基于层次分析-蚁群算法的内蒙古大型灌区节水改造综合评价

内蒙古大型灌区节水改造工程建设已开展15a,各灌区改造效果差异较大,全面系统的评价灌区节水改造效果可为灌区管理及进一步节水改造实施提供科学依据。该文针对内蒙古14个不同类型大型灌区(引黄、水库取水、河流取水、扬水灌区及井灌区)复杂条件,利用层次分析法的层次框架思维模式与蚁群算法的自适应性及人为干扰少等特点,在种植种类、灌溉方式、运行管理不同,经济效益迥异的环境中,构建了层次分析-蚁群算法。选择灌区的作物种植、节水效益、运行管理及经济效益等4个要素的14项评价指标,采用层次分析法获得权重值,再利用蚁群算法确定各灌区的优属度,对其中10个典型灌区的节水改造效益进行综合评价与分析,旨在研究各灌区节水改造效果。获得10个灌区优属度(值)的排名为:山湾子灌区(0.91)、镫口灌区(0.95)、河套灌区(0.97)、黄河南岸灌区(0.98)、甸子灌区(1.005)、察尔森灌区(1.01)、英金河灌区(1.115)、西辽河灌区(1.14)、麻地壕灌区(1.165)、莫力庙灌区(1.185)。结果表明山湾子灌区和镫口灌区的节水改造效果最好,莫立庙灌区节水改造效果最差。该评价结果符合灌区实际情况,表明该基于层次分析-蚁群算法的评价结果具有一定的可信度。因此,层次分析-蚁群算法可用于大型灌区节水改造工程综合评价。其评价结果可为管理机构进行灌区改造综合评价提供一条新的思路与方法,并为相近大型灌区节水改造综合效益评价提供参考。     

综合集成赋权法在灌区节水改造效益评价中的应用

为了合理确定大型灌区节水改造后评估指标权重,从而对节水改造效益进行科学评价,应用基于单位化约束条件的综合集成赋权法进行指标权重确定计算,并将该方法应用于陕西省关中大型灌区节水改造项目效益评价中。应用结果表明,与单纯的主观赋权法和客观赋权法以及目前其他已有的综合集成赋权法相比,基于单位化约束条件的综合集成赋权法能够兼顾主客观影响因素,且原理科学、计算过程简便,有较好的实际应用价值。     

基于ANN技术的大型灌区节水改造后农田水环境预测

为了研究大型灌区节水改造后区域农田水环境的变化及可能引起的环境负效应,该文以中国黄河河套灌区为案例,通过区域水盐动态的监测和多年水文、地下水资料的分析,以三个不同尺度下的试验区为研究对象,用人工神经网络技术中的BP、RBF模型对农田地下水文和土壤水盐变化进行了系统预测,求得中国内蒙古河套灌区在未来不同节水水平下灌区地下水文、土壤水盐的变化趋势,并与传统的有限元数值法和水均衡法的结果进行了对比,得出的预测结果具有一定的合理性和一致性。说明人工神经网络技术在进行复杂系统的模拟预测中显示突出的优势,可获得较好预测效果,适合未来因子变化的区域趋势估计,提出了在气候干旱、土壤盐渍化灌区的科学引水量应存在一个适度的环境安全阀值,可以为大型灌区节水改造提供宏观管理决策依据。     

关中灌区改造工程综合效益分析

从陕西省关中9大灌区的实际出发,结合关中灌区改造工程世行贷款项目的实施情况,采用模糊综合评价的方法,建立了由社会性指标、资源性指标、经济性指标、技术性指标和生态环境性指标等5大体系8项指标组成的综合评价指标体系,构建了综合评价模型,将综合评价结果分为效益差、效益一般、效益良好、效益优良4个等级,通过模糊分析计算得到综合评价分值。研究表明,陕西省关中灌区改造后效益综合指标提升了一个级别,即从合格级别上升为良好级别。     

两种综合赋权法应用于灌区节水改造效益评价的比较研究

在灌区节水改造项目综合后评估中,指标权重的确定对于评价结果的客观合理性起着至关重要的作用.为了科学合理地确定指标权重,选用两种不同原理的综合赋权法对灌区节水改造资源性效益评价指标权重进行了确定,并分别应用得出的权重值计算了灌区节水改造资源性效益综合评价值.结果表明,两种综合赋权方法得出的指标权重向量大小排序结果一致,应用于灌区评价时所得4个灌区节水改造资源性效益两种综合评价值大小不一样,但排序结果一致.最后,对该结果出现的原因及两种综合赋权法的适用条件进行了分析.     

