智能灌溉是農(nóng)業(yè)節(jié)水的關(guān)鍵,而智能灌溉的核心是開發(fā)能用于模擬土壤-作物-大氣系統(tǒng)（SPAC,Soil-Plant-Atmosphere Continuum）水動力學(xué)的決策軟件。通過對SPAC系統(tǒng)中土壤水動力學(xué)的研究,可有助于了解土壤水運動特性,從而在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中實施節(jié)水灌溉,增加用水效率,節(jié)約農(nóng)業(yè)成本。本文通過研究SPAC系統(tǒng)理論、水動力學(xué)原理、數(shù)值模擬和實驗驗證方法,系統(tǒng)研究了SPAC系統(tǒng)中水動力學(xué)問題。首先,本文基于HYDRUS-1D模型,對三種典型土壤（砂壤土,壤土和黏壤土）的灌溉水入滲量、入滲速率、表面徑流與土壤濕潤深度進行了系統(tǒng)的數(shù)值仿真,以確定最大的灌溉速率,并模擬灌溉后及灌溉結(jié)束24小時之后的土壤剖面含水量變化。結(jié)果表明:砂壤土剖面的含水量變化比較快,灌溉水入滲速率和深度明顯大于其他兩種土壤,而壤土和黏壤土由于灌溉水入滲能力比較差,土壤剖面的含水量變化比較慢,通過仿真可知:砂壤土、壤土和黏壤土的灌溉速率分別為5cm/h、1.0cm/h和0.3cm/h左右為宜。此外,灌溉決策時須考慮灌溉后由于土壤含水量重分布引起的土壤濕潤鋒面變化。其次,本文通過引入國際農(nóng)糧組織（FAO）提出的... 

【文章來源】：太原科技大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
        1.1.1 水資源與土壤水運動
        1.1.2 智能灌溉
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 土壤水動力學(xué)模型研究
        1.2.2 土壤水動力學(xué)模型數(shù)值方法研究
        1.2.3 土壤水動力學(xué)發(fā)展趨勢
    1.3 本文的主要工作
第二章 SPAC系統(tǒng)中水動力學(xué)模型理論
    2.1 SPAC連續(xù)體概念及智能灌溉系統(tǒng)理論
        2.1.1 SPAC系統(tǒng)概述
        2.1.2 智能灌溉系統(tǒng)理論
    2.2 土壤水運動基本方程
        2.2.1 土壤水流動的達西定律
        2.2.2 Richards方程
    2.3 土壤水運動參數(shù)及分析
        2.3.1 土壤水分特征曲線及分析
        2.3.2 土壤水分特征曲線參數(shù)
        2.3.3 土壤水力傳導(dǎo)度
    2.4 作物根系吸水與生長模型討論與分析
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于水動力學(xué)模型的數(shù)值仿真研究
    3.1 引言
    3.2 HYDRUS-1D模型原理
    3.3 模型參數(shù)和數(shù)值實驗方案
    3.4 結(jié)果分析
        3.4.1 不同灌溉條件下土壤地表徑流數(shù)值模擬
        3.4.2 土壤水含量與灌溉強度關(guān)系討論與分析
        3.4.3 土壤濕潤深度變化數(shù)值模擬
        3.4.4 土壤剖面濕潤鋒面變化數(shù)值模擬
    3.5 結(jié)論
    3.6 本章小結(jié)
第四章 基于HYDRUS-1D水動力學(xué)新模型的建立與驗證
    4.1 引言
    4.2 SPAC系統(tǒng)中水動力學(xué)建模
        4.2.1 HYDRUS-1D模型
        4.2.2 ET計算模型構(gòu)建
        4.2.3 模型主要參數(shù)
        4.2.4 模型評價指標
        4.2.5 實驗參數(shù)確定
    4.3 模型仿真分析及驗證
        4.3.1 土壤含水量仿真分析及驗證
        4.3.2 蒸發(fā)蒸騰量仿真分析及驗證
        4.3.3 根系在不同土壤層的吸水量仿真分析及驗證
    4.4 本章小結(jié)
第五章 智能灌溉控制系統(tǒng)
    5.1 引言
    5.2 系統(tǒng)工作原理與硬件構(gòu)成
    5.3 智能灌溉的優(yōu)化策略確定
        5.3.1 土壤濕潤深度與灌溉量的函數(shù)擬合
        5.3.2 智能灌溉系統(tǒng)的優(yōu)化原則及流程
        5.3.3 案例分析
    5.4 模糊控制器設(shè)計
        5.4.1 系統(tǒng)傳遞函數(shù)的計算
        5.4.2 模糊控制器設(shè)計
        5.4.3 模糊控制仿真
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄
附錄



本文編號：3354703