基于随机降雨的水稻优化灌溉制度

为了确定合理的水稻灌溉制度,在水稻灌溉试验资料的基础上,建立了以旬灌溉水量为决策变量的水稻灌溉制度优化模型,采用了蒙特卡罗方法和漳河灌区30 a实际降雨资料模拟出500 a的旬降雨,运用遗传算法解决以模拟降雨作为输入的优化模型,求得了每个模拟年份各旬在5种设定的灌溉定额条件下的灌溉水量,并通过对结果的统计分析,得到了不同灌溉定额条件下作物生长情况和各旬灌水量的概率分布。结果表明,漳河灌区30 a长序列旬降水服从伽玛分布。灌溉定额为120 mm时,中稻不发生枯萎;灌溉定额为180 mm时,基本保证中稻生长良好。以30 mm为灌水定额步长,灌溉定额为180 mm时,6月上旬和8月上旬各灌30 mm,6月中旬和7月下旬各灌60 mm。6月中旬、7月下旬和8月上旬缺水对产量的影响较大,其需水量应优先被满足。     

基于多年降水的豫东地区夏玉米灌溉制度优化北大核心

以灌溉日期和灌溉水量为决策变量,结合豫东地区多年降水资料和玉米在各生育期耗水量等条件,实现多年作物产量的均值最大、方差最小以及玉米生育期总灌水量最小的目标优化。结果表明在拔节期至抽雄期、抽雄期至灌浆期进行两次灌水,灌水定额分别为85和75 mm,可以使相对产量达到98.2%,并且方差数量级达到10^(-5),证明优化后的灌溉制度在当地有较强的适应性。     

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...     

作物在线实时灌溉制度研究及其管理软件研制

针对已有作物灌溉预报中未能充分利用降雨的不足,特别是在应用实施时缺乏可操作性问题,基于实时的气象与土壤墒情监测数据,利用田间水量平衡原理和作物根系生长模拟技术,提出了充分利用降雨的实时灌溉制度模型,并用Java语言编制了网络计算机软件,以冬小麦作为研究对象,通过实验研究与软件调试,实现了对作物灌溉的远程及实时调控。该方...     

基于作物-水模型的不同降雨年型苜蓿草田生长季地下滴灌灌溉制度研究

以不同降雨年型苜蓿草田生长季地下滴灌灌溉制度为研究目标,以地下滴灌不同土壤含水量下限控制试验为基础,通过对不同降雨年型苜蓿生长、水分利用及产量指标的系统分析,建立产量-耗水量-水分生产效率的作物-水模型,推求各茬苜蓿最优耗水量,结合典型年降雨在苜蓿生产各茬内的分布特点,提出宁夏引黄灌区苜蓿草田不同降雨年型地下滴灌灌溉制度。结果表明:不同降雨年型下,地下滴灌苜蓿土壤含水量≥50%田间持水率时,各茬株高呈现先升高再下降的2段式变化过程;分枝数随收获茬次的延续逐步下降,茎叶比在丰水年型随灌溉定额增加而升高,在平水年型随收获茬次延续逐步下降;各处理干草产量在不同降雨年型均随收获茬次的延续逐步下降,且土壤含水量下限高于60%田间持水率的各处理间产量差异达不到显著水平;苜蓿草田各茬灌水量通过影响耗水量而影响苜蓿茎叶比、株高和分枝数,进而影响干草产量,并据此建立了苜蓿草田产量-耗水量-水分生产效率间的作物水模型,计算苜蓿草田各茬兼顾产量和水分生产效率的最优耗水量,结合自然降雨分布特征,提出宁夏引黄灌区不同降雨年型苜蓿草田生长季地下滴灌灌溉制度:枯水年苜蓿地下滴灌灌溉定额为5 000 m~3/hm~2,灌水20次;平水年苜蓿地下滴灌灌溉定额为4 600 m~3/hm~2,灌水19次;丰水年苜蓿地下滴灌灌溉定额为4 132 m~3/hm~2,灌水17次。     

水稻优化灌溉制度的试验研究

针对淠史杭灌区农业生产的现状，通过对秧田耗水量－泡田用水量－本田需水量－本田灌溉制度的系列试验资料分析，提出了适合淠史杭灌区目前条件下节水增产的水稻优化灌溉制度；经大面积示范推广，取得了显著的经济效益、社会效益和生态环境效益。     

民勤县主要作物优化灌溉制度制定及风险分析

根据由气象站和田间试验搜集到的民勤县各灌区1985—2008年间统计数据资料,建立了民勤县典型作物基于机会约束规划的优化灌溉制度模型,利用动态规划方法求解,制定出了几种典型作物在不同水文年的灌溉制度,其节水增产效果显著,并对其用水风险进行了分析。     

