灌溉用水优化配置模型研究进展

概述了灌溉用水优化配置模型的研究进展,并分别从目标函数个数、时空尺度差异、作物种类、灌溉水源、模型个数、优化方法等角度进行了分类。通过分析各类灌溉用水优化配置模型的优缺点,指出了根据灌区水源情况联合调度地表水和地下水,并充分考虑灌区各因子的时空差异,建立多目标、多约束耦合模型,同时兼顾生态用水,是今后灌溉用水优化配置模型的研究重点。通过对灌溉用水优化配置模型的综述,旨为有效地缓解灌溉用水紧张的状况,实现灌区水资源的可持续发展提供决策支持。     

灌区尺度月灌溉用水量预报及模型敏感性分析

对水量计算模型进行改进,得到灌区尺度月灌溉用水量预报模型,包含3个子模型:降雨径流子模型、河流流量子模型以及灌溉需水子模型。其中灌溉需水子模型中,灌区被分解为目标灌区与非目标灌区。将此模型在澳大利亚马兰比季灌区进行应用,并通过SUFI-2算法对模型进行参数敏感性分析。采用月径流量以及月灌溉用水量进行参数率定和模型验证。通过模拟值与实测值对比,验证阶段模型灌溉用水量相关性系数R2为0.618 4,表明灌溉用水量模拟值与实测值拟合较好,其变化趋势基本一致。通过敏感性分析表明,模型对降雨量的敏感性高于对水库库容的敏感性。因此,该模型可用于灌区灌溉用水量预报,同时不能忽视气候变化对灌溉用水量的影响。     

中稻水分生产函数及优化灌溉制度研究

通过对水稻各生育期干旱程序的控制，使水稻有意亏水，研究稻田水分不足条件下蒸发蒸媵量与产量的数学关系，为在水资源量一定的条件下，有效、及时的供水，避免盲目节止导致水稻减产提供理论依据。     

河北平原井灌区农户灌溉用水量差异的分析

由于各种客观因素的限制,一直以来人们往往习惯于讨论和研究不同节水灌溉工程技术形式间的灌溉节水量的差异,而对同一种灌溉技术在不同农户之间差异几乎没有涉及.利用在河北平原井灌区三河市大曹庄村安装的农用机井IC卡智能灌溉控制计量系统,对全村20余眼机井320户农户冬小麦春灌用水量的记录数据进行整理统计,发现农户之间灌水定额差异非常大,但是这种用水量的差异符合随机变量正态分布规律.根据这些数据,给出了相应的数学模型的表达形式.     

安徽淮北平原主要农作物的优化灌溉制度与经济灌溉定额

依据安徽水科院新马桥农水综合试验站1996~2001年作物水分生产函数专项试验资料建立的小麦等4种主要农作物的“作物水模型”,结合分布于安徽淮北地区北、中、南部8个试验站(点)历年的试验统计资料,建立了作物优化灌溉制度的数学模型,并采用动态规划方法分别求出了该地区不同分区、不同水文年型小麦等4种作物的优化灌溉制度;分析确定了其经济灌溉定额以及优化灌溉的节水增产效果。为安徽淮北平原和类似地区科学、合理、高效利用灌溉水资源,实现向节水型农业的转变等提供了理论、技术指标依据和决策依据;同时对于正确指导该区农田水利规划与建设等具有重要的参考应用价值。     

灌区灌溉用水时空优化配置方法

将传统的灌溉水量在作物间的优化分配模型和建立的渠系工作制度多目标优化模型与地理信息系统相集成,提出了基于空间决策支持系统的灌区灌溉用水优化配置的新方法.综合考虑了灌区内作物、土壤、气象站点、渠系布置的空间差异、年季间气象以及作物不同生育阶段对应参数的时间差异.与传统优化方法相比,该方法可根据管理者对优化精度的要求,灵活选择优化尺度,同时,简化了求解时空优化配水问题的繁琐程度,结果表现形式更加丰富.在此基础上建立的空间决策支持系统界面友好,运行效率高,可移植性和通用性强.经实例验证,优化后的配水方案与原配水方案相比较,灌溉总用水量减少296％,产量增加243％,水分生产率提高05 kg／m3,灌溉净效益增加168％.优化后配水方案具有将有限的水资源向经济价值较高作物转移的趋势.该方法为灌区灌溉用水优化配置提供了新思路.     

基于非充分灌溉原理的灌区水资源优化配置模型及决策软件研究

根据非充分灌溉理论,按大系统分解协调原理,建立了以总效益最大为目标的灌区灌溉水资源递阶控制优化模型,对灌区多水源进行优化配水研究。在理论研究基础上,还对灌区水资源的优化利用引入决策支持系统知识,研制"大型灌区水资源决策支持系统"软件。经实际运行,该程序具有友好的图形界面,较强的计算功能和数据库的管理功能,可为水资源优化配置和水资源管理研究作参考。     

引黄灌区灌溉效益优化计算模型

以引黄灌区为研究对象 ,在分析传统灌溉效益计算方法不足的基础上 ,按水资源合理配置的要求 ,基于作物的节水灌溉制度 ,提出引黄灌区灌溉效益优化计算的双层线性规划模型 ,开发了相应的计算软件。模型考虑了引黄水量在不同作物间和同种作物不同灌溉时段间的优化配置 ,使灌溉效益计算更趋合理     

贵州省冬小麦优化灌溉制度研究

作物灌溉制度是按全生育期需水要求制定的灌水次数、灌水定额、灌水时间及灌溉定额,通过对修文节水灌溉示范园冬小麦灌溉试验研究总结分析,得出贵州省冬小麦相应水平年最优灌溉制度.     

