下载文档原格式
灌溉水有效利用系数测算方法比较
沈涛
【期刊名称】《治淮》
【年(卷),期】2015(000)006
【总页数】2页(P19-19,20)
【作者】沈涛
【作者单位】水利水资源安徽省重点实验室安徽省·水利部淮委水利科学研究院233000
【正文语种】中文
【相关文献】
1.灌溉水有效利用系数的2种测算方法研究分析——以合浦水库灌区为例 [J], 谢颂磊
2.景电灌区灌溉水有效利用系数测算方法研究 [J], 沈国云
3.基于遥感蒸散发模型的区域灌溉水有效利用系数测算方法框架设计 [J], 李杰;王爱娜;范群芳;马志鹏;龙晓飞;刘晋
4.南方平原河网型灌区灌溉水有效利用系数测算方法研究 [J], 杨志祥;叶利伟;诸狄奇;何晓锋;楼淑君
5.平原水网地区农田灌溉水有效利用系数测算方法研究 [J], 倪深海;周凌辉;华幸超;徐文元;潘栋飞
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
移动灌溉系统的优化模型摘要农业灌溉在我国农业生产增收中占据着非常重要的地位，喷灌是一种具有节水、增产、节地、省工等优点的先进节水高效灌溉技术。
随着我国农业水资源的日益紧缺，喷灌作为一种现代化的节水高效灌溉技术，正被越来越广泛的运用于农业生产中。
而农场中的“手动”系统，由于操作过程中耗费了大量人力与时间，从而给实际生产带来许多不便，因此需要设计一种管道系统的移动方案，以保证灌溉时间和移动次数尽可能少。
针对此问题，本文运用了运动学原理和几何知识，在比较了各种可能存在的管道系统的优劣后，最终建立了两套管道系统模型。
管道系统Ⅰ采用2支管4喷头网状系统，各喷头呈正三角形布置；管道系统Ⅱ采用单支管3个喷头系统。
使用这两套管道系统进行灌溉，共需移动16次，只需要66.4470+16C分钟（C为常数，是移动一次管道系统所需要的时间）就可以灌溉完一片面积80 30米的田地。
本文在计算灌溉时间上通过分别计算各喷嘴重复覆盖部分的灌溉强度不超过7.5毫米每小时所需要的时间以及不重复覆盖部分一天总的灌水量不少于5毫米所需要的时间，然后取这两个时间所在时间段中最小的一个时间来作为一次灌溉的时间，较为合理。
在模型检验中对各种可能存在的管道系统进行了比较，得出了2支管4喷头网状系统在节省时间上是最优的模型，从而说明本文模型的建立是比较合理的。
关键词：网状系统比较检验法有效覆盖面积一、问题的重述从先进的灌溉系统到周期性灌溉系统，目前有各种各样用于灌溉的技术。
其中一项用于小型农场灌溉的系统是“手动”系统。
此种系统可以在田地里铺设带喷嘴的轻铝制管道，可定期手动的调节管道的位置以确保整片田地都得到充分的灌溉。
管道系统包括可直线连接的一定数量的管道。
所有管道最终连接成长20米的管道系统。
已知每个管道内直径10厘米，带有内直径为0.6厘米的旋转喷嘴。
系统源头的水压为420千帕，流量为150升/分钟。
由于考虑到防止地表径流和农作物对水量的需求，所以田地的任何区域每小时的灌溉量都不得超过0.75厘米，且所有区域每四天灌溉量总和要不少于2厘米。
模型预测控制在智能灌溉系统中的应用随着智能化和信息化的发展，越来越多的农业企业开始将科技融入到农业生产中。
模型预测控制技术在智能灌溉系统中发挥着重要作用，这种技术能够更准确地检测土壤湿度和气象要素，从而合理安排灌溉时间和量，提高农业生产效率，降低资源消耗和成本。
一、智能灌溉系统简介智能灌溉系统是指利用传感器、计算机技术、GPS等高新技术，对灌溉时间、灌溉量、灌溉方式等进行控制的灌溉系统。
传感器能够及时检测土壤湿度、气象要素等信息，并通过计算机程序对数据进行分析处理，从而合理控制灌溉量和时机，提高农业生产效率和节约水源资源。
在智能灌溉系统中，模型预测控制技术发挥着重要作用。
二、模型预测控制技术的作用模型预测控制技术是一种基于数学模型的控制算法，可将未来的系统状态预测出来，从而进行合理的决策和控制。
在智能灌溉系统中，模型预测控制技术能够更加准确地预测土壤水分含量、作物需水量、气象参数等，从而制定合理的灌溉方案和予以优化调整。
