【摘要】：設(shè)施農(nóng)業(yè)是利用一定的人工設(shè)施,依靠先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)在局部范圍改善或創(chuàng)造優(yōu)化的環(huán)境氣象因素,為動(dòng)植物生長發(fā)育提供適宜的環(huán)境條件而進(jìn)行有效的專業(yè)化、集約化、規(guī)�；r(nóng)業(yè)生產(chǎn),是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要發(fā)展方向。目前,重慶市設(shè)施農(nóng)業(yè)的效益較低,以設(shè)施農(nóng)業(yè)為支撐的新型農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)還未形成。在重慶地區(qū)的設(shè)施農(nóng)業(yè)設(shè)備中,主要是簡易塑料小拱棚、塑料連棟大棚,以及少量的科研、觀光型現(xiàn)代化智能溫室。在栽培方式一定的條件下,設(shè)施小氣候是影響塑料大棚內(nèi)作物生長發(fā)育和品質(zhì)的重要因素,因此,系統(tǒng)研究設(shè)施內(nèi)小氣候特征及建立塑料大棚內(nèi)小氣候預(yù)報(bào)模型可為設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境調(diào)控和栽培管理提供科學(xué)依據(jù)。文中以重慶市江津區(qū)農(nóng)試站塑料大棚為例,依據(jù)能量平衡和傳熱學(xué)理論,詳細(xì)分析了影響塑料大棚室內(nèi)空氣溫濕度的環(huán)境因素,建立了覆蓋層、作物冠層、土壤層、空氣層非穩(wěn)態(tài)能量平衡方程及空氣層非穩(wěn)態(tài)濕平衡方程。機(jī)理模型以室外環(huán)境參數(shù)、塑料大棚物理參數(shù)、作物特征參數(shù)為輸入變量,在數(shù)學(xué)模型求解中采用對非線性方程組高階降至一階、賦值試算等數(shù)學(xué)方法,并通過計(jì)算機(jī)軟件對數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)編程,最終可以輸出任意時(shí)刻的室內(nèi)空氣溫度及相對濕度。在重慶市江津區(qū)農(nóng)試站塑料大棚進(jìn)行兩個(gè)階段測試,第一階段針對植物處于不同生長階段的三個(gè)獨(dú)棟塑料大棚進(jìn)行測試,第二階段針對重慶江津獨(dú)棟塑料大棚春季陰、晴、雨三種天氣狀況,測試內(nèi)容主要包括室內(nèi)外太陽輻射強(qiáng)度、門處風(fēng)速、室外風(fēng)速、室內(nèi)外空氣溫度、室內(nèi)外空氣相對濕度、室內(nèi)外土壤表層溫度,并對室內(nèi)外空氣溫度、相對濕度、太陽輻射強(qiáng)度,門處風(fēng)速及室外有效風(fēng)速,不同高度不同位置室內(nèi)溫濕度進(jìn)行了對比分析。在對機(jī)理模型計(jì)算中,結(jié)合最優(yōu)化方法及重慶地區(qū)塑料大棚特征,根據(jù)實(shí)測取值確定了對流換熱系數(shù)取值,提高溫濕度預(yù)測精確度。結(jié)果顯示:晴天、雨天、多云三種天氣下,室內(nèi)空氣溫度實(shí)測與模擬值的標(biāo)準(zhǔn)誤差為1.28、0.72、0.93℃,相對誤差分別為6%、4%、3%,決定系數(shù)分別為0.76、0.74、0.81,室內(nèi)空氣相對濕度實(shí)測與模擬值的標(biāo)準(zhǔn)誤差為0.08、0.09、0.06,相對誤差分別為13%、10%、9%,決定系數(shù)分別為0.81、0.55、1.16。與機(jī)理模型相比,本文同時(shí)運(yùn)用觀測數(shù)據(jù),以室外空氣溫度、相對濕度、風(fēng)速、太陽輻射強(qiáng)度為自變量,以室內(nèi)空氣溫度、相對濕度為因變量,利用多元逐步線性回歸的方法,相繼構(gòu)建室內(nèi)溫濕度白天和夜間預(yù)測模型,并對模型進(jìn)行了驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S625
【圖文】：