灌区生态系统健康二级模糊综合评价模型及其应用

传统灌区的不合理建设给灌区内生态环境造成了很大影响,因此需要一种新的生态型灌区建设模式来指导灌区可持续发展。该文探讨了灌区生态系统健康的内涵,并根据灌区生态系统健康的内涵和指标筛选原则,选取相互独立且反映灌区生态系统结构属性、环境要素、功能要素及社会经济要素4个方面的典型敏感指标,组成灌区生态系统健康评价指标体系,提出了由层次分析法和模糊数学理论相结合的二级模糊综合评价法,构建出灌区生态系统健康的评价模型。并用此评价北京市北野厂再生水灌区的生态系统健康性。结果表明：模型很好的表征了北野厂再生水灌区生态系统健康疾病的现状。现模型能较好地评价灌区生态系统健康状况。     

基于层次-灰色关联法的河套灌区玉米田氮素面源污染防治技术综合评价

近年来为了实现面源污染的科学防控,研究提出了多种相应的防治技术;但因气候、土壤等条件的不同,面源污染防治技术的应用效果有很大的差异。因此,为了筛选适宜于河套灌区的面源污染防治技术,在对有机肥替代化肥、滴灌减量施肥以及综合优化施肥技术进行环境效应、生产效果、技术可操作性和可复制性评价的基础上,运用层次-灰色关联法对不同面源污染防治技术防治效果进行综合评价。结果表明,与传统施肥相比,不同面源污染防控技术均不同程度地降低了氮素流失并提高了氮肥利用率,同时能够维持或增加玉米产量。其中,综合优化施肥技术硝态氮淋失负荷平均削减43.2%,氮肥利用率平均提高149.79%,单项评价值平均为0.7500;滴灌减量施肥技术和有机肥替代化肥技术增加了必要的生产资料投入,综合优化施肥技术生产成本平均降低了21.78%,玉米产量平均增加20.54%,单项评价值为0.7290;综合优化施肥技术操作简单,因此有93.3%～97.3% 的农户愿意采用此项技术,95.5%～97.5% 的农户对该项技术较为熟悉,同时该项技术与当地政策的匹配程度居中,评分为85～88分,单项评分为0.9688。由层析-灰色关联法计算得出综合优化施肥技术综合评价值最高,平均为0.7649,适宜于在河套灌区面源污染防治过程中大力推广应用。研究结果可为实现区域农业绿色可持续发展提供数据支撑。     

基于模糊综合评价模型的土地整理效益评价

为从社会、经济、生态效益等方面对土地整理效益进行综合评价,本研究采用特尔斐咨询法确定土地整理效益评价指标体系,用层次分析法确定各指标权重,结合模糊数学原理建立了土地整理效益模糊综合评价模型。将该模型应用到实际项目中,计算出榆林市孟家湾项目区土地整理效益的等级值为87.88,属于优秀级别。并以项目竣工报告加以验证,通过构建的土地整理效益评价模型得出的评价结果与项目实施后所产生的实际效益基本吻合,说明该模型在土地整理效益评价中具有实用性和可操作性。     

基于模糊层次-主成分分析法的城市河道生态护坡综合评价

[目的]探讨城市河道生态护坡综合评价方法,为城市河道建设提供理论依据。[方法]从护坡安全性、生态环境性、景观适宜性和社会经济效益4个方面构建城市河道生态护坡综合评价指标体系,采用模糊层次—主成分分析综合评价方法。[结果]合肥市四里河、南淝河和十五里河3种生态护坡综合评价值分别为:多孔生态砖护坡1.57,生态混凝土护坡-2.39,生态砌块直立挡墙为0.82,多孔生态砖护坡评价结果较好。影响生态护坡综合评价的主要因素有结构稳定性、生物多样性、水环境修复、亲水性和公众认可度;评价结果与模糊层次分析法及主成分分析法评价结果一致。[结论]模糊层次—主成分分析法具有较好的适用性和合理性,易于确定影响生态护坡的主要因素,可作为城市河道生态护坡综合评价方法。     