这种技术能够极大地提高灌溉效率，并能够降低用水成本、提高农作物产量。
三、模型预测控制技术的实现在智能灌溉系统中，模型预测控制技术的实现主要分为三步。
首先，需要对土壤、气象、作物生命周期等因素进行深入分析，并选取合适的模型来进行预测和控制。
其次，需要利用传感器对土壤湿度和气象要素进行实时监测，将数据传输到计算机中进行处理分析。
最后，根据计算机的预测结果，制定灌溉方案或者进行控制调节。
四、模型预测控制技术的优势相比传统的灌溉系统，智能灌溉系统利用了一系列的高新技术，其中包括模型预测控制技术。
模型预测控制技术具有以下几个优势：1.更加准确的预测和控制。
传感器和计算机可以更细致地检测和分析土壤湿度和气象要素，从而提供更准确的数据预测和控制。
2.更加高效的灌溉安排。
计算机程序能够根据传感器数据和模型预测结果，制定出最佳的灌溉安排方案和周期，从而充分利用水源资源，提高灌溉效率。
3.更加节约成本和资源。
《湖南水利水电)2021年第1期基于节水灌&技能+管-系作23水456789!"春，载&'，呂航,*+(湖南省水利水电勘测设计研究总院，湖南长沙410007)摘要：该研究建立了一种基于作物需水模型的节水灌溉智能化管理系统，通过作物全生育期的需水量不同自适应的调整灌溉量，在保证作物正常产出的情况下，使保水节水的效果达到最大化，为提高作物需水模型估计效率，先以经验灌溉量为基础，将田间水位转化为灌溉量统计，通过观察作物全生育期的田间水位的变化，去除干扰后进行数学建模分析，并将模型带入管理系统进行迭代优化，使管理系统的逐日灌溉量逐渐逼近作物全生育期日需水量，合理有效地分配水资源，极大程度地减少了水资源的浪费。
关键词：节水灌溉；作物需水模型；自适应灌溉1背景我国水资源占全球水资源的6%,仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第4位，但人均只有2200m3,仅为世界平均水平的1/4、美国的1/5,在世界上名列第121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。
我国水资源供需矛盾十分突出，全国669个城市中有400余座城市供水不足,全国有16个省、自治区、直辖市人均水资源拥有量低于国际公认的用水紧张线，北京、天津、山东等10个省、市低于严重缺水线。
在的水源中，重供水管理，在用，节水水面较为薄弱。
面对上述问，结，我国出水资源用、等，、、等，加强对农民节水教育与普及，水宣传，从管理制、管理模式、等多方面入手提升水资源利用效率叫近年来农业灌溉中许多新兴节水技术都被大量应用，、、、水等为的大中水资源用效率。
由于影响因素众多，作物的需水量往往是由理论结供，在低的区，供为，水资源严重，灌用低下等问题。
一水，对需水量的计，立出早稻的全生育期需水型，有将经转为，自动控首及田间进、出水口闸门来调整灌量，大减少人工经参而导致的水资源浪费，根据场数据型，出决，控水量、田间水位田间进排水量，实现精准V该系统可有避免末端的水量损，田间水平，避免了粗放供水带来的水量浪费操不时带来的水量损，是有的水减漏“。
五家渠灌区浇灌水资源优化调配模型及应用探究摘要：本文针对五家渠灌区的浇灌水资源优化调配问题，提出了一种基于水资源思量的浇灌决策模型，并在实际应用中进行了验证。
该模型通过对不同浇灌需求、需水量、浇灌效率等因素进行综合思量，实现了浇灌水资源的最优配置，提高了灌区水利效益。
关键词：五家渠灌区；浇灌水资源；优化调配模型；浇灌效率；水利效益1. 引言五家渠灌区位于新疆维吾尔自治区，是我国重要的农业生产基地之一。
然而，由于地处干旱地区，该灌区的浇灌水资源一直存在合理调配和利用的挑战。
为了提高水资源的利用率、降低水资源浪费，需要建立一套科学合理的浇灌水资源优化调配模型。
2. 模型建立2.1 浇灌需求评估通过调研五家渠灌区不同农作物对浇灌水的需求状况，确定了不同作物的浇灌需求系数，并结合当地气候条件，进行了作物需水量的评估。
2.2 浇灌供水源分析对五家渠灌区的浇灌供水源进行分析，包括地下水、河流水和雨水资源。
