本文關(guān)鍵詞：土壤入滲模型參數(shù)的分階段非線性預報模型研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國是世界上干旱缺水最嚴重的國家之一,農(nóng)業(yè)灌溉水量占到總用水量的60%以上,而農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)僅為0.5,遠低于世界先進水平。農(nóng)業(yè)灌溉水利用率低,主要是受到土地自然屬性、種植結(jié)構(gòu)、管理情況等多種因素的共同影響,但最根本的原因是不能按照合理的灌水技術(shù)參數(shù)進行灌溉,而土壤入滲參數(shù)決定著灌溉水轉(zhuǎn)換為土壤水的速度和分布,進而影響著灌水質(zhì)量和灌溉效果。所以,土壤入滲參數(shù)是各種灌水技術(shù)條件下確定合理灌水技術(shù)參數(shù)的依據(jù),土壤入滲參數(shù)的研究是提高灌溉水利用率、改進地面灌水技術(shù)的關(guān)鍵�？紤]到采取田間試驗法獲取土壤入滲參數(shù)存在費時、費力、繁雜等問題,本文采用土壤傳遞函數(shù)法,基于研究團隊二十多年在山西八個地市、二十多個縣區(qū)的室內(nèi)試驗和大田土壤入滲試驗獲得的大樣本。利用1Stopt軟件和MATLAB軟件,分別建立了非凍土非鹽堿土、凍結(jié)土和鹽堿土的Kostiakov三參數(shù)累積入滲量模型參數(shù)與土壤常規(guī)理化參數(shù)之間的多元非線性傳遞函數(shù),以及非凍土非鹽堿土的Kostiakov二參數(shù)累積入滲量模型參數(shù)與土壤常規(guī)理化參數(shù)之間的多元非線性傳遞函數(shù)。經(jīng)過傳遞函數(shù)自變量的顯著性檢驗、函數(shù)整體的顯著性檢驗、以及實測值與預測值之間相對誤差的計算,實現(xiàn)了Kostiakov累積入滲量模型參數(shù)的分階段多元非線性預報,并與線性預報和BP預報進行了比較分析。研究結(jié)果表明:(1)以多元非線性傳遞函數(shù)的方法對土壤入滲參數(shù)進行預報是可行的。對非凍土非鹽堿土、凍結(jié)土和鹽堿土的土壤入滲參數(shù)進行非線性預報都是可行的,各模型的自變量和模型整體均顯著,各參數(shù)預測值與實測值之間的相對誤差均在10%以下,在可接受范圍。(2)不同階段的土壤入滲參數(shù)非線性預報模型有不同的輸入變量或影響因素。對于非凍土非鹽堿土,其入滲參數(shù)主要影響因素包括土壤含水率、結(jié)構(gòu)、質(zhì)地和有機質(zhì);對于凍結(jié)土,其入滲參數(shù)的主要影響因素包括土壤含水率、結(jié)構(gòu)、質(zhì)地、有機質(zhì)和地溫;對于鹽堿土,其入滲參數(shù)的主要影響因素包括土壤含水率、結(jié)構(gòu)、質(zhì)地、有機質(zhì)和含鹽量。(3)對比非凍土非鹽堿土Kostiakov二、三參數(shù)累積入滲量模型參數(shù)的預報結(jié)果,發(fā)現(xiàn)二者的預報精度均滿足預報要求,但二參數(shù)入滲模型的精度高于三參數(shù)入滲模型。因此,Kostiakov二參數(shù)累積入滲量模型適合于短歷時的土壤入滲參數(shù)預測,Kostiakov三參數(shù)累積入滲量模型適合于長歷時的土壤入滲參數(shù)預測。(4)經(jīng)過多元非線性預報模型與線性預報模型、BP模型的對比分析,發(fā)現(xiàn)多元非線性模型的形式、算法較BP模型簡單,預測精度較線性模型高、更接近實際。因此,擬推薦多元非線性模型為預測土壤入滲參數(shù)的預報模型。本文的主要創(chuàng)新點:(1)以1Stopt軟件和MATLAB軟件的結(jié)合,探索了實現(xiàn)多元非線性擬合的過程,構(gòu)思和實現(xiàn)了多元非線性擬合的新方法。(2)實現(xiàn)了以不同土壤常規(guī)理化參數(shù)為輸入變量,分別對凍結(jié)土和鹽堿土Kostiakov三參數(shù)累積入滲量模型參數(shù)的多元非線性預報,誤差達到了可接受程度。