基于模拟退火算法求解灌溉制度优化模型

随着更加完善而复杂的灌溉制度优化模型被提出,对模型进行优化求解的方法成为研究热点。提出了应用模拟退火算法求解灌溉制度优化模型,通过实例应用来探讨该算法在模型求解过程中的特点和效果。结果表明,该算法所求目标函数值可以逼近全局,适用于最优灌溉制度优化模型的求解。尽管如此,但是该算法仍存在所求目标函数值不稳定的缺陷,需经多次计算再选最优,因此模拟退火算法仍有待改进。     

基于混合PSO算法的西北干旱区作物灌溉制度优化设计

在西北干旱地区,由于水资源不足,所以在非充分灌溉条件下研究作物灌溉制度优化设计显得尤为关键.为了得到灌溉制度优化模型的最优解,提出了应用基于自然选择的混合粒子群算法(SELPSO)进行求解,并结合实例,对甘肃省景泰川一期灌区春小麦灌溉制度进行优化设计,优化结果验证了该算法的有效性与可行性.     

基于SWAP模型的桓台县主要农作物灌溉制度优化

为实现节水增产,以山东省桓台县冬小麦和夏玉米为例,运用SWAP模型模拟了不同灌溉方案组合下的土壤含水率以及作物产量,优化了灌溉制度.研究结果表明:SWAP模型能够较好地模拟桓台县冬小麦和夏玉米的生长过程,模拟效果理想;通过利用率定好的SWAP模型模拟3种ETc条件下不同降雨年型的作物相对产量和水分利用效率,结果发现,小麦灌3水和玉米灌2水的模式能够提高作物产量,并且能明显提升水分利用效率;根据模拟结果获得最优灌溉制度为:80％ETc下,不同生育期冬小麦平、枯水年的灌水额应为,拔节(87.3、92.9 mm)、抽穗(124.7、132.7 mm)和灌浆(62.4、66.4 mm);不同生育期夏玉米的灌水定额为,拔节(19.8、40.2 mm)和抽雄(29.8、60.6 mm).优化后的方案可保证研究区冬小麦和夏玉米的产量,并且能提高作物灌溉水利用效率.     

作物非充分灌溉制度优化的01规划模型建立与应用

以农田水量平衡模型及作物水分生产函数模型为基础,引入0-1变量描述在可能的灌溉期内是否进行灌溉,建立了非充分灌溉制度优化的0-1规划模型。模型利用Microsoft Excel的规划求解工具进行求解。将该模型应用于山西省潇河灌区冬小麦灌溉制度优化,结果与现有模拟-优化模型比较接近,但求解过程更为简单。结果表明研究区冬小麦灌溉的关键期是拔节末期(5月上旬);初始土壤含水率较低时,适宜灌水时间有所提前,灌溉的增产效果也更明显;冬小麦蒸散发量及相对产量均随灌水量的增加而增加,但边际产量却逐渐降低。     

基于混合蛙跳算法的灌溉制度寻优应用研究

针对灌溉制度优化设计问题,以灌溉-产量灌溉制度模型为目标函数,随机生成灌溉制度,采用混合蛙跳算法对其进行优化,得到了最优灌溉制度。实例验证表明,混合蛙跳算法应用于灌溉制度寻优切实、可行,为灌溉制度寻优提供了一种新的方法。     

基于井渠双灌条件下的玉米灌溉制度优化

依据田间试验,以河套灌区主要作物玉米为对象,对于井渠双灌条件下的灌溉制度进行研究.结果表明,Jensen模型最能较好地表达该研究区玉米井渠双灌各处理生育阶段水分的量化关系.玉米整个生育期需灌4次水,灌水量为300mm.适合井灌的生育阶段为抽雄～开花期,灌水量75 mm.其他生育阶段均采用渠灌,这样既可较好地保障玉米生长水分需求,又可缓减黄河来水不足.为河套灌区井渠双灌模式的发展提供了理论依据.     

遗传退火算法的作物灌溉决策优化研究

在吸取以往灌溉决策支持系统经验的基础上,为了对系统的决策解进一步优化,将遗传算法(GA)融入其中,但遗传算法收敛速度慢,容易早熟。为此,针对这些缺点在遗传算法的整个操作过程中应用了一部分模拟退火技术,并详细分析了该混合算法的性能和特点。实验证明,该算法能够有效地克服GA的缺点,不仅提高了计算速度,而且在改善解的质量方面有着很好的效果,从而对作物的产量进行优化,以达到最大的收益。     

基于多目标模糊优化的低比转数多级自吸喷灌泵研究

在单级自吸离心泵基础上,提出了一种具有高自吸性能及优良外特性的多级自吸泵的自吸装置。基于多目标模糊优化设计,确定追求关死点扬程极大值、最大轴功率极小值的多目标优化模型,结合设计经验及工艺需求建立相关约束条件,并进行非线性极值求解,最后以最优解完成过流部件的水力优化设计。对多级自吸喷灌泵进行了外特性试验,发现原始模型泵的关死点扬程和最大轴功率分别为10.7 m和250.4 W,而新模型泵的关死点扬程和最大轴功率分别为13.3 m和189.6 W。     