通过调查和监测，了解各水源的水量和质量状况，为后续的水资源配置提供基础数据。
2.3 水资源优化调配模型构建基于以上浇灌需求和供水源分析结果，建立了一套浇灌水资源优化调配模型。
通过制定不同作物的浇灌规划，并结合浇灌效率模型，从而计算出每个浇灌区域的浇灌需水量和供水量，实现了浇灌水资源的最优配置。
3. 模型应用与验证为了验证模型的实际应用效果，我们选取了五家渠灌区的一个农业示范基地进行实地试验。
通过与传统的按需供水模式进行对比，结果显示，接受优化调配模型后，农田的浇灌效率得到了明显的提高，作物的产量也有了显著的增加。
4. 探究结果分析依据试验结果分析，浇灌水资源的优化调配模型能够对五家渠灌区的农田进行科学合理的浇灌决策，最大限度地提高了水资源的利用率。
同时，通过优化水资源的配置，可以防止水资源的浪费，降低了对地下水的过度开采，对环境保卫和可持续进步具有乐观意义。
5. 结论与展望本文基于五家渠灌区的实际状况，提出了一种基于水资源思量的浇灌水资源优化调配模型，并在实地应用中进行了验证。
基于模型预测控制的农业灌溉优化算法研究随着科技的不断发展，农业领域也在不断进行创新和改进。
其中，灌溉技术一直是农业生产中的重要组成部分。
随着农业生产的规模越来越大，如何高效、智能地进行灌溉成为了人们关注的焦点。
因此，本文将介绍基于模型预测控制的农业灌溉优化算法研究。
一、模型预测控制(MPC)简介模型预测控制是一种先进的控制理论和方法。
它通过构建数学模型，对控制系统进行综合预测和控制决策，最终实现优化控制。
MPC具有控制效果好、适应性强、可靠性高等优点。
在农业领域中，MPC可以用于灌溉量、水质、土壤温度等参数的控制。
二、基于MPC的农业灌溉优化算法研究2.1 灌溉量预测灌溉是农业中最重要的环节之一，灌溉量的合理确定直接关系到庄稼的生长与收获。
MPC算法可以通过数据分析和数学建模，对灌溉数量进行精准预测，并对预测结果进行实时反馈控制，从而实现灌溉量的最优化控制。
这种方法可以大幅度提高农业灌溉效率，降低耕地用水量。
2.2 智能控制传统的农业灌溉控制通常是基于手动的监测和操作，不能满足现代农业的快速发展需求。
而基于MPC的农业灌溉控制算法，则可以实现数据采集、信号处理以及控制决策的全过程自动化。
通过对环境、作物和水分量等因素的实时监测和分析，MPC算法可以自动调整灌溉量和频率，确保庄稼的生长需求得到最好的满足。
2.3 效果优越利用MPC算法进行灌溉控制，能够实现高效、智能的灌溉管理。
据研究发现，与传统的农业灌溉控制方法相比，基于MPC的农业灌溉优化算法可以降低灌溉量20%-30%，同时也能提高作物产量和产品质量。
三、结语总之，基于MPC的农业灌溉优化算法是提高农业生产效率和质量的重要环节。
通过建立数学模型和实时反馈控制，能够实现对农业灌溉量的智能、高效控制。
未来，随着科技的不断发展，MPC算法将在农业生产中不断创新和应用，为农业发展带来更多的机遇和变革。
畦田灌溉水流演进计算简化模型研究
周振民;刘月
【期刊名称】《灌溉排水学报》
【年(卷),期】2005(24)2
【摘要】在对水量平衡模型进行修改的基础上,结合零惯量运动方程,以水量平衡方程为基础,对畦灌水流演进模型的结构进行了研究。
应用无因次系统模型,求得了模型的显式和隐式解。
该模型可以用来计算畦灌水流演进距离。
对山东省陈垓引黄灌区畦灌水流演进计算结果表明,该模型比以往使用的模型简单,计算精度与较复杂的零惯量模型的计算精度相当。
模型计算不需编程,可以用手算完成全部计算过程,解决了传统的水量平衡模型无法解决的问题。
【总页数】4页(P23-26)
【关键词】演进;简化模型;灌溉水流;水量平衡模型;畦田;水量平衡方程;陈垓引黄灌区;计算精度;零惯量模型;运动方程;系统模型;计算结果;模型计算;计算过程;畦灌;无因次;隐式解;山东省;基础
【作者】周振民;刘月
【作者单位】华北水利水电学院
【正文语种】中文
【中图分类】S274.1;F061.3
【相关文献】
1.基于水量平衡原理的畦灌水流推进简化解析模型研究 [J], 聂卫波;马孝义;幸定武;赵文举
