基于两阶段人工鱼群算法的U型渠道断面优化设计

渠道断面优化是控制农田水利工程成本的重要因素,已有的渠道断面优化研究以梯形渠道为主,对U型渠道研究较少。以优化U型渠道深度、圆弧半径和直线段外倾角为目标,建立以U型渠道过水断面面积最小为目标函数、满足设计流量要求的数学优化模型。根据U型渠道水力计算的复杂性,利用引入协调行为的两阶段人工鱼群算法,对渠道断面设计进行优化。优化结果满足边坡稳定等约束条件。将模型应用于连云港市赣榆区黑林镇土地整理项目,10条斗渠过水断面面积均减小,优化后占地面积共减少28.603 m~2,占原占地面积的5.0%。     

基于GIS 的区域潜水蒸发计算

潜水蒸发受气象、土壤、地下水埋深以及土地利用(作物种类)多种因素的影响,计算区域潜水蒸发量时应考虑这些因素具有空间变异性。考虑灌区土地利用、土壤类型和地下水埋深等因素对潜水蒸发量影响,提出一种基于GIS的区域潜水蒸发计算方法(GREGEC),并在ArcGIS10.0中利用其内置的VBA环境完成Arcobjects编程计算。在河南省柳园口灌区的应用表明,GREGEC计算的多年平均潜水蒸发量与水量平衡法的计算结果误差为2%;与灌区地下水模型所得结果的空间分布比较一致,但逐月潜水蒸发量变化规律更合理。GREGEC方法能有效提高区域潜水蒸发量计算精度,且方便编程实现,将传统点尺度的潜水蒸发量计算提升到灌区尺度。     

灌区运行管理的系统动力学模型研究

灌区运行管理状况及发展趋势评价对改进灌区管理、提高节水改造资金使用效率具有重要的作用。构建了灌区运行管理状况及其影响的动态评价模型,该模型可对灌区财务状况、工程状况及其对灌区灌溉面积、粮食产量和农民种植收入的影响进行动态模拟。将该模型运用于吉林省永舒榆灌区的运行管理模拟中,经验证,该模型能对灌区的运行管理状况及影响较好地进行动态模拟。结果表明:永舒榆灌区目前的运行状况良好,模型预测2010—2020年灌区的灌溉面积、粮食产量和农民种植收入都将有大幅提高。     

生物群体智能优化的投影寻踪模型在灌区水资源综合效益研究中的应用

将高维降维技术的投影寻踪模型引入到灌区水资源综合效益的研究中,并采用生物群体智能算法对投影寻踪模型进行优化,以提高投影寻踪模型的准确度。以经济效益、生态环境效益以及社会效益3方面建立指标体系,并提出了5类等级标准。以漳河灌区为例,利用所建模型对该灌区水资源综合效益进行研究,并对不同指标的贡献度进行了分析。结果表明,漳河灌区2013年的综合效益等级为等级Ⅲ(一般);在灌区水资源综合效益研究方面,优化后的投影寻踪模型具有较好的实用性和可信性。     

基于支付能力和支付意愿的农民灌溉水价承受能力研究

从支付能力和支付意愿的角度,分别应用扩展线性支出系统(ELES)模型和条件价值评估法(CVM),提出了农民灌溉水价支付能力和支付意愿的定量方法,研究农民灌溉水价承受能力.以江苏省五岸灌区为例,通过问卷调查,计算分析了农民灌溉水价的支付能力、支付意愿、综合承受能力和水价调整空间等.研究表明:部分贫困农户支付能力有限,是重点考虑的对象,以人均纯收入为指标的分类定价策略值得考虑;不同支付能力农民的支付意愿无显著性差异,支付意愿对水价改革具有重要意义.     

淹水条件下不同渗漏强度对稻田地表水NH+-N影响研究

基于蒸渗仪中淹水稻田不同渗漏强度控制试验,研究了稻田施肥后和各生育阶段不同渗漏强度条件下地表水中NH+-N浓度变化.结果表明:分蘖肥施用后,稻田地表水NH+-N浓度大幅升高,并随时间上升;稻田补水会扰动土壤,使吸附在土壤表层的NH+-N重新溶于水中,导致稻田地表水中NH+-N浓度升高;高温和淹水会加速稻田土壤中NH+-N的释放;水稻各生育期,不同渗漏强度对地表水中NH+-N浓度影响不显著.这些研究为制定稻田控制排水策略提供了科学依据.     

淹水条件下渗漏强度对稻田TP浓度的影响

通过蒸渗测坑进行淹水稻田不同渗漏强度控制试验,研究水稻各生育阶段中不同渗漏强度下地表水及地下水TP浓度变化。结果表明:稻田灌水扰动田表土壤颗粒,加速了土壤磷的释放,是淹水过程中地表水TP浓度升高的主要原因,尤其在田表面没有形成板结层之前,灌水或降雨会使土壤磷颗粒大量析出;淹水3—5 d后,由于沉淀作用,地表水TP浓度明显降低;渗漏强度对淹水前期稻田地表水TP浓度影响较为显著,对地下水TP浓度影响不显著。     

基于随机水流网络的土壤水非均匀运动数值模拟

用显色示踪方法通过试验研究了黏土的非均匀流动模式,建立了离散网络模型,根据土体的统计特征描述相互作用的大孔隙和流动通道,构建水流运动的网络系统与小孔隙连续介质的耦合模型。用控制体积有限元法求解两区土壤水分运动的基本方程,采用整体法将土壤基质水流运动方程和不规则水流网络区水流运动方程耦合,解决了网络通道交叉引起的水流相互影响的问题,提高了计算效率。模拟与实验结果对比表明,离散网格模型及方法较好地描述出了优先流运动的特点,比等效连续体模型更为有效的刻画了土壤水流非均性规律。     

湿地-水塘-地下灌排改进系统的效应

从湿地、湿地植被、灌排系统和水塘4方面对美国湿地-水塘-地下灌排系统(WRSIS)进行改进,分析改进的WRSIS的效应。结果表明,WRSIS改进系统具有显著的节水、增产和改善水质(减污)的效应,值得在全国范围内示范推广。     

地下水位对水稻抽穗开花期生理指标的影响

2009年5—10月,对扬粳4038早熟晚粳稻进行了水分胁迫(受旱)试验,分析了控制排水条件下水稻抽穗开花期叶片生理指标的变化,以及该生育期内水稻各个生理指标的日变化规律。结果表明:地下水位过低、受旱持续时间较长时,水稻净光合速率、气孔导度和蒸腾速率等生理指标会不同程度降低,但是较小程度的水分胁迫不会对水稻正常生理指标产生不利影响。