国家自然科学基金(51279225)
- 作品数：10 被引量：35H指数：4
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- 相关机构：中国水利水电科学研究院国家节水灌溉北京工程技术研究中心新疆生产建设兵团更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家高技术研究发展计划国家科技支撑计划更多>>
- 相关领域：农业科学机械工程理学水利工程更多>>
- 精细地面灌溉实时反馈控制技术适应性分析被引量：1
- 2014年
- 基于灌溉条件不同的27个典型田块,采用非线性回归直接估算Kostiakov入渗参数和畦灌模型模拟灌溉过程,以模拟与实测灌溉水流推进过程间误差小于10%为目标函数,分析了不同灌溉条件下满足模拟精度要求的灌溉信息采集范围适宜值,及其对灌水技术要素的响应规律,探讨了满足快速准确要求的精细地面灌溉实时反馈控制技术适用条件。结果表明,拟实施实时反馈控制技术的畦田长度不宜小于100m,田面平整精度小于3cm或入畦单宽流量大于4L/s。
- 白美健李益农许迪刘群昌董孟军
- 关键词：地面灌溉
- 畦田灌溉模拟中田面微地形空间分布插值方法改进被引量：2
- 2015年
- 田面微地形是影响灌溉过程及灌溉性能的重要因素之一。针对灌溉模型中田面微地形的插值问题,该文在比较Kriging插值、三次样条插值和反距离加权插值的插值精度和程序运行时间的基础上,进一步分析了不同规格畦田下Kriging插值程序运行时间随插值网格数的变化趋势,提出了利用Kriging插值和三次样条插值及反距离加权插值进行组合插值的方法,并将不同中间插值网格数经组合插值所得田面高程数据用于灌溉模拟。结果表明,Kriging插值所得田面高程的精度最高,程序所需运行时间最长;而三次样条插值和反距离加权插值所需运行时间非常短,但精度较低。为了同时满足田面高程的插值精度和模型计算效率的要求,选用Kriging插值和三次样条插值组合的方式进行灌溉模型中田面高程的插值计算最为适宜。中间插值网格数为1/4及1/8灌溉模型剖分网格数经组合插值的田面高程及Kriging插值数据用于灌溉模型所得水流推进过程与实测水流推进过程基本一致。因此,在实际应用中,中间插值网格数的确定,可根据对插值精度和运行时间的不同要求在灌溉模型剖分网格数的1/4或1/8之间选取。该研究可为灌溉模型的应用提供依据。
- 刘姗姗白美健许迪许迪
- 关键词：灌溉插值KRIGING三次样条
- 考虑入渗空间分布变异性的适宜土壤紧实度采样密度分析被引量：3
- 2015年
- 土壤入渗采样密度直接影响其空间分布变异性的合理表征,进而影响畦灌性能评价与系统设计。本文基于新疆供试田块上获得的实测数据,借助地质统计学和条件模拟方法分析不同土壤紧实度采样密度下简化的Green-Ampt入渗模型参数的统计特征值、空间变异结构与状况,对比不同土壤紧实度采样密度对畦灌性能模拟效果的影响,综合确定适宜的土壤紧实度采样密度。结果表明,当土壤紧实度采样密度大于50个/hm2时,简化的Green-Ampt入渗模型参数的变程和空间分布状况在田块尺度上都趋于稳定,而畦田尺度上的畦灌性能评价指标模拟值与实测值间的相对误差均保持在10%以内,故适宜的土壤紧实度采样密度值应为不低于50个/hm2。
- 刘姗姗许迪白美健章少辉
- 关键词：入渗土壤紧实度
- 干湿田面糙率差异对灌溉模拟效果影响
- 2014年
- 田面糙率是影响畦灌水流运动过程的关键参数,其值的合理确定对灌溉模拟效果影响显著。本文基于田间实测数据,借助地面灌溉模拟模型,分析不同土质、入畦流量和坡度条件下考虑与不考虑干湿田面糙率差异对灌溉模拟效果的影响。结果表明,考虑干湿差异的模拟效果略优于不考率干湿差异的模拟效果,且通过敏感性分析得出,湿面糙率起决定性作用,干面糙率影响较小。该结果可为地面灌溉反馈控制系统中田面糙率系数的合理确定提供科学依据。
- 吴彩丽许迪白美健李益农
- 关键词：畦灌
- 地面灌溉田间灌水控制技术与设备研究进展被引量：7
- 2013年
- 改进地面灌溉田间灌水控制技术与设备是提高地面灌溉田间灌水效率的有效手段。系统地对田间灌水控制技术与设备在近十几年的研究成果进行了总结和归纳,指出了我国地面灌水控制技术与设备发展过程中存在的问题,并初步探讨了地面灌水控制技术与设备的发展趋势与研究方向。
- 吴彩丽许迪白美健李益农
- 关键词：地面灌溉输配水灌水质量
- 土壤紧实度估算G-A模型参数的空间变异分析被引量：3
- 2013年
- 为了分析土壤入渗空间变异特征并为灌溉系统设计和管理提供依据,基于土壤初始重量含水率、土壤紧实度、土壤黏粒含量和入渗过程数据,利用多元线性回归方法,分析选用土壤紧实度对简化的G-A入渗模型参数进行估算的合理性;通过半方差函数分析,进一步探讨了不同畦田规格下土壤入渗空间变异特征.结果表明:土壤紧实度与土壤质地、结构和含水率关系密切,在与土壤入渗参数的回归关系中达到了系统的显著性要求,采用其对简化的G-A入渗模型参数进行估算是可行的;畦田规格由0.5 hm2扩展到3.0 hm2时,简化的G-A入渗模型参数的变异系数均在0.1~1.0,空间变异程度呈中等,空间结构具有中等相关性,且都可用球状模型进行描述,畦田规格差异对G-A入渗模型参数空间变异程度和空间结构影响不具有统计学意义.
