月灌溉用水量分布式优化模型

针对大型灌区作物种植结构复杂、不同区域作物需水量差异较大的特点,以GIS为平台,建立了灌区月灌溉用水量分布式优化模型.模型将灌区栅格化,以每个栅格的月灌溉用水量作为决策变量,以作物生育阶段作物水分生产函数为基础,以灌区作物产量最大为优化目标,考虑了水量平衡、渠系配水能力、水资源投入量、灌水时间、可供水量以及非负共6个约束条件.以澳大利亚马兰比季灌区2006—2007年8月、10月和12月的优化结果为例,优化后月灌溉用水的高峰期与河流径流的高峰期同期,且优化后的灌溉用水量小于同期观测值.此外,优化后的配水结果存在将有限的水资源向经济价值高的作物转移的趋势.因此,月灌溉用水量分布式优化模型可以用于大型灌区内不同尺度月灌溉用水量的优化模拟,且优化后的配水方案更加节水高效.     

基于作物蒸散量模型的智能化滴灌控制系统研究

为解决中小规模温室大棚的滴灌问题,设计出一套由作物蒸散量模型计算作物灌溉量的智能化滴灌控制系统。系统采用温湿度传感器测量不同高度上的温湿度差,利用波文比-能量平衡法计算出作物的蒸散量,并将蒸散量换算为灌溉量,通过单片机设定程序控制电磁阀的开关时间即控制灌溉量多少。对比试验证明,该方法方便、可靠,可应用于温室大棚的精确灌...     

甘肃北部棉花灌溉保证率分析

甘肃地区水资源短缺,合理利用农业水资源对地区发展非常重要。根据甘肃瓜州1983-2012年30年的气象资料,计算出瓜州地区棉花作物的参考作物蒸发蒸腾量以及作物的实际蒸发蒸腾量,进而计算甘肃瓜州棉花作物多年灌溉需水量。通过调节灌水次数来调节灌溉供水量,以得出不同供水条件下的灌溉设计保证率,根据不同灌水次数对作物经济效益的影响,得到最大效益时的灌水量和灌溉设计保证率。分析结果表明,灌溉设计保证率在53%时经济效益最高,从而确定甘肃瓜州地区的最优灌水量为440mm,达到既保证效益又能做到节水灌溉的目的。     

气候变化对汾西灌区灌溉用水量的影响研究

研究灌区气象要素长期变化特征及其对灌溉用水量的影响对掌握灌区灌溉用水规律从而进行更科学合理的灌溉具有一定的指导意义和实际参考价值。基于山西汾西灌区3个气象站点1975-2018年的实测气象资料，采用线性倾向估计、M-K检验等方法分析降水和气温的时间变化特征，用作物系数法计算灌区作物需水量和灌溉用水量，综合分析气候变化对灌溉用水量的影响，建立了不同水文典型年降水、作物需水量与灌溉用水量之间的关系。结果表明：44 a来汾西灌区降水量以2.7 mm/10a的速率下降，在1977年第一次突变；平均气温以0.471℃/10a的速率显著上升，在1997年突变；灌区气候向暖干方向发展，灌溉用水量以25.4 mm/10a的速率上升。气温突变伴随着降水骤降为多年最低值，灌溉用水量比多年均值增加了396.8 mm，远大于降水突变年。作物需水量增加1 mm，灌溉用水量就会增加1.92 mm；降水增多，其对灌溉用水的影响减小，单位降水量在丰、平、枯水年可分别引起1.29、1.74、2.72单位灌溉用水量的变化，枯水年的灌溉定额比丰、平水年多出20%。     

