤入渗特性的影响研究

基于冬季野外大田土壤入渗试验,以北方高寒地区——哈尔滨为例,分析了冻深对冻结土壤入渗能力的影响。结果表明,冻结土壤入渗能力与非冻结土壤相比具有较大的区别,其入渗能力要远小于非冻结土壤,冻结土壤具有明显的减渗特性。研究结果对于指导北方高寒地区科学合理地制定冬春灌溉技术指标及高效利用土壤水资源具有重要的理论和实践意义。