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。     

灌溉水价与灌区灌溉用水量关系研究

运用经济学理论分析了灌溉水价与灌区灌溉用水量的关系,根据2000—2009年对关中地区冯家山、羊毛湾、石堡川3个灌区的实际调查资料,对不同灌区建立农业灌溉用水需求函数,计算灌溉用水需求价格弹性。研究表明,关中地区3个灌区中,石堡川灌区弹性最高,为-1.11;冯家山灌区和羊毛湾灌区弹性分别为-0.47和-0.69,即灌溉水价提高1%,灌溉用水量将下降0.47%～1.11%。对于现行水价较低的灌区,水价调高对该灌区将产生明显的节水效应;对现行水价较高的灌区,水价继续调高。     

黑龙江省西部半干旱区水稻水分生产函数及优化灌溉制度研究

选择黑龙江省西部半干旱区查哈阳灌区为试验基点,进行了水稻的非充分灌溉试验,经过数学分析计算,得到了查哈阳灌区水稻最适宜的水分生产函数模型为Jensen模型,在此基础上建立了水稻的优化灌溉制度的非线性规划模型,并利用实码加速遗传算法进行求解以相对产量最大为目标的优化灌溉制度,优化结果表明,优化灌溉定额比当地节水灌溉定额省水达22.4%,提高了水分利用效率,为查哈阳灌区水资源的优化利用提供了科学依据。     

昆明地区玉米需水量及灌溉用水量研究

基于CROPWAT模型,利用昆明地区气象数据、玉米生育期数据和土壤数据,模拟研究1980-2012年玉米生育期需水量和灌溉用水量年际变化特征及气象要素对其的影响。结果表明:1980-1999年玉米需水量和灌溉用水量呈现微弱下降的趋势(p=0.22,p=0.06);1999-2012年玉米需水量和灌溉用水量呈上升趋势为(p0.01),多年平均玉米需水量和灌溉用水量分别为354.5和64.0mm。玉米需水量与温度、风速和日照时数呈正相关而与降水量和相对湿度呈负相关;灌溉用水量与温度、风速和日照时数呈正相关而与降水量呈负相关。逐步回归分析表明气温、风速和日照时数的组合可以预测年尺度上玉米需水量的变化趋势;气温、风速和降水的组合可以预测年尺度上灌溉用水量的变化趋势。     

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。     

基于神经网络的灌溉用水量预测

采用改进的BP网络对灌溉用水量进行了预测,针对BP网络的不足,采用遗传算法对网络初始权重进行了优化,并采用LM(Levenberg-Marquardt)算法进行了误差逆传播校正。通过引入遗传算法和LM算法,网络比传统的BP网络无论从精度和训练时间上都有了较大的改进。最后对湖北省宜昌市东风渠灌区进行实例分析,证明了该方法的有效性。     

干旱绿洲区灌溉水价与灌溉用水量

以新疆兵团1997年～2005年农业灌溉水价和与之对应的每公顷毛灌溉定额资料为基础,应用计量经济学需求函数模型,研究干旱绿洲区农业灌溉水价与灌溉用水量的定量关系。将以上研究成果对兵团灌溉水价改革进行预测,结果显示灌溉水价调整将会使农业灌溉用水产生明显的抑制作用,节水效果非常明显。     

非充分灌溉研究进展及展望

我国非充分灌溉研究工作始于 80年代初。最早和灌溉关键水当属非充分灌溉问题。Jensen模型在国内应用使非充分灌溉研究从定性阶段提高到定量阶段。鉴于 Jensen模型中敏感指数在空间的不稳定性 ,当前应抓紧该模型在各地的研究 ,确定每一地区的各种作物的敏感指数值。尽快恢复全国灌溉试验网 ,组织全国的联合试验 ,争取在 3～ 5年内完全确定水 -作物模型的有关参数 ,为全国的非充分灌溉工作开展咨询指导     

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...     

非充分灌溉制度对Jensen模型的敏感性分析

分析了非充分灌溉中作物各生育阶段最优耗水量及产量对Jensen模型的敏感性。基于灌溉制度优化模型,构建了非充分灌溉制度对Jensen模型的敏感度计算公式,并以北京永乐店试验站1998～1999年度冬小麦的水分生产函数为例,进行了非充分灌溉制度对Jensen模型的敏感性分析。结果表明:1Jensen模型参数λi的波动对最优灌溉制度以及产量的计算结果影响较小;2与返青—拔节、灌浆—成熟阶段相比,拔节—孕穗、孕穗—灌浆阶段的最优耗水量计算结果受参数λi波动的影响比较小;3与返青—拔节、灌浆—成熟阶段相比,拔节—孕穗、孕穗—灌浆阶段的Jensen模型参数λi波动对各阶段最优耗水量及产量的计算结果影响较小。