农田灌溉时量优化模型

农田灌溉时量优化模型

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contributed at 2018-12-04

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Affiliation:  
岳天祥编著
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yue@lreis.ac.cn
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Classification(s)

Earth System SubjectEarth Surface SystemAnthroposphere
Geography SubjectHuman GeographyAgricultural Geography

Detailed Description

农田灌溉时量优化模型

       根据作物生理生长和生殖生长的特性,将作物生长阶段分成N生育期,每个生育期(i)分成以旬为标准的灌溉时段(mi,i=1,…N)。Q0为作物生长期内的净可供灌溉水量(mm),W0为播种初期的土壤水有效含量(mmcm-1)则以生育期为时段的水分――生产模型为:

                  1

                                        2

                                        3

式中,YYm为作物实际和最大产量;Ki为第i生育期产量反应系数;作物第i生育期第j旬的实际耗水量和最大需求量。

      在以上三式中,只有属于动态变量,而其余参数均可事先通过计算和实验资料获得。即作物实际耗水量,通过土壤――水分平衡模型来确定。土壤――水分平衡模型假定在作物根部存在一个时段均匀的有效土壤调节库容(Zij),亦即作物有效吸水根深;rij为时段内的有效降雨,则在无灌溉水源补充条件下有:

                         4

                                   5

      Xi为第i生育期的灌溉水量;Uij为第i生育期第j旬的灌溉分配水量,则:

                         i=1,…,N                        6

      显然在有灌溉水源补充条件下,对作物某一生育期(i)来说,式(2)为Xi的函数,由此可将式(6)分解成第i生育期的水分-产量模型,即:

                        7

      若取得作物生长期灌溉配水的最优化,需首先使第i生育期的取得极大值,由式(7)可得动态规划模型:

                   8

                       0xiQi 0QiQ0 i=N-1 N-2, …,1

                     (9)

                      (0xniQN 0QNQ0)

     方程式(8)和(9)中,AETiXi的函数,QiWi为状态变量,Qi为第i生育期的累积净灌溉量,Wi为第i生育期的初始土壤水含量。因此有:

                                                           10

式中,为第i生育期末旬,亦即第i+1生育期初旬的有效土壤含水量。

     i生育期第j旬的土壤含水量由下式水平衡方程求得:

                           11

                                

式中,含土壤有效库容增减引起的旬内土壤水量的变化。

      由此,在有灌溉水源补充的条件下的作物实际耗水量,可由(5)转化成下式:

                           12

式中,Wc为凋萎系数(

       旬初有效土壤含水量加上旬内有效降雨量足以满足旬内作物最大需水量时,灌溉分配水量(Uij)为零,其他情况主要取决于生育期的分配水量(Xi)。以及无灌溉水源补充条件下的作物实际耗水量等因素。第i生育期第j旬的灌溉分配水量见下式:

                                 

        时:

                                          13

上述公式(1)至公式(13)构成了农田灌溉时量动态优化数学模型。

参考文献:

姚治君,黄让堂:有限供水条件下农田灌溉时量优化――以河北省运动地区为例。自然资源学报,1993,82

How to cite

《资源环境数学模型手册》 (2018). 农田灌溉时量优化模型, Model Item, OpenGMS, https://geomodeling.njnu.edu.cn/modelItem/0af7c5e5-0726-4733-b175-cbbf0f0e6f6e
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