2.雨水流量的简化计算法研究 [J], 陈梦樵;窦从容
3.基于水动力学模型的灌溉渠道水流量水方法研究 [J], 白静;谢崇宝;黄斌;商学营
4.畦灌下渗水形状系数变化规律与水流推进简化解析模型研究 [J], 聂卫波;马孝义;王术礼;甘学涛
5.畦田灌溉水流演进计算简化模型研究 [J], 周振民;刘月
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
植物需水量计算
作物需水量是指作物在正常生长情况下，供应植株蒸腾和棵间蒸发所需的水量，故也成为植物腾发量。
估算植物需水量的方法很多，我们使用根据参照植物腾发量计算植物需水量。
参照植物腾发量是指在供水充分的条件下，从高度均匀，生长茂盛，高度为8~15cm ，且全部覆盖地面的开阔农田地上的腾发量。
参照植物腾发量不受土壤含水量的影响，仅取决于气象因素，因此可根据气象资料用经验和办经验公式计算。
C K 是作物系数,是指充分供水条件下实际作物蒸发蒸腾量与参
考作物蒸发蒸腾量的比值。
0ET K ET C ⨯= （2.4） 式中 ET —作物需水量,mm ；C K —作物系数；ET o —参考作物腾发量。
不同作物各生育期的作物系数C K
植物需水量ET 是可由（2.3）与植物系数K C 的乘积算得：
]
4635
.3)(992.0)(0588.0)(0002.0)(102[1
2121231241270T T T T T T T T T T K ET K ET C C -+---+---⨯==-………………………………………………………………………………………………（2. 5）
3.对不同作物根系深度的储存水量的研究
3.1 根区土壤可利用水分计算
灌溉前植物从根区土壤中消耗的土壤水分可按（3.1）计算。
D Z WH SW A R A P ⨯⨯= （3.1）
式中 P SW ——植物可从根区土壤中消耗的水量，mm ； A WH ——不同质地土壤的田间持水量，mm/mm,由表3.1选取；R z ——植物根区平均深度，mm ；A D ——植物不受旱时各种土壤的最大可消耗水量，以小数表示，对于农作物以田间持水量的70%，也就是取0.3，普通农作物滴灌根系约60厘米，由表3.2选取。
表3.1 不同土壤的田间有效水（A WH ）
表3.2 植物不受旱时各种土壤的最大可消耗水量（A D ）
表3.3 不同土壤质地类型的有效含水量范围
表3.4农作物根区土壤中消耗的水量（毫米）
3.2农作物根系60厘米深在不同土壤类型中存储消耗水量回归曲线
04
.5228.214412.815007.00849.0234+⨯+⨯+⨯-⨯=s s s s P SW
（3.2）
S —为土壤类型编码。
3.4 有效降雨
确定有效降雨时不仅应考虑到降雨量、降雨强度和降雨历时，还应考虑到绿地地形、土壤类型和田间持水量、土壤入渗速度、植物种类和根区深度、降雨前的土壤水分含量等因素。
平坦绿地不同土壤、不同根区深度情况下的多年月均有效降雨与总降雨的比值可参考表3. 6选取。
对于坡地要考虑减低一定的比值。
表3.6平坦绿地不同土壤、根区深度情况下多年月均有效降雨与总降雨的比值
基本灌溉需水量确定
植物基本灌溉需水量应根据植物设计需水量和有效降雨，并考虑不同流量的灌水器灌溉水量分布的均匀程度来决定，可按（3.5）计算。
E D P ET I -= （3.5）
式中 I D —植物基本灌溉需水量，mm ； ET —植物需水量，mm ；P E
—有效降雨量，mm。
一个灌溉周期内灌水量确定
灌溉系统第一次灌溉灌水量确定
灌溉系统第一次灌溉的灌水定额按照不同类型土壤的田间持水量来确定灌水深度
3.7 滴灌强度
滴灌强度可按（3.6）计算。
*E L
Q
PR S S =
（3.7） 式中 PR ——滴灌灌溉强度，mm/h ； Q ——滴头流量，l/h ；S E
——滴头间距，m; S L ——滴管行距，m 。
3.8灌溉制度 3.8.1 一般要求
