畦灌灌水过程模拟与灌水参数优化研究

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1、万方数据声明尸州本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：盔赵这日期：矽，％巩≯多关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论

2、文：③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。作者签名：么蕴毒=日期：丝竺：!竺兰导师签名：≤多皇兰圣墨一日期：夕愚t峰，tl、确万方数据太原理工大学博生研究生学位论文畦灌灌水过程模拟与灌水参数优化研究摘要农业是传统用水大户，农业用水量占全国用水总量的63．4％，然而农田灌溉水有效利用系数却十分低下，仅为0．523。节约农业用水是应对我国当前日益严重的用水供需矛盾的有效途径，对于缓解众所周知

3、的水资源危机有着重要意义。2012年“月，国务院办公厅印发《国家农业节水纲～要》(2012—2020年)，强调把节水灌溉作为经济社会可持续发展的一项重大战略和发展现代农业的一项根本性措施，因此，农业节水任重道远。畦灌是我国农田灌溉中应用最广泛的地面灌水方法，在山西省等北方地区尤为常见。目前畦灌灌水效率仍然很低，提高畦灌灌水效率对推进我国节水灌溉有重要意义。本论文在对山西省畦灌田问水利用系数的现状进行测算分析基础上，采用理论分析、数值计算与田问试验相结合的研究方法，对畦灌灌水过程、灌水质量指标和灌水技术参数

4、优化进行系统研究，结果如下：1、根据山西省灌区特点，选择了三个不同水源类型的灌区作为实测地段，对田问水利用系数现状和影响因素进行(单因素)分析，结果表明：影响田间水利用系数的主要因素分别为灌水定额、土壤质地、畦块大小和土壤计划湿润层深度；在一定质地及灌水定额条件下，田间水利用系数与畦幅数呈线性正相关，在选定根系层或湿润层范围内田问水利用系数随计T万方数据——太原理工大学博生研究生学位论文————————————————————————————————二二二—二．二二二二二二．划深度的加大而增大，二者之间的

5、关系符合对数函数；田间水利用系数随灌水定额单因素增大而逐渐减小，二者之间呈现较为明显的对数关系；当土壤计划湿润层深度一定，畦幅数在一定的范围内，相同灌水定额条件下，土壤质地为粘土的畦块田问水利用系数大于壤土畦块的田间水利用系数，而壤土畦块的田间水利用系数又大于砂土畦块的田间水利用系数，且差别较为显著。2、通过分析最小二乘支持向量机的特点，建立了基于最d、--．乘支持向量机的田间水利用系数预测模型和田面糙率预测模型。田间水利用系数模型仅需输入畦长、畦宽、田面坡度、单宽流量和灌水定额5个比较容易获取的参数便可

6、预测田间水利用系数，模型的预测最大相对误差为11．98％，可以用于田间水利用系数预测；建立的两类4个基于最小二乘支持向量机的田面糙率预测模型，均可用于田面糙率预测，特别是第二类LSSVM—N—II模型不需要区分地块类型，具有统一的输入输出，有较高的易用性。3、根据畦灌灌水过程中水流沿田面运动和水分下渗的特点，构建了零惯量模型和二维土壤水分运动方程耦合的畦灌灌水数学模型，分别采用欧拉积分法和有限元法对零惯量模型和土壤水分运动方程进行求解。模型通过内部耦合，采用迭代法实现了零惯量模型和土壤水分运动方程的有效耦

7、合，模型能模拟畦灌灌水水流推进过程、水流退水过程和土壤水分分布特性。并通过实测黏土、壤土、砂土三类畦田的灌水过程和灌水指标，对畦灌水流运动模型进行验证，结果表明本文所建立的零惯量与土壤水分运动耦合模型可以很好的模拟畦灌水流运动过程、畦田土壤水分运动和灌水T1万方数据太原理工大学博生研究生学位论文质量指标，说明本文所建模型是正确的。4、基于畦灌条件下零惯量模型和土壤水分运动耦合模型，建立了畦灌灌水技术参数多目标优化模型，采用网格搜索法对其进行求解，并进行了优化结果分析，结果表明在本文模拟条件下田间水利用系数

8、和灌水均匀度均随着单宽流量、灌水定额和田面坡度呈先增大后减小的变化规律，最优灌水定额为35—45m3／亩，单宽流量为0．0035．0．0055m2／s，田面坡度为0．003。0005。关键词：零惯量模型，土壤水分运动，田间水利用系数，灌水均匀度，耦合万方数据太原理工大学博生研究生学位论文万方数据太原理工大学博生研究生学位论文RESEARCHONWATERFLOWSIMULATIONANDTECHNICALPARAMETERSO