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1、當(dāng)人類跨入21世紀(jì)之時(shí),水資源短缺已成為全球經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的主要制約因素。隨著雨水資源化誕生,其不可替代的開發(fā)利用潛力已被越來越多的人接受。特別是在丘陵區(qū),雨水集蓄利用己成為緩解當(dāng)?shù)厮Y源緊缺、促進(jìn)群眾致富奔小康的有效措施。
本文針對(duì)丘陵區(qū)坡面農(nóng)業(yè)灌溉雨水集蓄利用工程優(yōu)化設(shè)計(jì)方法存在的問題,將大系統(tǒng)優(yōu)化理論、改進(jìn)實(shí)碼遺傳算法、自優(yōu)化模擬技術(shù)、序列二次規(guī)劃和計(jì)算機(jī)編程應(yīng)用于丘陵區(qū)坡面農(nóng)業(yè)灌溉雨水集蓄利用工程優(yōu)化設(shè)計(jì)。以川中丘
2、陵區(qū)為典型研究區(qū)域,對(duì)丘陵區(qū)坡面農(nóng)業(yè)灌溉雨水集蓄利用工程優(yōu)化設(shè)計(jì)模型和算法展開研究,并在此基礎(chǔ)上研制出一套適合丘陵區(qū)坡面農(nóng)業(yè)灌溉雨水集蓄利用工程優(yōu)化設(shè)計(jì)的軟件。并以中國(guó)科學(xué)院鹽亭紫色土農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站截流小流域監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),對(duì)論文中的模型、算法、軟件進(jìn)行驗(yàn)證。主要研究結(jié)論如下:
(1)建立丘陵區(qū)坡面農(nóng)業(yè)灌溉雨水集蓄利用工程系統(tǒng)優(yōu)化模擬模型,模型由降雨(徑流)序列分析計(jì)算模型、逐時(shí)段集蓄水量分析計(jì)算模型、逐時(shí)段灌溉水量?jī)?yōu)化分
3、配模型以及蓄水工程規(guī)模優(yōu)化設(shè)計(jì)模型組成。
(2)綜合應(yīng)用人機(jī)交互技術(shù)(HCIT)、改進(jìn)實(shí)碼遺傳算法(IRGA)、自優(yōu)化模擬技術(shù)(SOST)以及序列二次規(guī)劃算法(SQP)設(shè)計(jì)出系統(tǒng)優(yōu)化模擬模型求解算法。
(3)應(yīng)用MATLAB圖形用戶編程方法設(shè)計(jì)可視化界面,編寫MATLABM函數(shù)文件程序?qū)δP颓蠼?,研發(fā)出一套適合丘陵區(qū)坡面農(nóng)業(yè)灌溉雨水集蓄利用工程優(yōu)化設(shè)計(jì)的通用軟件。
(4)以中國(guó)科學(xué)院鹽亭紫色土農(nóng)
4、業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站截流小流域監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),對(duì)文中模型、算法、軟件進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明:①HARUEOPS軟件已實(shí)現(xiàn)水文頻率自動(dòng)化計(jì)算。②在同一灌溉水量條件下,最優(yōu)集流面積隨集流效率增加而減少;在相同集流效率條件下,其隨著灌溉水量增加而增加;逐月最優(yōu)集蓄水量隨灌溉水量增加而增加,且集中在6、7、8月。③改進(jìn)實(shí)碼遺傳算法在求解這類包含等式和不等式約束的最優(yōu)化問題時(shí)具有較高性能;系統(tǒng)自優(yōu)化模擬算法在實(shí)現(xiàn)模型上層和下層之間的協(xié)調(diào)優(yōu)化上取得了較好效果。
5、模型實(shí)現(xiàn)了有限灌溉水量在灌區(qū)多種作物之間和各作物生育階段的最優(yōu)分配,同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了種植面積在灌區(qū)多種作物之間的優(yōu)化分配。在非充分灌溉條件下,多種作物之間優(yōu)化配水和優(yōu)化種植面積受產(chǎn)量反應(yīng)系數(shù)影響;作物生育階段優(yōu)化配水受水分敏感指數(shù)、有效雨量、地下水補(bǔ)給量等因素綜合影響。在不同可供灌溉水量條件下,逐月最優(yōu)灌溉水量均集中在4、5月;4、5月最優(yōu)灌溉水量隨可供灌溉水量增加而增加,且其增加速度較其余月份大。④丘陵區(qū)在資金缺乏情況下開展雨水集蓄利用工
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