(3)首次考慮疏松土壤在灌水過程中的結(jié)構(gòu)變形,并分別應用于不同參數(shù)的預測中,使入滲參數(shù)的預測結(jié)果更接近實際入滲過程。本文針對土壤入滲參數(shù)獲取困難這一世界性難題,采用土壤傳遞函數(shù)法,以不同土壤理化參數(shù)作為輸入?yún)?shù),分別建立了非凍土非鹽堿土、凍結(jié)土、鹽堿土入滲參數(shù)的多元非線性預報模型,實現(xiàn)了對土壤水分入滲參數(shù)的分階段預測,為不同階段入滲參數(shù)的獲取提供了新途徑。但由于問題的復雜性、變量的多元性和理化參數(shù)的層次性,入滲參數(shù)的預報有待進一步深入研究,以使得入滲參數(shù)預報模型的適用性更廣泛,對于改進地面灌溉技術(shù)、提高灌溉水利用率、緩解水資源供需矛盾等具有重要的實際意義。
【關(guān)鍵詞】：非線性預報模型 Kostiakov累積入滲量模型參數(shù) 非凍土非鹽堿土 凍結(jié)土 鹽堿土
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S152.7
【目錄】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 引言14-30
• 1.1 問題的提出與研究意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)15-26
• 1.2.1 入滲參數(shù)影響因素研究進展15-17
• 1.2.2 入滲參數(shù)獲取方法研究進展17-19
• 1.2.3 土壤傳遞函數(shù)法研究進展19-26
• 1.3 研究技術(shù)方案26-30
• 1.3.1 研究目標26
• 1.3.2 研究內(nèi)容26-27
• 1.3.3 研究的技術(shù)路線27-30
• 第二章 模型數(shù)據(jù)獲取的大田試驗和室內(nèi)試驗30-42
• 2.1 試驗區(qū)概況30-32
• 2.2 實驗儀器與設備32-33
• 2.3 試驗方案與方法33-36
• 2.3.1 試驗方案33-34
• 2.3.2 試驗方法34-35
• 2.3.3 入滲模型35-36
• 2.4 應用軟件36-42
• 第三章 影響土壤水分入滲參數(shù)的主導因素及其數(shù)量關(guān)系42-74
• 3.1 土壤含水率對入滲參數(shù)的影響及其數(shù)量關(guān)系42-47
• 3.1.1 土壤含水率對土壤入滲模型參數(shù)的影響42-46
• 3.1.2 土壤入滲模型參數(shù)與土壤含水率的數(shù)量關(guān)系46-47
• 3.2 土壤結(jié)構(gòu)對入滲參數(shù)的影響及其數(shù)量關(guān)系47-54
• 3.2.1 土壤結(jié)構(gòu)對土壤入滲模型參數(shù)的影響47-53
• 3.2.2 土壤入滲模型參數(shù)與土壤結(jié)構(gòu)的數(shù)量關(guān)系53-54
• 3.3 土壤質(zhì)地對入滲參數(shù)的影響及其數(shù)量關(guān)系54-60
• 3.3.1 土壤質(zhì)地對土壤入滲模型參數(shù)的影響55-59
• 3.3.2 土壤入滲模型參數(shù)與土壤質(zhì)地的數(shù)量關(guān)系59-60
• 3.4 土壤溫度對土壤入滲參數(shù)的影響及其數(shù)量關(guān)系60-63
• 3.4.1 土壤溫度對土壤入滲模型參數(shù)的影響60-62
• 3.4.2 土壤入滲模型參數(shù)與土壤溫度的數(shù)量關(guān)系62-63
• 3.5 土壤有機質(zhì)對入滲參數(shù)的影響及其數(shù)量關(guān)系63-67
• 3.5.1 土壤有機質(zhì)對土壤入滲模型參數(shù)的影響63-67
• 3.5.2 土壤入滲模型參數(shù)與土壤有機質(zhì)的數(shù)量關(guān)系67
• 3.6 土壤含鹽量對入滲參數(shù)的影響及其數(shù)量關(guān)系67-70