基于层次分析法的豫北地区雨水花园植物综合评价

[目的]研究豫北地区雨水花园植物的筛选,为雨水花园和海绵城市的建设提供理论支撑。[方法]对国家级海绵城市鹤壁市和河南省省级海绵城市安阳市境内的典型雨水花园植物进行研究,采用AHP层次分析法对29种雨水花园植物进行综合评价,从3个准则层和9个指标层构建植物评价体系。[结果]指标层中的抗旱性、抗湿性、绿化美化特性、去污降污能力4个指标对于雨水花园植物的选择具有重要影响。千屈菜、红蓼、东方狼尾草、鸢尾、细叶芒、花叶芒6种植物综合评价等级为1级;再力花、常夏石竹、八宝景天、美人蕉、金鸡菊、马鞭草、大丽花7种植物综合评价等级为4级;香彩雀、紫叶狼尾草、蜀葵等16种植物综合评价等级为2—3级。[结论]综合评价值为1级的植物是豫北地区建设雨水花园的首选植物;综合评价等级为4级的植物是雨水花园慎重选择的植物材料;综合评价等级为2—3级的植物,选择合适的区域如蓄水区、缓冲区、边缘区进行雨水花园植物的种植。     

连续蚁群算法在水稻灌溉制度优化中的应用

为构建一种新的连续蚁群遗传算法,将优化连续空间变量的蚁群算法与实码加速遗传算法耦合,用蚁群算法将解空间分解成若干子空间,使解的范围均匀而广泛,为找到全局最优解奠定良好基础,且信息素的不断正反馈使问题向着更优解的方向逼近。综合二者的各自特点,通过对查哈阳灌区2006年水稻灌溉制度的优化,检验了该模型不但应用简便,且求解结果精度高、速度快,同时它的出现为制定合理的灌溉制度、提高水利用率提供科学依据,为优化领域提供新思路。     

改进的蚁群聚类在精准灌溉管理分区中的应用

为了便于精准灌溉的田间实际操作和管理,采用改进的蚁群聚类算法进行灌溉管理分区研究。蚁群算法的离散性和并行性特点对于数据的特征聚类非常适用,然而当数据量较大时,蚁群聚类在系统循环过程中,对数据的搜索时间较长,计算量大,因此将初始聚类中心作为蚂蚁的初始食物源加以引导,减少蚂蚁行走的盲目性,以达到降低计算量、加快聚类的目的。该文以土壤物理特性作为数据源,在运用主成分分析消除初始指标相关性的基础上,采用改进的蚁群聚类对研究区进行精准灌溉管理分区的划分。将改进的蚁群聚类分区结果与传统的K-均值聚类进行比较,前者分区结果表现出土壤物理特性区内均一性更强、区间差异性更加显著的特点。改进的蚁群聚类分区结果表明,研究区可划分成2个灌溉管理分区,I区土壤的田间持水率、饱和含水率和凋萎含水率均较II区大,表明在相同的气候条件下,I区的土壤耐旱能力较II区强,分区结果可以为精准灌溉的分区管理提供参考依据和数据支持。     

基于蚁群算法的茶叶理条机参数优化设计

为了提高茶叶理条机的传动性能与茶叶加工质量,运用蚁群算法和Matlab语言,建立了茶叶理条机优化设计数学模型,编制了茶叶理条机的关键设计参数的优化设计程序,并运用该程序对茶叶理条机的关键参数进行了优化仿真计算并进行了验证试验.优化结果表明:曲柄长度为59.1 mm;连杆长度为341.5 mm;偏心距为57.5 mm;滑...     

基于SHAW模型的内蒙古河套灌区秋浇节水灌溉制度

根据内蒙古河套灌区秋浇节水与土壤盐渍化防治的需要,利用SHAW模型模拟确定了不同盐渍化土壤合理的秋浇节水灌溉制度。结果表明：对于轻度盐渍化土壤,秋浇定额一般为142～183 mm,秋浇时间为9月28日－10月23日;对于中度盐渍化土壤,定额应该为180～200 mm,时间在10月14日－18日;对于重度盐渍化土壤,一般不种小麦,而种葵花等耐盐作物,定额为200～225 mm。因此,对于该灌区应该根据不同的土壤盐渍化程度,合理地安排秋浇。     

