【摘要】：在我國干旱少雨的北方地區(qū),作物的需水要求需要通過灌溉滿足,而農(nóng)業(yè)灌溉的水資源浪費現(xiàn)象嚴重。由于經(jīng)濟水平和管理技術水平的制約以及土地利用形式的限制,目前地面灌溉仍然是我國北方地區(qū)應用最為廣泛的田間灌水方法。通過合理設計地面灌溉系統(tǒng)和提高管理水平,提高灌溉用水效率和效益,對于緩解水資源短缺問題和增加糧食產(chǎn)量具有重要意義。本文在對以往地面灌溉系統(tǒng)評價和優(yōu)化設計方面的研究及田間試驗成果的基礎上,選定了影響地面灌溉性能的技術要素及水平值；通過對比分析不同灌溉模擬模型,選取地面灌溉水流運動模擬模型(SISM模型)用于模擬灌溉要素與系統(tǒng)性能；將灌溉模擬模型與微地形數(shù)值模擬方法相結合,模擬了212352種灌水技術要素組合下的灌水過程,獲得相應的性能指標值；基于大量的灌溉要素-性能對應數(shù)據(jù),采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡,借助Matlab軟件構建了地面灌溉系統(tǒng)評價模型和優(yōu)化設計模型。主要結論如下：(1)將灌溉模擬模型和微地形數(shù)值模擬方法相結合,要素設計中考慮了田面高程空間分布的變異性,克服了以往數(shù)值模擬研究只采用坡度的局限性。(2)數(shù)值模擬實驗設計了212352種灌溉條件組合,借助數(shù)值模擬手段獲得了大量的灌溉技術要素與灌溉性能指標值對應關系,構建了灌溉技術要素參數(shù)組合-性能評價指標值的對應樣本數(shù)據(jù)庫,為地面灌溉系統(tǒng)評價與優(yōu)化設計技術的進一步發(fā)展奠定了數(shù)據(jù)基礎。(3)通過大量的灌溉技術要素參數(shù)組合-性能評價指標值對應關系的分析發(fā)現(xiàn)坡度、田面平整精度和畦長對灌水效率影響明顯；畦田較短情況下如果以Zmin0為灌溉控制目標,則會導致儲水效率很小,故這種情況需要適當延長灌水時間；當畦田較長時,則建議采用控制目標Zmin0更能獲得較好的綜合灌溉性能。(4)構建BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡地面灌溉系統(tǒng)性能評價模型,可以對給定灌溉條件下的灌水效率、灌水均勻度和儲水效率指標進行評價,同時因為數(shù)據(jù)庫的建立考慮了田面高程空間分布變異性,故灌溉評價時不需要田面高程數(shù)據(jù),而給定擬評價的田面平整精度即可。(5)構建地面灌溉灌水時間和入畦單寬流量的優(yōu)化模型,該優(yōu)化模型通過將灌水均勻度與待優(yōu)化的灌水技術要素參數(shù)一起作為輸出,可以根據(jù)輸出值反饋調節(jié)輸入值情況,同時兼顧三指標,而獲得合理的較優(yōu)的灌水時間和入畦單寬流量。
【學位授予單位】：中國水利水電科學研究院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S274.2
【圖文】：

圖１．１地面灌概后王壤灌水量分布示意圖逡逑灌水效率＆是單次灌概儲存在根區(qū)止壤內的水量與田間實際灌水量的比值，表逡逑水量能被作物所利用的程度，計算方法如公式（１－１）。逡逑￡。＝—＾—邐（１－１）逡逑ＶｚＲ＋Ｖｗ逡逑際應用中，常采用公式（１－２）計算＆［７］，逡逑１＾，邐而〉Ｚ＂ｇ逡逑￡■。二邋７邐（１－２）逡逑產(chǎn)邐足、４＜王，巧逡逑、邋化常逡逑，ＦｚＲ為入滲并儲存在根區(qū)上坡內的水量（ｍ３）；化Ｐ為深層滲漏的水量如３）；邋Ｚｒｅｑ逡逑物灌概需水量（ｍｍ），指田塊內入滲水深最小的１／４面積區(qū)域入滲水深的平逡逑（ｍｍ）；邋Ｚａｖｇ為畦田內平均灌水深度（ｍｍ）。公式（１－２）在一定程度上考慮了逡逑入滲水深的不均勻性，條件＾ｑ＜Ｚｒｅｑ的限定考慮到非充分灌概條件下的應用。逡逑灌概均勻度反映灌概水在田間入滲分布的均勻程度。均勻系數(shù)Ｃｔ／最初是針對逡逑出的，ｍ此念應用地面概，均勻公：逡逑

圖１．１地面灌概后王壤灌水量分布示意圖逡逑灌水效率＆是單次灌概儲存在根區(qū)止壤內的水量與田間實際灌水量的比值，表逡逑水量能被作物所利用的程度，計算方法如公式（１－１）。逡逑￡。＝—＾—邐（１－１）逡逑ＶｚＲ＋Ｖｗ逡逑際應用中，常采用公式（１－２）計算＆［７］，逡逑１＾，邐而〉Ｚ＂ｇ逡逑￡■。二邋７邐（１－２）逡逑產(chǎn)邐足、４＜王，巧逡逑、邋化常逡逑，ＦｚＲ為入滲并儲存在根區(qū)上坡內的水量（ｍ３）；化Ｐ為深層滲漏的水量如３）；邋Ｚｒｅｑ逡逑物灌概需水量（ｍｍ），指田塊內入滲水深最小的１／４面積區(qū)域入滲水深的平逡逑（ｍｍ）；邋Ｚａｖｇ為畦田內平均灌水深度（ｍｍ）。公式（１－２）在一定程度上考慮了逡逑入滲水深的不均勻性，條件＾ｑ＜Ｚｒｅｑ的限定考慮到非充分灌概條件下的應用。逡逑灌概均勻度反映灌概水在田間入滲分布的均勻程度。均勻系數(shù)Ｃｔ／最初是針對逡逑出的，ｍ此念應用地面概，均勻公：逡逑

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 戚德虎,康繼昌;BP神經(jīng)網(wǎng)絡的設計[J];計算機工程與設計;1998年02期

2 許迪;李益農(nóng);;精細地面灌溉技術體系及其研究的進展[J];水利學報;2007年05期

相關碩士學位論文 前1條

1 劉素彥;基于神經(jīng)網(wǎng)絡和遺傳算法的水庫誘發(fā)地震危險性評價研究[D];華中科技大學;2011年

本文編號：2731198