稻田控制排水模擬軟件開發(fā)設(shè)計.pdf

1、全球范圍內(nèi)來看，30％—50％的地球表面已受到面源污染的影響，其中主要的面源污染源包括農(nóng)業(yè)面源污染，我國是一個農(nóng)業(yè)大國，在以往的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，由于過量施肥、過量噴灑農(nóng)藥以及管理不當(dāng)?shù)鹊仍?，造成我國農(nóng)業(yè)面源污染問題比較嚴重，但是，我國對農(nóng)業(yè)面源污染問題的嚴重性認識比較晚，農(nóng)業(yè)面源污染所造成的水環(huán)境質(zhì)量惡化已日益明顯和突出，如東部湖泊的污染負荷輸入量中，農(nóng)業(yè)面源污染負荷入湖量已超過50％，大理洱海流域面源氮、磷污染負荷分別占流域污染負荷

2、的97.1％和92.5％。在國外，農(nóng)業(yè)面源污染問題同樣嚴重，如美國環(huán)保局在提交國會的報告中指出，大量的農(nóng)田養(yǎng)分流失是造成內(nèi)陸湖泊富營養(yǎng)化的主要原因，全國46％的河流和57％的湖泊受到農(nóng)田徑流的污染，在其他的一些發(fā)達國家也面臨著農(nóng)業(yè)面源污染的影響。
　　 隨著國內(nèi)外對農(nóng)業(yè)面源污染問題的關(guān)注度提高，國內(nèi)外針對農(nóng)業(yè)面源污染的研究日益增多，同時，研究的深度和廣度也在日益加強。國內(nèi)外所研究的農(nóng)田控制排水就是一項很好的農(nóng)業(yè)面源污染防治措施，

3、如在美國北卡羅萊納州的14項農(nóng)田控制排水試驗表明，每年平均減少45％的農(nóng)田氮素排出，同時，磷也減少了35％的排出；在我國，也進行了類似的實驗研究，證明了農(nóng)田控制排水能有效的減少農(nóng)業(yè)面源污染，另外，在美國所研究的灌溉—排水—濕地系統(tǒng)也是一項很優(yōu)秀的農(nóng)業(yè)面源污染控治措施。在國內(nèi)外的基礎(chǔ)研究以及相關(guān)研究達到一定程度的時候，研究將進一步朝著軟件化、自動化、智能化等方向發(fā)展，國外已經(jīng)有相關(guān)的控制排水模擬軟件，如美國的Drainmod軟件以及日本的

4、排水分析軟件等，在我國，相關(guān)的系統(tǒng)模擬軟件開發(fā)很少。
　　 本論文的研究課題就是一項農(nóng)田控制排水模擬軟件的開發(fā)，首先是對農(nóng)田控制排水模擬的相關(guān)因素分析，同時，對與農(nóng)田控制排水相關(guān)的研究成果進行分析總結(jié)，建立模擬軟件所需要的數(shù)學(xué)模型以及對數(shù)學(xué)模型的解析；其次，根據(jù)數(shù)學(xué)模型設(shè)計軟件的模擬功能(本軟件主要包括九個模擬功能：入滲模擬、蒸騰模擬、地下水滲流模擬、地下水位模擬、地表水控排及監(jiān)控模擬、土壤含水率模擬、農(nóng)田地表水中銨態(tài)氮素濃度模

5、擬、農(nóng)田土壤中銨態(tài)氮素濃度模擬、農(nóng)田土壤中硝態(tài)氮素濃度模擬等)；第三，利用計算機語言VB對各項模擬功能進行編程實現(xiàn)；第四，根據(jù)軟件市場化、方便、美觀大方等要求進行模擬軟件的界面設(shè)計和其他功能設(shè)計；最后，模擬軟件的驗證，即根據(jù)已知實驗數(shù)據(jù)進行的驗證，驗證結(jié)果說明能基本滿足實踐要求。
　　 本研究的主要創(chuàng)新有：第一，本論文選取開發(fā)設(shè)計稻田控制排水的模擬軟件作為研究內(nèi)容，是非常具有挑戰(zhàn)意義的，在實踐生產(chǎn)中也具有很強的應(yīng)用價值；第二，在

6、本軟件開發(fā)設(shè)計當(dāng)中，引入了縱橫嵌入術(shù)、流形拓撲學(xué)等一系列技術(shù)，在理論和實際應(yīng)用上，這些技術(shù)的引用是極具創(chuàng)新意義的；第三，本論文非常系統(tǒng)地針對稻田控制排水所牽涉的水分和養(yǎng)分的運移規(guī)律進行了很好的綜合分析研究，并篩選了一系列對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，同時利用差分法對一些數(shù)學(xué)模型進行了解析，這些為本軟件的實際開發(fā)設(shè)計提供了基礎(chǔ)源泉和理論依據(jù)，在理論應(yīng)用方面進行了集成創(chuàng)新；第四，在模擬軟件界面設(shè)計方面，本軟件采用了簡單明朗的設(shè)計方案，符合模擬軟件本身的特

7、點要求，也順應(yīng)市場化的要求；本模擬軟件提供了分項模擬和總模擬兩個選擇，很好的體現(xiàn)了模擬軟件的應(yīng)用方便性、操作靈活性等特點；在模擬軟件的開發(fā)設(shè)計當(dāng)中，利用VB語言中的新控件MSCHART與軟件Excel實現(xiàn)模擬結(jié)果的輸圖，這些都是本論文的特色和亮點。
　　 本模擬軟件的完成具有很重要的現(xiàn)實意義，利用完成的軟件初級版本可以實現(xiàn)灌區(qū)農(nóng)田控制排水下水流與養(yǎng)分的可視仿真化，為灌區(qū)的合理及時控制排水與充分控制利用養(yǎng)分提供決策依據(jù)，同時還可為