基于WinSRFR的畦灌灌水技术参数的多目标模糊优化

为了改善畦灌的灌水效果,以汾东灌区北长寿的灌水试验为背景,基于Win SRFR软件模拟灌水质量的可靠性,以畦田长度L、单宽流量q和灌水时间t为灌水技术参数变量,分析其对灌水效果的影响,并通过Matlab进行了多元回归分析,建立了包括灌水效率Ea、储水效率Es和灌水均匀度Du在内的多目标优化模型。针对该模型存在的模糊性,将模型的目标函数模糊化,对该模型的优化求解进行了研究。根据模糊求解所获得的最优技术参数组合,利用Win SRFR软件模拟,对优化结果进行了分析。结果表明,该优化组合可以有效改善畦灌灌水效果,其优化求解方法可以合理优化灌水技术参数。     

基于熵理论和遗传算法的作物灌溉决策的优化研究

为了优化作物灌溉的决策,在综合考虑了灌溉水量、作物水分需求、降雨量、土壤水分含量和作物不同生育阶段缺水对产量的敏感指数等因素的基础上,建立了基于熵理论和遗传算法的优化模型。通过实例试验,结果表明:提出的模型用于作物灌溉决策优化比基本遗传算法计算精度有了明显提高。     

基于山东省农业用水合理利用的多目标农作物种植结构调整

山东省是水资源极度匮乏的农业大省,农业用水依然是用水大项。为节约农业用水,在保证粮食安全的前提下,结合山东省农业供给侧改革内容,从种植效益和节水效益角度出发,运用多目标优化模型对农作物种植结构进行调整研究。结果表明:调整后山东省农作物种植结构由原粮、经2类变为粮、经、饲3类,种植比例也由3∶1转变为10∶5∶1,调整后7类作物（小麦、玉米、水稻、棉花、花生、大豆及蔬菜）种植净利润增加59.49亿元,节约农业用水量490.66万m3。种植结构优化调整达到了农业节水目的,同时增加了农业产值,且饲草种植比例的增加也符合农业供给侧改革调整方向。      

基于虚拟水贸易的灌区种植结构多目标优化模型

为提高地区农业综合效益的同时节约灌溉用水量,促进地区水资源高效利用,以人民胜利渠灌区为例,在分析计算农作物虚拟水量的基础上,建立了基于虚拟水贸易的灌区种植结构多目标优化模型。结果表明,灌区虚拟水量相对较大的作物为棉花、油菜和水稻,虚拟水量较小的作物为花生、小麦和玉米。通过模型的优化调整,最终优化方案与现有方案相比,水稻和油菜的种植面积均有所减少,而花生的种植面积有所增加。优化后灌区粮食总产量可达6.4亿kg,灌区的粮食安全得以保障。经济效益值增加了1.8亿元,占现状年效益的15.4%;生态效益值增加了1.2亿元,占现状年效益的3.1%;节约灌溉水6 370.7万m3,占现状年用水量的15.6%;节约虚拟水1 659.5万m3,占现状年虚拟水量的2.0%。可见,考虑虚拟水贸易来指导种植结构的调整,在提高灌区综合效益的同时,还促进了灌区水资源的高效利用,缓解了水资源压力,为灌区种植结构调整提供了一种新途径。     

基于水足迹的河套灌区多目标种植结构优化调整与评价

针对黄河水量逐年减少和农业面源污染日趋严重等因素导致内蒙古河套灌区农业用水短缺、生态环境不断恶化的问题,本文将水足迹概念（蓝水足迹、绿水足迹、灰水足迹）引入多目标优化模型和多目标决策评价模型,对灌区有限的水资源进行合理配置。以河套灌区为例,本文选取小麦、玉米、葵花、瓜类、番茄5种典型作物,从经济、社会、资源以及生态4个角度对作物的种植结构进行优化,并耦合模糊层次分析和TOPSIS法对多种优化方案（多目标优化方案、单目标优化方案、现状情景方案）进行评估优选。结果表明,在保障粮食作物产量的基本需求下,减少粮食作物小麦、玉米的种植面积,增加经济作物葵花、番茄和瓜类的种植面积,可以达到增加经济收入、保证社会公平性、提高水资源利用效率及减少粮食生产过程中给环境带来负面效应的目的。并且,评价结果表明多目标优化方案兼顾经济、社会、资源和生态多方面,优化结果优于单目标优化结果和现状情景。研究可为河套灌区及类似地区作物种植结构调整提供相应的理论依据和决策支持,助力灌区可持续发展。