基于土壤常規(guī)理化參數(shù)的畦灌灌水技術(shù)參數(shù)模糊優(yōu)化模型研究.pdf

1、為有效改善畦灌灌水質(zhì)量，達(dá)到節(jié)水增產(chǎn)的目的，設(shè)法對(duì)畦長(zhǎng)、灌水流量和灌水時(shí)間等畦灌灌水技術(shù)參數(shù)進(jìn)行合理優(yōu)化具有重要意義。畦灌灌水技術(shù)參數(shù)的優(yōu)化過程涉及土壤水分入滲能力的測(cè)定、畦灌田面水流運(yùn)動(dòng)過程的描述以及畦灌灌水效果指標(biāo)選取兼顧等問題。然而，土壤水分入滲參數(shù)的測(cè)定費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，畦灌田面水流運(yùn)動(dòng)過程較為復(fù)雜，畦灌灌水效果指標(biāo)眾多，評(píng)價(jià)角度各有不同，灌水效果指標(biāo)選取困難。針對(duì)這些問題，為實(shí)現(xiàn)畦灌灌水技術(shù)參數(shù)的有效優(yōu)化，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)

2、行了如下研究：
　　（1）針對(duì)土壤水分入滲參數(shù)獲取困難的問題，以山西地區(qū)大量的大田灌水入滲試驗(yàn)和相應(yīng)的土壤理化參數(shù)測(cè)定試驗(yàn)為基礎(chǔ)，根據(jù)土壤轉(zhuǎn)換函數(shù)理論，分別利用線性、非線性和BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)方法，建立了關(guān)于修正后的Kostiakov土壤水分入滲模型參數(shù)k、α和f0預(yù)測(cè)模型，并對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了以土壤容重、質(zhì)地、含水率和有機(jī)質(zhì)含量在內(nèi)的土壤理化參數(shù)為輸入變量的土壤水分入滲參數(shù)有效預(yù)測(cè)；
　　（2）為實(shí)現(xiàn)對(duì)畦灌田面

3、水流運(yùn)動(dòng)過程的數(shù)值化模擬，以畦灌田面水流運(yùn)動(dòng)特性分析為基礎(chǔ)，通過畦灌灌水過程的簡(jiǎn)化和灌水條件的假定，對(duì)完整水流動(dòng)力模型的動(dòng)量方程進(jìn)行了簡(jiǎn)化，實(shí)現(xiàn)了田面水流運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)波模型的選取與建立，并利用汾河灌區(qū)二支所的畦灌灌水試驗(yàn)資料對(duì)建立的運(yùn)動(dòng)波模型進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明運(yùn)動(dòng)波模型可實(shí)現(xiàn)畦灌田面水流的推進(jìn)、消退過程的有效模擬；
　　（3）為實(shí)現(xiàn)對(duì)畦灌灌水質(zhì)量的科學(xué)評(píng)價(jià)，本文在分析灌水后土壤水分的空間分布狀況的基礎(chǔ)上，對(duì)灌水效率 Ea、儲(chǔ)水效率

4、 Es和灌水均勻度 Ed三個(gè)灌水效果評(píng)價(jià)指標(biāo)相互關(guān)系進(jìn)行了研究，通過經(jīng)驗(yàn)系數(shù) k的引入，確立 Ea、Ed為優(yōu)化目標(biāo)。并結(jié)合影響灌水效果指標(biāo)的因素分析，選取畦田長(zhǎng)度L、單寬流量q和灌水時(shí)間t為優(yōu)化對(duì)象，建立了畦灌灌水技術(shù)參數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化模型，針對(duì)優(yōu)化模型目標(biāo)函數(shù)存在的模糊性，利用模糊優(yōu)化理論，通過引入模糊目標(biāo)集的線性隸屬度函數(shù)，按照最大隸屬原則，實(shí)現(xiàn)了多目標(biāo)優(yōu)化問題的單目標(biāo)轉(zhuǎn)化，對(duì)畦灌灌水技術(shù)參數(shù)組合進(jìn)行了模糊優(yōu)化選?。?br>　?。?）

5、通過對(duì)土壤水分入滲參數(shù)預(yù)測(cè)模型、畦灌田面水流運(yùn)動(dòng)模型和畦灌灌水技術(shù)參數(shù)多目標(biāo)模糊優(yōu)化模型間的相關(guān)關(guān)系分析，利用Fortran語言實(shí)現(xiàn)了基于土壤常規(guī)理化參數(shù)的畦灌灌水技術(shù)參數(shù)一體化模糊優(yōu)化模型的構(gòu)建，并以汾河灌區(qū)北長(zhǎng)壽試驗(yàn)點(diǎn)畦灌灌水過程優(yōu)化為實(shí)例，對(duì)一體化模型的土壤常規(guī)理化參數(shù)、田塊基本規(guī)格、灌水條件等輸入過程，優(yōu)化灌水技術(shù)參數(shù)、優(yōu)化灌水過程和灌后土壤水分空間分布等輸出過程進(jìn)行了應(yīng)用展示；
　　（5）基于一體化模糊優(yōu)化模型對(duì)畦灌灌水

6、效果模擬的可靠性，以汾河灌區(qū)優(yōu)化灌水試驗(yàn)為背景，選用畦田長(zhǎng)度L、單寬流量 q、灌水時(shí)間t、田面坡度i、糙率n和土壤入滲參數(shù)k、α、f0為畦灌灌水效果的影響因素，利用正交試驗(yàn)的方法，對(duì)各影響因素偏離對(duì)畦灌灌水效果波動(dòng)貢獻(xiàn)率進(jìn)行計(jì)算，得出灌水效果指標(biāo)對(duì)各影響因素的敏感程度，為畦灌灌水過程控制和灌水效果改善提供依據(jù)。并在特定優(yōu)化灌水條件下，就畦灌灌水效果對(duì)土壤水分入滲參數(shù)的敏感性進(jìn)行了深入分析，確立了基于畦灌灌水效果的土壤水分入滲參數(shù)預(yù)測(cè)精度