三江平原井灌水稻灌溉制度建模及其优化研究

摘要

三江平原是中国重要的商品粮基地,近年来井灌水稻面积不断扩大,截止1998年底,已发展水稻面积近70hm<'2>,其中井灌水稻约占80﹪.无节制、无计划人为超采地下水,致使地下水动态平衡遭到破坏、每年出现大量的“吊泵”和“漏斗”现象,地下水资源紧缺已成为其今后发展的制约因素.针对上述问题,该研究运用现代建模与优化技术,以三江平原富锦试区井灌水稻为研究对象,利用其田间实测及当地气象局资料,进行数据处理.根据《随机水文学》理论中的时间序列分析法,建立了适合三江平原井灌水稻需水量预报的非平稳时序随机模型;通过分析降雨随机特性,选定季节性时序随机模型,建立了适合三江平原井灌水稻降雨预报的月平均降雨模型;根据最小二乘法,计算出几种常用水分生产函数中的敏感指数及敏感系数,进而得到三江平原适宜采用的水分生产函数模型及模型中敏感指数的变化规律;该文提出遗传动态规划法（RAGA-DP）,即采用改进的基于实数编码的加速遗传算法（Real coding based Accelerating Genetic Algorithm,简称RAGA）与动态规划法（DPSA）相结合,推求非充分灌溉条件下三江平原井灌水稻的最优灌溉制度.优化的灌溉制度可用于指导在不同的缺水程度下如何在时间上定量发配水量,以使相对产量最大,减产损失最小.

目录

文摘

英文文摘

1引言

1.1立题依据

1.2研究的目的和意义

1.3国内外研究动态和趋势

1.3.1节水灌溉的主要技术措施

1.3.2节水灌溉理论的研究任务及主要内容

1.3.3研究动态和趋势

1.4本课题研究的主要内容、方法及技术路线

1.4.1本课题研究的主要内容、方法

1.4.2本课题研究的技术路线

1.5三江平原及富锦试区自然情况简介

1.5.1三江平原自然概况

1.5.2富锦试验小区自然概况

2水稻需水量的计算与预报方法

2.1作物需水量的概念

2.2水稻需水量的计算方法

2.2.1直接计算法

2.2.2间接计算法

2.3水稻需水量的预报方法

2.3.1用时间序列分析法预报水稻需水量的基本方法

2.3.2建模实例

2.3.3模型拟合与预报

3降雨量的计算与预报方法

3.1设计降雨量

3.2确定设计降雨量及其分布的方法

3.2.1假设年法

3.2.2真实年法

3.2.3真实年按阶段计算法

3.3降雨量的预报

3.3.1季节性随机模型的一般形式

3.3.2季节性模型的建模方法

3.3.3季节性时序模型建模实例

3.3.4小结

4井灌水稻水分生产函数

4.1作物水分生产函数的概念及其特征

4.2作物水分生产函数的数学模型

4.2.1全生育期水分的数学模型

4.2.2生育阶段水分的数学模型

4.3井灌水稻水分生产函数建模及敏感指数变化规律研究

4.3.1水稻生育阶段的划分及试验处理

4.3.2井灌水稻水分生产函数数学模型的建模

4.3.3三江平原井灌水稻水分生产函数模型分析

4.3.4 Jensen模型敏感指数在全生育期内变化规律

4.3.5小结

5井灌水稻的灌溉制度

5.1水稻灌溉制度的特点

5.2水稻灌溉制度(充分灌溉)的确定

5.2.1水稻泡田定额的确定

5.2.2本田灌溉期用水量

5.2.3井灌水稻灌溉制度的确定

5.3水稻灌溉制度(非充分灌溉)的确定

5.3.1实码加速遗传算法(RAGA)寻优过程

5.3.2二维动态规划法推求非充分灌溉下水稻的优化灌溉制度

5.3.3 RAGA-DP模型应用实例

5.3.4讨论与说明

6结论

参考文献

附录

致谢