基于改进SWAT模型的南方多水源灌区灌溉用水量模拟分析

为提出一种合理有效的南方多水源灌区灌溉用水量模拟统计方法,该文针对南方多水源灌区水循环及灌溉取水特点对SWAT模型进行改进,尤其添加了多水源自动灌溉模块用于模拟作物不同水源类型的灌水量,并统计推求灌区灌溉用水量。以浙江省浦江县通济桥水库灌区为例,应用改进SWAT构建灌区水循环模型,利用灌区出口实测月径流数据及4条干渠渠首监测的灌水量数据校正及验证模型,其中月径流在验证期的Nash-Suttclife效率系数为0.89,干渠灌溉用水量模拟值与观测值相对误差的绝对值最大不超过20%,表明改进SWAT模型具有良好的模拟效果。利用所建模型模拟分析通济桥水库灌区长系列灌溉用水量,结果显示灌区灌溉用水量呈现丰水年小、干旱年大的变化规律;除监测的骨干水源通济桥水库及浦阳江取水以外,灌溉用水量的41.40%来源于灌区内部的河道、塘堰及小型水库,说明只监测干渠渠首灌水量无法统计整个灌区灌溉用水量;随着灌区节水改造投入,灌区灌溉水利用系数提高,其灌溉用水量减少。基于改进SWAT模型进行多水源灌区灌溉用水量模拟为灌区灌溉用水量统计分析提供了一种有效的方法。     

基于改进SWAT模型的多水源灌区节水潜力尺度效应

灌溉节水潜力是指导和评价灌区节水改造的重要参数,其分析需要考虑尺度效应.该研究以湖北漳河灌区杨树垱流域为背景,采用改进SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型构建灌区分布式水文模型,并利用实测径流、蒸发蒸腾量及灌溉用水量校正及验证模型.以子流域嵌套方式将研究区划分为6个尺度,基于现状...     

基于蚁群算法的内燃机配气机构凸轮型线的动力学仿真

针对内燃机配气机构工作时的振动、冲击和噪声问题,建立了内燃机配气凸轮机构型线的动力学数学模型,运用蚁群算法和Matlab语言,对该数学模型进行了仿真优化计算,与原设计相比,仿真结果表明：丰满系数提高了1.24%,动态最大正加速度在上升段下降了0.87%,在下降段上升了5.23%,动态最大负加速度下降了5.93%,使得系统动态速度和动态加速度趋于平稳,有效地减少了内燃机配气机构的冲击振动,提高了内燃机的动力性能,而且优化效果好于遗传算法。     

夏灌对内蒙古河套灌区土壤中磷元素迁移的影响

磷作为植物生长必需的元素之一,是引起水体富营养化的重要因素。通过对内蒙古河套灌区2008年夏灌前后农田灌、排水和地下水以及土壤中不同形态磷含量和土壤含水率的分析测定,借助SPSS13.0软件对监测结果进行统计分析,研究夏灌期间灌区土壤中磷元素的迁移规律及其影响因素。结果表明：夏灌后,土壤含水率仅表层有明显增加,且夏灌前后土壤含水率与土层深度显著相关（相关系数分别为0.751和0.770）,土壤中有效磷含量和土壤含水率显著相关（Sig.为0.009）;夏灌期间,不同土层深度处的磷元素含量差异显著,作物类型和种植方式对磷元素在土壤中的分布无显著影响;夏灌会造成土壤中磷元素向地下水迁移,且流失形态主要为可溶性磷。该文可为灌区科学合理的水肥管理以及控制磷流失提供依据。     

内蒙古通辽膜下滴灌玉米棵间蒸发量SIMDual_Kc模型模拟

为明确内蒙古东北部地区玉米膜下滴灌棵间蒸发的变化规律,探索玉米膜下滴灌节水增产机制,在田间试验的基础上,采用经过参数率定与验证的双作物系数SIMDual_Kc模型,模拟分析了土壤含水率、土壤棵间蒸发及作物系数的变化规律,结果表明:1)双作物系数SIMDual_Kc模型模拟内蒙古东北部地区滴灌玉米土壤含水率与实测值具有很好的一致性;2)利用双作物系数SIMDual_Kc模型估算出该地区覆膜玉米生育初期、中期和后期作物系数分别为0.15、1.05、0.4,无膜滴灌玉米初期、中期和后期作物系数分别为0.15、1与0.4;3)根据双作物系数模型SIMDual_Kc模拟了2014和2015年滴灌玉米棵间蒸发量占作物蒸散发的比例,覆膜滴灌较无膜滴灌少,说明覆膜能有效降低作物棵间蒸发量,具有降低作物耗水量的潜在优势。研究结果可以为内蒙古东北部地区玉米滴灌生产实践提供科学依据。