畦灌灌水過程模擬與灌水參數(shù)優(yōu)化研究

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1、萬方數(shù)據(jù)聲明尸州本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。論文作者簽名：盔趙這日期：矽，％鞏≯多關(guān)于學(xué)位論文使用權(quán)的說明本人完全了解太原理工大學(xué)有關(guān)保管、使用學(xué)位論文的規(guī)定，其中包括：①學(xué)校有權(quán)保管、并向有關(guān)部門送交學(xué)位論文的原件與復(fù)印件；②學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印或其它復(fù)制手段復(fù)制并保存學(xué)位論

2、文：③學(xué)?？稍试S學(xué)位論文被查閱或借閱；④學(xué)?？梢詫W(xué)術(shù)交流為目的，復(fù)制贈(zèng)送和交換學(xué)位論文；⑤學(xué)校可以公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容(保密學(xué)位論文在解密后遵守此規(guī)定)。作者簽名：么蘊(yùn)毒=日期：絲竺：!竺蘭導(dǎo)師簽名：≤多皇蘭圣墨一日期：夕愚t峰，tl、確萬方數(shù)據(jù)太原理工大學(xué)博生研究生學(xué)位論文畦灌灌水過程模擬與灌水參數(shù)優(yōu)化研究摘要農(nóng)業(yè)是傳統(tǒng)用水大戶，農(nóng)業(yè)用水量占全國用水總量的63．4％，然而農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)卻十分低下，僅為0．523。節(jié)約農(nóng)業(yè)用水是應(yīng)對我國當(dāng)前日益嚴(yán)重的用水供需矛盾的有效途徑，對于緩解眾所周知

3、的水資源危機(jī)有著重要意義。2012年“月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《國家農(nóng)業(yè)節(jié)水綱～要》(2012—2020年)，強(qiáng)調(diào)把節(jié)水灌溉作為經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重大戰(zhàn)略和發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的一項(xiàng)根本性措施，因此，農(nóng)業(yè)節(jié)水任重道遠(yuǎn)。畦灌是我國農(nóng)田灌溉中應(yīng)用最廣泛的地面灌水方法，在山西省等北方地區(qū)尤為常見。目前畦灌灌水效率仍然很低，提高畦灌灌水效率對推進(jìn)我國節(jié)水灌溉有重要意義。本論文在對山西省畦灌田問水利用系數(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行測算分析基礎(chǔ)上，采用理論分析、數(shù)值計(jì)算與田問試驗(yàn)相結(jié)合的研究方法，對畦灌灌水過程、灌水質(zhì)量指標(biāo)和灌水技術(shù)參數(shù)

4、優(yōu)化進(jìn)行系統(tǒng)研究，結(jié)果如下：1、根據(jù)山西省灌區(qū)特點(diǎn)，選擇了三個(gè)不同水源類型的灌區(qū)作為實(shí)測地段，對田問水利用系數(shù)現(xiàn)狀和影響因素進(jìn)行(單因素)分析，結(jié)果表明：影響田間水利用系數(shù)的主要因素分別為灌水定額、土壤質(zhì)地、畦塊大小和土壤計(jì)劃濕潤層深度；在一定質(zhì)地及灌水定額條件下，田間水利用系數(shù)與畦幅數(shù)呈線性正相關(guān)，在選定根系層或濕潤層范圍內(nèi)田問水利用系數(shù)隨計(jì)T萬方數(shù)據(jù)——太原理工大學(xué)博生研究生學(xué)位論文————————————————————————————————二二二—二．二二二二二二．劃深度的加大而增大，二者之間的

5、關(guān)系符合對數(shù)函數(shù)；田間水利用系數(shù)隨灌水定額單因素增大而逐漸減小，二者之間呈現(xiàn)較為明顯的對數(shù)關(guān)系；當(dāng)土壤計(jì)劃濕潤層深度一定，畦幅數(shù)在一定的范圍內(nèi)，相同灌水定額條件下，土壤質(zhì)地為粘土的畦塊田問水利用系數(shù)大于壤土畦塊的田間水利用系數(shù)，而壤土畦塊的田間水利用系數(shù)又大于砂土畦塊的田間水利用系數(shù)，且差別較為顯著。2、通過分析最小二乘支持向量機(jī)的特點(diǎn)，建立了基于最d、--．乘支持向量機(jī)的田間水利用系數(shù)預(yù)測模型和田面糙率預(yù)測模型。田間水利用系數(shù)模型僅需輸入畦長、畦寬、田面坡度、單寬流量和灌水定額5個(gè)比較容易獲取的參數(shù)便可

6、預(yù)測田間水利用系數(shù)，模型的預(yù)測最大相對誤差為11．98％，可以用于田間水利用系數(shù)預(yù)測；建立的兩類4個(gè)基于最小二乘支持向量機(jī)的田面糙率預(yù)測模型，均可用于田面糙率預(yù)測，特別是第二類LSSVM—N—II模型不需要區(qū)分地塊類型，具有統(tǒng)一的輸入輸出，有較高的易用性。3、根據(jù)畦灌灌水過程中水流沿田面運(yùn)動(dòng)和水分下滲的特點(diǎn)，構(gòu)建了零慣量模型和二維土壤水分運(yùn)動(dòng)方程耦合的畦灌灌水?dāng)?shù)學(xué)模型，分別采用歐拉積分法和有限元法對零慣量模型和土壤水分運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行求解。模型通過內(nèi)部耦合，采用迭代法實(shí)現(xiàn)了零慣量模型和土壤水分運(yùn)動(dòng)方程的有效耦

7、合，模型能模擬畦灌灌水水流推進(jìn)過程、水流退水過程和土壤水分分布特性。并通過實(shí)測黏土、壤土、砂土三類畦田的灌水過程和灌水指標(biāo)，對畦灌水流運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明本文所建立的零慣量與土壤水分運(yùn)動(dòng)耦合模型可以很好的模擬畦灌水流運(yùn)動(dòng)過程、畦田土壤水分運(yùn)動(dòng)和灌水T1萬方數(shù)據(jù)太原理工大學(xué)博生研究生學(xué)位論文質(zhì)量指標(biāo)，說明本文所建模型是正確的。4、基于畦灌條件下零慣量模型和土壤水分運(yùn)動(dòng)耦合模型，建立了畦灌灌水技術(shù)參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化模型，采用網(wǎng)格搜索法對其進(jìn)行求解，并進(jìn)行了優(yōu)化結(jié)果分析，結(jié)果表明在本文模擬條件下田間水利用系數(shù)

8、和灌水均勻度均隨著單寬流量、灌水定額和田面坡度呈先增大后減小的變化規(guī)律，最優(yōu)灌水定額為35—45m3／畝，單寬流量為0．0035．0．0055m2／s，田面坡度為0．003。0005。關(guān)鍵詞：零慣量模型，土壤水分運(yùn)動(dòng)，田間水利用系數(shù)，灌水均勻度，耦合萬方數(shù)據(jù)太原理工大學(xué)博生研究生學(xué)位論文萬方數(shù)據(jù)太原理工大學(xué)博生研究生學(xué)位論文RESEARCHONWATERFLOWSIMULATIONANDTECHNICALPARAMETERSO