河套灌区小麦套种向日葵田间灌水有效性评价

春小麦套种向日葵是河套灌区主要的粮食作物与经济作物种植模式之一。针对河套灌区目前典型种植结构以及地下水位埋深比较浅的独特情况,应用土壤水动力学理论和SPAC系统理论知识,定量分析计算作物生长季节大气水、土壤水、灌溉水、作物水和地下水的相互转换关系;同时应用FAO推荐的Penman-Monteith方法及套种模式作物系数计算方法,对作物实际腾发量进行计算;最后应用水量平衡原理对田间灌溉水有效性进行评价,为河套灌区灌溉制度改进与优化提供理论依据。     

基于DTW-ILC算法的农业灌溉用水量调控方法

为了有效提高农业灌溉用水的利用率,根据农业灌溉的用水量,采用2级灌溉,先蓄水再灌溉的策略。在每次灌溉前,根据动态时间弯曲-迭代学习控制（DTW-ILC）方法的思想,先计算出灌溉用水,将其存放在蓄水池中,再根据实际农业灌溉用水量进行灌溉,反复用计算出来的蓄水池储水量逼近实际用水量,达到修正系统参考模型的作用,同时将下次灌溉的用水存储在蓄水池中,可以很好地预防干旱带来的无水灌溉的问题。仿真结果表明经过几次蓄水灌溉的过程可以很好地跟踪农业灌溉的实际用水量,提前作好蓄水池的蓄水工作,需要灌溉时有适当的灌溉用水,减少浪费,最终达到节水目的。     

基于RS和GIS的灌区增产净效益最大配水模型

在有限供水条件下,为了使全灌区增产净效益达到最大。研究依据非充分灌溉中的调亏灌溉原理和作物的水分生产函数,推导出作物产量与土壤含水率之间的函数关系,并建立了全灌区某次供水增产净效益最大的优化配水模型。根据RS技术能够快速获取信息的特点,以陕西关中冯家山水库北干十一支灌区为例,用RS技术获取灌区土壤含水率情况,再用GIS计算出不同作物灌溉需水量数据,并根据来水量用Matlab计算软件对模型进行求解,可快速获得各斗渠优化配水量。模型在求解时不受灌区类型的限制,因此,模型具有较强的通用性、可操作性和推广性。     

两种新的灌溉用水管理仪器

美国农业部农业研究机构及水与动力资源局研制了两种新的灌溉用水管理仪器: 一、自动预报计算灌溉日期和灌水量仪这种仪器是将气象数据及土壤水分.作物生态等资料输入电子计算机,可计算不同作物用水量。预报各地块和各种作物下一次灌溉日期和灌水总     

缺水引起产值损失时种值业产值优化数学模型的研究

缺水引起产值损失时种值业产值优化数学模型的研究赵树形，郑阳明（河北省灌溉中心试验站０５００６１），（河北师范大学教学系石家庄０５００１６）彭曼公式和水量平衡是在充分供水条件下求灌溉水量的有效方法。当水量供需出现缺口时，为了使作物产值最大，就要计算由于...     

灌溉用水量混沌演变特性分析

运用混沌理论分析灌溉用水量的演变趋势,通过灌溉用水量序列相空间重构在高维空间中恢复演变规律,考虑时间延迟与嵌入维数的相关性,利用C-C法计算相空间重构参数,通过最大Lyapunov指数来判别系统混沌特性。进行了实例研究,通过不同方法相互补充和验证,结果都说明了灌溉用水量演变存在混沌特性,为灌溉用水量的混沌预测和控制奠定了基础。     

春小麦-夏玉米套种模式下田间灌水有效性评估

春小麦-夏玉米套种是河套地区主要的粮食作物种植模式,且研究区处于浅地下水位地区,地下水与作物根层土壤水交换频繁。针对这种河套灌区典型种植模式以及浅地下水的独特情况,基于SPAC系统,应用水动力学理论定量分析计算作物生长季大气水、灌溉水、土壤水、地下水和作物水的相互转化关系,确定“5水”之间的相互转化的动态过程和量化关系。由于河套灌区独特情况,传统的土层静态切割法不符合实际,故应用水量平衡方法时田间灌溉水的有效性进行评价,从而有助于灌溉过程中的分析与管理决策。     

东线南水北调规划中黄河以北灌溉制度是怎样拟定的

在南水北调规划中,为了计算主要农作物的灌溉用水量,从而得出各典型年灌溉用水过程线,拟定了黄河以北灌区(分为天津、运东黑龙港及鲁北四个灌区)旱作物(小麦、玉米、谷子及棉花等四种作物)和水稻的灌溉制度.     