• 3.6.1 土壤含鹽量對土壤入滲模型參數(shù)的影響67-69
• 3.6.2 土壤入滲模型參數(shù)與土壤含鹽量的數(shù)量關(guān)系69-70
• 3.7 影響土壤入滲參數(shù)主導因素、次要因素分析70-74
• 3.7.1 影響土壤入滲參數(shù)的主導因素70-72
• 3.7.2 影響土壤入滲參數(shù)的次要因素72-74
• 第四章 不同類型狀態(tài)土壤入滲模型參數(shù)的預報模型74-94
• 4.1 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)周期內(nèi)各次灌溉的特點74-75
• 4.2 頭水地土壤入滲模型參數(shù)預報75-85
• 4.2.1 土壤結(jié)構(gòu)變形的考慮75-76
• 4.2.2 輸出輸入?yún)?shù)的分析與確定76-77
• 4.2.3 非線性模型結(jié)構(gòu)77-85
• 4.3 非凍土非鹽堿土入滲模型參數(shù)預報85-92
• 4.3.1 輸出輸入?yún)?shù)的分析與確定85-86
• 4.3.2 非線性模型結(jié)構(gòu)86-92
• 4.4 非凍土非鹽堿土二參數(shù)和三參數(shù)模型參數(shù)預報結(jié)果比較92-94
• 第五章 凍結(jié)土和鹽堿土入滲模型參數(shù)的非線性預報94-110
• 5.1 凍結(jié)土三參數(shù)入滲模型參數(shù)的非線性模型94-100
• 5.1.1 輸出輸入?yún)?shù)的分析與確定94-95
• 5.1.2 非線性模型結(jié)構(gòu)95-100
• 5.2 鹽堿土三參數(shù)入滲模型參數(shù)的非線性模型100-110
• 5.2.1 輸出輸入?yún)?shù)的分析與確定101-102
• 5.2.2 非線性模型結(jié)構(gòu)102-110
• 第六章 土壤入滲參數(shù)的非線性模型與線性模型和BP模型的比較分析110-116
• 6.1 模型形式110-111
• 6.2 相對誤差111-113
• 6.3 平均相對誤差113-116
• 第七章 入滲參數(shù)非線性預報模型的應用舉例116-120
• 7.1 入滲參數(shù)非線性預報模型的輸入理化參數(shù)的分析與獲取116-117
• 7.2 入滲參數(shù)非線性預報模型應用實例117-118
• 7.3 本章小結(jié)118-120
• 第八章 結(jié)論與展望120-126
• 8.1 研究結(jié)論120-123
• 8.1.1 入滲參數(shù)的影響因素120-121
• 8.1.2 多元非線性預報模型121-123
• 8.2 研究展望123-126
• 參考文獻126-130
• 致謝130-132
• 附錄132

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 白丹,李占斌;應用遺傳算法擬合渾水入滲經(jīng)驗公式[J];農(nóng)業(yè)工程學報;2003年03期

2 樊惠芳,羅碧玉;渾水膜縫入滲規(guī)律試驗研究[J];楊凌職業(yè)技術(shù)學院學報;2003年04期

3 張娟娟,劉恩民,鄭麗萍;土壤經(jīng)驗入滲指數(shù)的移動窗口統(tǒng)計特性[J];地下水;2004年03期

4 吳軍虎,費良軍,李懷恩;灌施條件下波涌灌溉土壤間歇入滲硝態(tài)氮運移特性試驗研究[J];灌溉排水學報;2004年05期

5 張雅楠;黃興法;毛麗麗;劉汗;;土壤入滲性能自動測量系統(tǒng)原理與應用研究[J];農(nóng)業(yè)工程學報;2007年04期

6 張建豐;王文焰;賈中華;;具有砂質(zhì)夾層的土壤連續(xù)函數(shù)入滲模型[J];水土保持學報;2007年04期

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8 盧修元;魏新平;邱s，

本文編號：278292