研究對塑料大棚室內(nèi)空氣熱濕平衡模型作如下假設(shè)：① 系統(tǒng)上界距塑料大棚外圍有一定距離，假定塑料大棚的存在對室外環(huán)境參數(shù)無直接影響[26]；② 覆蓋材料為聚乙烯膜，薄膜厚度小，忽略薄膜內(nèi)外溫差，認(rèn)為薄膜內(nèi)外溫度相同；③ 把大棚內(nèi)部的空氣看作一個(gè)整體，在所考慮的時(shí)刻塑料大棚內(nèi)的溫濕度分布均勻,以一個(gè)平均狀態(tài)參數(shù)代表整體狀況；④ 依據(jù) Kindelan 的結(jié)論，針于大型溫室，不考慮土壤中的水平方向的能流對模擬結(jié)果誤差不大，此室內(nèi)土壤傳熱計(jì)算模型按一維處理；⑤ 認(rèn)為作物冠層和土壤表面溫度分布均勻，不計(jì)在三維方向的溫度差異，以一個(gè)平均狀態(tài)參數(shù)代表整體狀況；⑥ 空氣密度和比熱容不隨相對濕度和溫度變化。2.2 模型描述

圖 2.2 夜晚塑料大棚熱量關(guān)系示意圖Fig. 2.2 A sketch map of heat relation in a plastic greenhouse during the night塑料大棚能量及質(zhì)量平衡是微氣候機(jī)理建模的理論基礎(chǔ)�？諝鉁囟鹊纳呋蚪档椭饕芩芰洗笈镏酗@熱和潛熱影響，其中包括室外太陽輻射、自然通風(fēng)引起的塑料大棚內(nèi)外空氣間能量交換、空氣與作物冠層的對流換熱、作物冠層和塑料薄膜之間的輻射換熱、深層土壤對地表的熱傳導(dǎo)。由于作物呼吸和光合作用的耗能很小，忽略作物呼吸和光合作用對模型的影響，大棚覆蓋材料內(nèi)表面水蒸汽凝結(jié)量很少，從而產(chǎn)生的汽化潛熱量也很小，因此建模時(shí)不考慮水汽凝結(jié)。塑料大棚涉及的主要能量交換方式有對流換熱、輻射換熱、熱傳導(dǎo)和汽化潛熱，能量傳遞示意圖參見圖2.1、2.2。2.2.1 覆蓋層熱平衡方程

圖 2.2 夜晚塑料大棚熱量關(guān)系示意圖Fig. 2.2 A sketch map of heat relation in a plastic greenhouse during the night塑料大棚能量及質(zhì)量平衡是微氣候機(jī)理建模的理論基礎(chǔ)�？諝鉁囟鹊纳呋蚪档椭饕芩芰洗笈镏酗@熱和潛熱影響，其中包括室外太陽輻射、自然通風(fēng)引起的塑料大棚內(nèi)外空氣間能量交換、空氣與作物冠層的對流換熱、作物冠層和塑料薄膜之間的輻射換熱、深層土壤對地表的熱傳導(dǎo)。由于作物呼吸和光合作用的耗能很小，忽略作物呼吸和光合作用對模型的影響，大棚覆蓋材料內(nèi)表面水蒸汽凝結(jié)量很少，從而產(chǎn)生的汽化潛熱量也很小，因此建模時(shí)不考慮水汽凝結(jié)。塑料大棚涉及的主要能量交換方式有對流換熱、輻射換熱、熱傳導(dǎo)和汽化潛熱，能量傳遞示意圖參見圖2.1、2.2。2.2.1 覆蓋層熱平衡方程

【參考文獻(xiàn)】

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6 孟力力;楊其長;Gerard.P.A.Bot;王g

本文編號：2790945