考虑回归水重复利用的多水源灌区灌溉用水量分析

多水源灌区中的灌溉回归水重复利用是普遍存在的现象,分析了灌溉回归水重复利用的机理并结合改进SWAT模型的特点概化了灌溉回归水及其重复利用量的计算方法,并说明了实际灌溉用水量的计算方法。进一步以浙江省浦江县通济桥水库灌区为实例,利用改进SWAT模型构建其水文循环模型,利用长系列实测逐月径流及实测渠首灌溉取水量率定模型参数,并进行验证。其中率定期及验证期的纳什效率系数均大于等于0.85,4条干渠灌水量模拟值与实测值的平均相对误差低于5%,表明改进SWAT模型具有良好的模拟效果且可用于模拟灌区不同水源类型的灌水量。进一步根据模型模拟结果计算得到通济桥水库灌区灌溉回归水及其重复利用量、以及灌区实际灌溉用水量,结果表明,该灌区灌溉回归水重复利用率达到40%,考虑扣除灌溉回归水重复利用量后,灌区灌溉用水量将降低约5.4%,灌区骨干水源灌溉用水量占总用水量的63%,不能代替整个灌区的灌溉用水量。进一步说明灌区实际灌溉用水量统计时应考虑扣除灌溉回归水重复利用量,尤其针对大型灌区或大范围区域,灌区灌溉用水量减少的绝对值将十分可观,可提高灌区灌溉用水量统计精度。对于有监测设施的灌区,不能仅仅以监测水量作为...     

基于土壤湿润体特征值的无压灌溉灌水定额模型研究

根据无压灌溉土壤湿润体形状为球冠的特点及湿润体内含水率分布规律,推导出了湿润体特征值模型.该模型表明湿润体特征值仅是灌溉水量的函数,因此可以用该模型计算无压灌溉灌水定额.通过微灌灌水定额计算方程和湿润体特征值模型的比较和联立求解,分别推导出了当湿润体半径(即根据作物根系分布规律来确定湿润体半径大小)为已知条件和湿润比为已知条件时的灌水定额计算方程,并用实例进行了验证.通过求湿润体内平均含水率的方法,解决了大田试验中用张力计监测土壤水分动态变化,从而实现适时精确灌水时张力计具体埋设位置的问题.结果表明,与微灌灌水定额计算方法相比,基于土壤湿润体特征值的灌水定额模型简单,操作性强,误差小,且同时扩大了微灌灌水定额计算方法在无压灌溉技术中的推广和应用范围.     

咸阳市农田灌溉水有效利用系数测算与分析

农田灌溉水有效利用系数是衡量水的利用效率的一项重要指标。为了获得咸阳市农田灌溉水有效利用系数,利用首尾测算法来对咸阳市农田灌溉水有效利用系数进行了测算分析,即通过作物典型田块的每公顷平均净灌溉定额和典型田块的田块面积加权平均,确定片区的作物净灌溉定额,再利用整个灌区作物种植面积和净灌溉定额,确定灌区的年净灌溉用水量。分析了2016年咸阳市40个样点灌区的基本数据,计算出各类型灌区的农田灌溉水有效利用系数。计算表明:咸阳市大型灌区、中型灌区、小型灌区、井灌区农田灌溉水有效利用系数分别为:0.577 7、0.565 0、0.599 0、0.761 3,咸阳市的综合农田灌溉水有效利用系数为0.577 0。结果表明:咸阳市农田灌溉水有效利用系数有很大的提升潜力。提出了测算过程中存在的问题及解决办法,计算成果为提高农田灌溉水有效利用系数的提供了依据。     