制定灌溉制度时应考虑如下参数：滴头间距和毛管行距、灌水器灌溉强度、用水高峰期间的可用水量、灌溉周期、灌水时间、灌水定额、灌水次数、灌水间隔时间等。
3..2 设计灌水周期
设计灌水周期应根据灌溉前植物可从根区土壤中消耗的水量和植物多年平均日净需水量确定。
灌水周期可按（3.13）计算：
D
SW I P T =
（3.8）
式中 T —设计灌水周期，天；P SW —植物可从根区土壤中消耗的水量，mm ；I D —植物多年平均日净需水量，mm/天；
则
]
4635.3)(992.0)(0588.0)(0002.0)(102[)()04.5228.214412.815007.00849.0(122
12212412712234+---+---⨯⨯-⨯+⨯+⨯+⨯-⨯==-T T T T T T T T K T T S S S S I P T C D SW （3.9）
3.9.3 灌水定额
每个灌水周期的设计灌水定额应根据植物多年平均日净需水量、
灌水周期以及要求的灌水均匀程度由试验资料来确定。
每个灌水周期的设计灌水定额可按式（3.10）计算：
u
D T
I m η⨯=
（3.10）
式中 m —每个灌水周期的设计灌水定额，mm ；I D —植物多年平均日净需水量，mm/d ；ηu —灌溉水利用系数，对于滴灌ηu 取0.9-0.95
3.8.4 灌水运行时间
各灌水周期之间每次灌水延续时间应根据灌水定额和滴灌灌溉强度确定。
设计灌水延续时间可按（3.11）计算：
PR m
t =
（3.11）
式中 t —设计灌水运行时间，h ；PR —滴灌灌溉强度，mm/h ； 3.9.7 设计灌溉定额
植物全年的设计灌溉定额可采用（3.12）计算或根据植物灌溉试验资料确定。
i
n
i m M 1=∑=
（3.12）
式中 M —植物全年的灌溉定额，mm ；m i —第i 次灌水定额，mm ；n —全年灌水次数。
4.行播作物灌溉制度制定
通过以上的研究方法和公式，我们以棉花膜下滴灌对和田地区需水量和灌溉周期进行计算。
棉花面积为667000m 2。
土质为壤土，棉花根系深60厘米。
4.1需水量的计算 4.1.1棉花年需水总量ET
棉花平均K C 取0.8，生长期为180天（4月下旬至10月中旬），根据（2.5）可计算年需水量ET 年，则：
mm
K ETo K ET C c 6197738.0)4635.3180992.01800588.01800002.0180102(2347=⨯=+⨯-⨯+⨯-⨯⨯⨯=⨯=-年 那面积667000平方米（1000亩）的棉花年需水量为W=619*667000/1000=413000方/年=41.3万方/年，根据陆地棉蒸腾量与产量关系Y=0.34ET ，和田潜在产量Y=0.34*619=210公斤/667平米（皮棉）。
4.1.1.2棉花根系储存水量
由于土壤为壤土，S=4，所以由（3.2）得P SW 棉=22mm ； 4.1.1.3 有效降雨 和田地区生育期忽略不计。
4.1.1.5 基本灌溉水量
考虑年需水量和有效降雨量，%90=u η，由（3.12）或由年需水量考虑滴灌效率，则，棉花
mm ET I u 687%90619===η棉棉滴
也就是棉花年需要灌溉量是458方/667平方米。
4.1.1.6滴灌强度
我们在滴头流量1.2l/h ，滴头间距S E =0.3m ，毛管间距S L =1.2m ，则利用（3.12）计算灌溉强度
h
mm S S Q PR L E /33.32.1*3.02
.1==⨯=
4.2灌溉制度 4.2.1设计灌水周期
为了灌溉管理方便，我们按照月来划分灌水周期。
和田棉花生长期从4月下旬到10月中旬，生长期180天。
灌溉有干播湿出和冬春灌出苗，干播湿出播种后灌溉，而冬春灌一般6月20日后灌第一水，因此灌溉制度不同。
表4.陆地棉灌溉制度制定表
由表可知：根据不同月份的ET值，如果是冬春灌，年灌溉次数约为18-22次，如果是干播湿出，灌溉次数24-28次，减少灌溉水的深层渗漏，新疆南疆和田地区棉花皮棉产量可达到潜在产量210公斤/667平方米。
设计灌溉总量为28x22/0.9=684mm。
