动态规划法在日光温室青椒灌溉制度优化设计中的应用.pdf

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1、第1期总第211期农业科技与装备No．1ToralNo．21120"12年1月culturalScience&TechnologvandEquipmentlan．2012动态规划法在日光温室青椒灌溉制度优化设计中的应用陈兵，汪小力，蔡新桥。(1．沈阳市蒲河新城水务局，沈阳110164；2．海城市水务局水利技术推广中心，辽宁鞍山114200；3．沈阳农业大学ga*,l学院，沈阳110866)摘要：基于Jensen水分生产函数模型，利用动态规划方法对日光温室青椒的灌溉制度进行优化。求解程序采用c#语言编写，分析计算中

2、分别采用格点法和逐次逼近法。结果表明，逐次逼近法的优化效果好。．关键词：灌溉制度；动态规划；C#语言；优化；日光温室；青椒中图分类号：$274．1文献标识码：A文章编号：1674—1161(2012)01—0042—04优化灌溉制度是指在限定灌溉定额数值条件下，常灌溉条件下第i阶段的蒸发蒸腾量，mm；i为阶段如何将灌溉定额分配到作物的各生长阶段(即各阶段编号；A为青椒产量对缺水的反应系数或敏感指数。的配水量应是多少)，使得在此供水不足的条件下获1．2约束条件得最大的产量[。目前优化灌溉制度的方法有很多，1)决策约

3、束。如动态规划[]、模糊数学、遗传算法[m]、神经网“]、O≤≤gi(l，2，⋯⋯，n)(3)n混沌算法[]、自由搜索[b等。动态规划是由R．E．贝尔1●1(=1，2，⋯⋯，凡)(4)曼1957年在美国普林斯顿创建的，它是一种解决多i=1阶段决策过程最优化问题的数学规划方法[。动态规0≤口{≤(=1，2，⋯⋯，n)(5)划的数学模型和求解方法均比较灵活，目前动态规划式中：dl为第i阶段的灌水量；q为第i生育阶段方法在经济管理、资源分配、生产调度、工程控制等方分配的水量；M为全生育期可供分配的水量，即灌水面得到了广

4、泛的应用。格点法是常规的动态规划方定额。法，但是动态规划在应用中会发生“维数灾”，即当问2)土壤含水量约束。题较复杂、变量个数(维数)太大时，需要的计算机存≤≤(6)贮量可能会超出计算机的存贮能力而无法求解[15]。逐式中：为凋萎含水率，％；为土壤含水率，％；次逼近法是用来解决动态规划“维数灾”问题的代表为田间持水率，％。性方法。本文分别采用格点法和逐次逼近法优化日光Wf=667··H(Oi-O,~)水(7)温室青椒灌溉制度。式中：为第i阶段土壤含水量，m3／667m2；71动态规划为土壤容重，t／m；y水为水的

5、容重，t／m；日为计划湿1．1目标函数润层深度，m。采用国内外最常用的Jensen模型．以单位面积1．3状态转移方程产量最大为目标：1)水量分配方程。qi+l=ql+di(8)ax(-r-L)=M(哥(1)2)水量平衡方程。式中：Y为各处理条件下的实际产量，kg／667m。；ETi=Wi—W1+di+P斗一Dl(9)y为正常灌溉处理下的产量，kg／667m；EL为各处式中：ETi为第i生育阶段蒸发蒸腾量，m~／667m2：理条件下第i阶段的实际蒸发蒸腾量．mm；ETm为正d为i生育阶段灌水量，m~／667m2；为

6、第i生育阶段降水量，m~／667m2，温室内无降雨，此项为零；、收稿日期：2011-12—20M为第i生育阶段初、末土壤含水量，m~／667m2；Ki作者介绍：陈兵(1983一)，男，从事水利水电工程设计与管理为第i生育阶段地下水埋深，m3／667m2；D为第生方面的工作。育阶段渗漏量，m3／667mz。农业科技与装备2012年1月型—格点法，可得到格点法各生育阶段灌溉制度、相对产量以及决策表；乘法模型—Jensen模型—逐次渐近法，可得到逐次渐近法各生育阶段灌溉制度、相对产量以及决策表。3日光温室青椒灌溉制度优

7、化设计3．1基本参数本试验的数据来源于文献[16]，采用SPSS软件。回归分析中的非线性回归分析确定Jensen模型中的敏感指数。在当年的试验处理中任选一个产量较高并且相应蒸发蒸腾量较小的处理作为ETm值[17]。其参数设置如表l所示。3．2结果与分析将青椒的生育期分成苗期、开花着果期、结果期3个阶段，当供水量为100—200m3／667m2时，格点法和逐次渐近法优化灌溉制度结果分别见表2和表3．相对产量与可利用水量的关系见图4。对相对产量和可利用水量进行二次曲线回归分析。点格法和逐次逼近法二者均达到1％极显著水

8、图3程序界面平：同时可得到水分生产率函数WUE=Y／M和边际Figure3Programinterface产量y=dY／dM。分别对水分生产率和边际产量求极表1日光温室青椒优化灌溉制度基本参数Table1Majorparame~ofpepperoptimized’irrigationprogram．msolargreenhouse值，其上限为水分生产率最大时的供水量，下限