基于土壤常規(guī)理化參數(shù)的畦灌灌水技術(shù)參數(shù)模糊優(yōu)化模型研究.pdf

1、為有效改善畦灌灌水質(zhì)量，達到節(jié)水增產(chǎn)的目的，設(shè)法對畦長、灌水流量和灌水時間等畦灌灌水技術(shù)參數(shù)進行合理優(yōu)化具有重要意義。畦灌灌水技術(shù)參數(shù)的優(yōu)化過程涉及土壤水分入滲能力的測定、畦灌田面水流運動過程的描述以及畦灌灌水效果指標選取兼顧等問題。然而，土壤水分入滲參數(shù)的測定費時、費力，畦灌田面水流運動過程較為復雜，畦灌灌水效果指標眾多，評價角度各有不同，灌水效果指標選取困難。針對這些問題，為實現(xiàn)畦灌灌水技術(shù)參數(shù)的有效優(yōu)化，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，進

2、行了如下研究：
　　（1）針對土壤水分入滲參數(shù)獲取困難的問題，以山西地區(qū)大量的大田灌水入滲試驗和相應(yīng)的土壤理化參數(shù)測定試驗為基礎(chǔ)，根據(jù)土壤轉(zhuǎn)換函數(shù)理論，分別利用線性、非線性和BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測方法，建立了關(guān)于修正后的Kostiakov土壤水分入滲模型參數(shù)k、α和f0預測模型，并對預測結(jié)果進行了驗證，實現(xiàn)了以土壤容重、質(zhì)地、含水率和有機質(zhì)含量在內(nèi)的土壤理化參數(shù)為輸入變量的土壤水分入滲參數(shù)有效預測；
　?。?）為實現(xiàn)對畦灌田面

3、水流運動過程的數(shù)值化模擬，以畦灌田面水流運動特性分析為基礎(chǔ)，通過畦灌灌水過程的簡化和灌水條件的假定，對完整水流動力模型的動量方程進行了簡化，實現(xiàn)了田面水流運動的運動波模型的選取與建立，并利用汾河灌區(qū)二支所的畦灌灌水試驗資料對建立的運動波模型進行了驗證，結(jié)果表明運動波模型可實現(xiàn)畦灌田面水流的推進、消退過程的有效模擬；
　　（3）為實現(xiàn)對畦灌灌水質(zhì)量的科學評價，本文在分析灌水后土壤水分的空間分布狀況的基礎(chǔ)上，對灌水效率 Ea、儲水效率

4、 Es和灌水均勻度 Ed三個灌水效果評價指標相互關(guān)系進行了研究，通過經(jīng)驗系數(shù) k的引入，確立 Ea、Ed為優(yōu)化目標。并結(jié)合影響灌水效果指標的因素分析，選取畦田長度L、單寬流量q和灌水時間t為優(yōu)化對象，建立了畦灌灌水技術(shù)參數(shù)的多目標優(yōu)化模型，針對優(yōu)化模型目標函數(shù)存在的模糊性，利用模糊優(yōu)化理論，通過引入模糊目標集的線性隸屬度函數(shù)，按照最大隸屬原則，實現(xiàn)了多目標優(yōu)化問題的單目標轉(zhuǎn)化，對畦灌灌水技術(shù)參數(shù)組合進行了模糊優(yōu)化選??；
　?。?）

5、通過對土壤水分入滲參數(shù)預測模型、畦灌田面水流運動模型和畦灌灌水技術(shù)參數(shù)多目標模糊優(yōu)化模型間的相關(guān)關(guān)系分析，利用Fortran語言實現(xiàn)了基于土壤常規(guī)理化參數(shù)的畦灌灌水技術(shù)參數(shù)一體化模糊優(yōu)化模型的構(gòu)建，并以汾河灌區(qū)北長壽試驗點畦灌灌水過程優(yōu)化為實例，對一體化模型的土壤常規(guī)理化參數(shù)、田塊基本規(guī)格、灌水條件等輸入過程，優(yōu)化灌水技術(shù)參數(shù)、優(yōu)化灌水過程和灌后土壤水分空間分布等輸出過程進行了應(yīng)用展示；
　?。?）基于一體化模糊優(yōu)化模型對畦灌灌水

6、效果模擬的可靠性，以汾河灌區(qū)優(yōu)化灌水試驗為背景，選用畦田長度L、單寬流量 q、灌水時間t、田面坡度i、糙率n和土壤入滲參數(shù)k、α、f0為畦灌灌水效果的影響因素，利用正交試驗的方法，對各影響因素偏離對畦灌灌水效果波動貢獻率進行計算，得出灌水效果指標對各影響因素的敏感程度，為畦灌灌水過程控制和灌水效果改善提供依據(jù)。并在特定優(yōu)化灌水條件下，就畦灌灌水效果對土壤水分入滲參數(shù)的敏感性進行了深入分析，確立了基于畦灌灌水效果的土壤水分入滲參數(shù)預測精度