【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(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。由于經(jīng)濟(jì)水平和管理技術(shù)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(yīng)用最為廣泛的田間灌水方法。通過合理設(shè)計(jì)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(jià)和優(yōu)化設(shè)計(jì)方面的研究及田間試驗(yàn)成果的基礎(chǔ)上,選定了影響地面灌溉性能的技術(shù)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(yùn)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(jié)合,模擬了212352種灌水技術(shù)要素組合下的灌水過程,獲得相應(yīng)的性能指標(biāo)值；基于大量的灌溉要素-性能對應(yīng)數(shù)據(jù),采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),借助Matlab軟件構(gòu)建了地面灌溉系統(tǒng)評價(jià)模型和優(yōu)化設(shè)計(jì)模型。主要結(jié)論如下：(1)將灌溉模擬模型和微地形數(shù)值模擬方法相結(jié)合,要素設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(shù)要素與灌溉性能指標(biāo)值對應(yīng)關(guān)系,構(gòu)建了灌溉技術(shù)要素參數(shù)組合-性能評價(jià)指標(biāo)值的對應(yīng)樣本數(shù)據(jù)庫,為地面灌溉系統(tǒng)評價(jià)與優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。(3)通過大量的灌溉技術(shù)要素參數(shù)組合-性能評價(jià)指標(biāo)值對應(yīng)關(guān)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(biāo),則會導(dǎo)致儲水效率很小,故這種情況需要適當(dāng)延長灌水時(shí)間；當(dāng)畦田較長時(shí),則建議采用控制目標(biāo)Zmin0更能獲得較好的綜合灌溉性能。(4)構(gòu)建BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)地面灌溉系統(tǒng)性能評價(jià)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(biāo)進(jìn)行評價(jià),同時(shí)因?yàn)閿?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(jià)時(shí)不需要田面高程數(shù)據(jù),而給定擬評價(jià)的田面平整精度即可。(5)構(gòu)建地面灌溉灌水時(shí)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(shù)要素參數(shù)一起作為輸出,可以根據(jù)輸出值反饋調(diào)節(jié)輸入值情況,同時(shí)兼顧三指標(biāo),而獲得合理的較優(yōu)的灌水時(shí)間和入畦單寬流量。
【學(xué)位授予單位】：中國水利水電科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(nèi)的水量與田間實(shí)際灌水量的比值，表逡逑水量能被作物所利用的程度，計(jì)算方法如公式（１－１）。逡逑￡。＝—＾—邐（１－１）逡逑ＶｚＲ＋Ｖｗ逡逑際應(yīng)用中，常采用公式（１－２）計(jì)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(yīng)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(yīng)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(nèi)的水量與田間實(shí)際灌水量的比值，表逡逑水量能被作物所利用的程度，計(jì)算方法如公式（１－１）。逡逑￡。＝—＾—邐（１－１）逡逑ＶｚＲ＋Ｖｗ逡逑際應(yīng)用中，常采用公式（１－２）計(jì)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(yīng)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(yīng)用地面概，均勻公：逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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2 許迪;李益農(nóng);;精細(xì)地面灌溉技術(shù)體系及其研究的進(jìn)展[J];水利學(xué)報(bào);2007年05期

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本文編號：2731198