海子水库灌区节水型灌溉制度的制定

本文介绍了中日双方专家团在海子水库灌区现场调查中,实测土壤水分特征值的方法,土壤水分曲线的制定和应用,负压计观测值的应用,计算节水型灌溉用水量和灌水间隔日数的方法,并用节水型频繁灌溉法制定了各作物的节水型灌溉制度,用这种方法制定的节水型灌溉制度要比我国过去用的常规法节水40%以上。     

基于试验的稻田作物生产水足迹计算方法研究

传统的作物生产水足迹计算通常采用估算的方法,计算精度无法得到保证。基于桶栽试验提出了一种稻田作物生产水足迹计算方法,即利用实测稻田水量平衡要素推算稻田作物蓝绿水足迹,再通过记录每次排水量及测定每次排水水样中氮磷浓度来计算稻田作物生产灰水足迹。试验设置浅水勤灌(Frequent and Shallow Irrigation,FSI)、浅湿灌溉(Wet and Shallow Irrigation,WSI)、控制灌溉(Controlled Irrigation,CI)和蓄水-控灌(Rain-catching and Controlled Irrigation,RC-CI)4种灌溉模式,计算各灌溉模式下的稻田作物生产水足迹。结果表明,稻田生产蓝绿水足迹随生育期呈"增—降—增—降"的趋势,以拔节孕穗期较大;灰水足迹集中在返青期和分蘖前期,这主要与施肥和降雨有关;总水足迹随生育期呈"增-降-增-降"的趋势,以分蘖前期较大,返青期和拔节孕穗期次之。返青期和分蘖前期稻田作物生产水足迹组成以灰水足迹为主,其余生育期以蓝绿水足迹为主。稻田作物生产水足迹计算结果说明灌溉模式对稻田生产水足迹影响显著(P0.05)。基于试验的作物生产水足迹计算方法能够准确计算出各生育阶段作物生产蓝绿水和灰水足迹。     

北方灌区近年灌溉效益衰减原因调查分析

根据详细的调查和数据分析，北方灌区灌溉效益和用水量衰减的原因有：灌溉面积减少，直接影响用水量；农作物种植成本增大，农户收益太小；水价调整对灌区用水量影响很大；近年作物种植结构调整影响用水量；基层管理中存在不合理现象的影响。     

基于改进NSGA-Ⅱ的作物灌水量与灌溉日期同步优化

在非充分灌溉条件下,基于农田水量平衡模拟模型和作物产量计算模型,以灌水日期和灌溉水量为决策变量,将作物相对产量最大和作物全生育期的总灌溉水量最小作为优化目标,建立了能够同时对灌水日期和灌溉水量进行优化的多目标优化模型.在模型求解方面,设计了适合于此类优化问题的染色体结构,在精英保留非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的基础...     

考虑气象因子的不确定性灌溉水资源优化配置

基于不确定性区间作物水分生产函数,选取春小麦、玉米、棉花和白兰瓜这4种典型作物,建立不确定性条件下灌溉水资源优化配置模型,并将气象因子(蒸发蒸腾量和相对湿度)的不确定性引入其中,以反映气候变化对灌区配水的影响.结果表明,在石羊河流域民勤地区,玉米单方水经济效益较低,故其优化灌溉定额相比现状灌溉定额变化较大.棉花是单方水经济效益最大的作物,其次是白兰瓜,所以当可用水量短缺时,在确保粮食安全的前提下,为降低因灌溉缺水而带来的经济损失,要优先保证棉花和白兰瓜灌溉用水.引入气象因子的灌区水资源优化配置模型区间优化配水定额范围更广,反映出气象因子对灌区配水的影响.本研究验证了不确定性方法在实际应用的可行性,可为灌区水资源合理分配提供更可靠的科学依据.