非充分灌溉制度设计优化模型

研究了缺水地区冬小麦灌溉问题.分析了作物模型,作物水分影响函数,并以农作物产量最大为目标,提出了非充分灌溉制度优化设计二维动态规划模型和相应的动态规划逐次逼近(DPSA)求解方法.针对山东省临沂市小埠东灌区的实际情况进行研究,求得了冬小麦三个典型年不同供水水平的最优灌溉制度、排水过程及相应产量.实例表明,模型及方法是合理的.     

温度对土壤水分运动影响的研究进展

综述了温度对土壤水分运动的影响,温度影响的机理和考虑温度影响的土壤水分运动的数学模型,以及目前所用的实验研究方法,同时提出了本领域中存在的主要问题及研究展望.     

沿海地区地下水模拟优化管理模型

针对中国一些沿海地区地下水超采及由此带来的海水入侵问题,将地表水补给、抽水量及地下水位等相嵌在一起,建立了沿海地区地下水模拟优化管理模型。将人工鱼群算法和基于MODFLOW2000的变密度地下水流及溶质运移模型耦合起来,对沿海地区地下水模拟优化管理模型进行求解。以山东省威海市节水示范区为例,验证模型的有效性和可靠性。结果表明,10、11、12月份抽水量最大,以后至第2年5月份依次是减少的;从区域分布上看,在临海区域1号井处抽水量是3500～1120m3/月,在其它井处是6540～2920m3/月;与现行方案相比,增加总有效供水1990m3,地下水平均水位升高0.29m,海水入侵问题能够得到解决。计算结果合理可行,为沿海地区地下水资源的科学管理和持续利用提供可靠依据。     

土壤干缩裂缝网络几何特征

通过室内试验研究了土壤干缩裂缝发育规律,采用数字图像处理技术与AutoCAD测量功能,分析了不同含水率下土壤裂缝网络几何形态特征.结果表明:土壤含水率达到43%时出现裂缝,裂缝骨架长度、周长和面积分别在含水率达到23%、23%、7%时趋于稳定,裂缝平均宽度的发育经历了波动增长、线性增长和稳定3个阶段,并在含水率达到7%时保持不变;裂缝条数与节点数之比随含水率降低而减小,并最终保持在1.67,此结果与收缩块区分散度和裂缝交叉角度分布规律共同表明,裂缝网络形态呈方形正交网络分布趋势,且处于方型网络与“T”型正交网络之间;裂缝平均弯曲度随含水率减小,由1.06减小至1.02并保持恒定,揭示了裂缝整体弯曲程度与不同时期裂缝弯曲的变化规律.      

基于天气预报的参考作物腾发量LS-SVM预测模型

利用最小二乘支持向量机(LS-SVM)方法,建立了基于天气预报的参考作物腾发量(ET₀)的预测模型.对广利灌区1997~2006年逐日气象信息中的天气类型和风速等级进行量化后,以不同天气预报信息作为输入量,建立10种验证方案,对2007年的逐日ET₀进行预测.经验证,方案1~方案7精度均令人满意,其中方案1精度最高.方案1的输入量为气温、天气类型、风速等级3项的预测值,该方案的模型预测值与计算值的统计参数分别为:均方根偏差E_RMS为0.5182 mm,相对偏差E_R为0.1878,决定系数R2为0.864 8,认同系数I_A为0.966 9,回归系数R_C为0.9867;方案7精度亦较好,且以上指标统计参数依次为0.6576 mm、0.2332、0.986 6、0.774 7及0.986 6,该方案输入量只有气温项,实用性很强.     

天山北麓地下水与自然植被的空间变异及其分形特征

对面积约670km^2的具有干旱气候特征的新疆三工河流域地下水埋深和自然植被盖度进行取样检测，应用地质统计学方法对取得数据进行半方差函数分析，计算均值、方差、标准差、变异系数等传统统计特征值，指出用该方法表示地下水埋深和自然植被盖度引起的困惑。在此基础上，将分形理论与地质统计学原理相结合，计算了三工河流域地下水埋深和自然植被盖度的分形维数，分别为1．3154、1．3677；而它们的变异系数分别为0．．537、0．368。该地区地下水埋深和自然植被盖度在空间上存在显著的变异性，而且它们具有相似的变异特征，即随着地下水埋深的递增(或递减)，自然植被盖度有所减少(或增加)，说明干旱区自然植被盖度对地下水埋深有很大的依赖性。这暗示着在干旱地区影响自然植被盖度的众多因素中最具有决定性的因素是地下水埋深。     

一种新的优化灌溉制度算法——自由搜索

应用现有典型算法求解灌溉制度优化设计模型时,由于各种算法本身存在着不足,可被接受的模型最优解往往不能够被成功搜索到。自由搜索(Free Search,FS)是一种新的优化算法,对其进行了适当改进,针对灌溉制度优化设计模型实例,在不同的可供水量下,应用FS算法对该模型进行求解。结果表明,FS算法表现出良好的稳健性和收敛性;与以往的动态规划逐次逼近法(DPSA)、遗传算法(GA)及混沌算法(CA)对该实例的寻优结果相比,FS算法提高了寻优精度。FS算法原理简单,操作简便,是一种较好的优化灌溉制度的新方法。     

改进Hargreaves方法计算拉萨参考作物蒸发蒸腾量

根据拉萨站1955~2006年逐日气象资料,采用标准Penman-Monteith方程和Hargreaves方法对西藏高原区拉萨的参考作物蒸发蒸腾量(ET₀)进行了对比分析研究,计算结果发现在拉萨的春季和雨季采用Hargreaves方法计算的ET₀存在着较大偏差.为了进一步提高Hargreaves方法在该地区的适宜性,引入了平均相对湿度因子,建立改进Hargreaves公式并进行了评价,为拉萨地区准确实用地确定作物需水量和合理的灌溉制度提供了一种简便方法和科学依据.     

蒸散覆盖垃圾填埋场研究进展

随着我国人口的增加,生活垃圾产量也在急剧上升.垃圾处理方式就显得非常重要,传统的屏障型垃圾填埋覆盖层是强制防渗,蒸散覆盖垃圾填埋场渗沥控制理论是通过土壤水库对降雨进行蓄存,通过植物腾发消耗水分避免深层渗漏.对新理论从蒸散覆盖机理、水量平衡模型、数值模型、吸水模型等方面进行了总结、概述国内外有关研究现状,并提出了未来研究重点.     

基于主成分-时间序列模型的地下水位预测

地下水位预测是区域水资源管理的重要依据。针对地下水位在时间序列上表现出高度的随机性和滞后性,建立了基于主成分分析与多变量时间序列CAR（Controlled Auto-Regressive）模型耦合的地下水位预报模型,将该模型应用于济南市陡沟灌区地下水位预测,结果显示,模型模拟值与实测值的决定系数R2和Nash-Suttcliffe系数E_ns均达到0.90以上;以2011年为基准年,当降水量减少10%~20%,蒸发量和生活用水量增加10%~20%,调入27.39万~137.0万m3地表水用于农业灌溉时,到2030年灌区地下水位将维持在30.99~31.29 m,较基准年上升0.12~0.42 m。在区域水资源紧缺的背景下,适当引入地表水灌溉,减少地下水的开采,灌区地下水位将逐步回升,对于灌区的可持续发展和区域水资源的合理利用具有重要意义。