- 刘姗姗许迪白美健李益农温新民
- 关键词：土壤入渗土壤紧实度GREEN-AMPT入渗模型
- 不同灌水技术要素组合下畦灌灌水深度的控制目标被引量：6
- 2014年
- 研究地面灌溉反馈控制技术,加强对灌溉过程的控制和管理是当前改进地面灌溉技术的重点所在。该文基于以往研究成果,结合农民实际灌水经验,提出3种灌水深度控制目标(即田面最小灌水深度大于0时关口,入渗最小的1/4区域的平均灌水深度等于灌溉需水量时关口,田面最小灌水深度等于灌溉需水量时关口),并借助灌溉模拟模型以确定关口时间,从而控制灌溉水量。将田间试验与数值模拟相结合,分析不同土质、地形、畦长、入畦单宽流量下灌溉性能指标值对3种灌水深度控制目标的响应关系,确定不同灌水技术要素组合下适宜的灌水深度控制目标。结果表明,灌水深度控制目标对灌溉性能指标值的影响程度受畦长影响最为明显,其次是田面坡度和土质、再后是田面平整精度,入畦流量的影响不明显。砂壤和黏壤土质下畦长为50 m时,灌水深度控制目标取入渗最小的1/4区域的平均灌水深度等于灌溉需水量时关口最佳;畦长为100 m时,零坡度下灌水深度控制目标取田面最小灌水深度大于0时关口最佳,有坡度下取入渗最小的1/4区域的平均灌水深度等于灌溉需水量时关口最佳;畦长为150 m时,除黏壤土有坡度田面平整精度好的情况采用入渗最小的1/4区域的平均灌水深度等于灌溉需水量时关口最佳外,其他建议采用田面最小灌水深度大于0时关口。研究成果为畦灌反馈控制方案的制定提供了决策依据。
- 吴彩丽许迪白美健李益农
- 关键词：灌溉土壤畦灌灌水深度
- 一维畦灌地表水流-土壤水动力学耦合模型Ⅰ:建模被引量：7
- 2013年
- 畦灌地表水流-土壤水动力学耦合模型可从物理机制上综合模拟地面灌溉过程中地表水与土壤水系统之间的互动关系,为开展区域尺度地面灌溉系统性能评价提供了基础工具。利用二阶时空离散精度的混合数值解法求解一维全水动力学模型,建立了一维畦灌地表水流运动模型,并利用二阶时间离散精度有限差分法和构建的四阶空间离散精度有限体积法解算一维土壤水动力学模型。同时,以地表水和土壤水质量守恒方程交替迭代计算的地表水深收敛值为基础,利用动量守恒方程获得地表水流速场,实现了地表水-土壤水系统间的有效迭代耦合,构建起基于数值解法和迭代耦合模式同步改进的一维畦灌地表水流-土壤水动力学耦合模型。
- 董勤各许迪章少辉白美健
- 关键词：畦灌数值解法质量守恒动量守恒
- 畦灌关口时间优化改善灌水质量分析被引量：10
- 2016年
- 灌溉关口时间是灌溉管理中的重要要素之一,合理关口时间的确定能有效改善田间灌水质量。该文在提出畦灌控制指标R和畦灌关口时间优化方法的基础上,将畦灌模拟模型与关口时间优化方法相结合,对土质、畦长、坡度、田面平整精度和入流量不同的106 176个灌溉事件进行灌溉模拟及关口时间寻优分析,提出了不同灌溉条件下畦灌关口控制模式。畦长小于70 m下R值不宜小于1,若同时坡度大于3‰且田面平整精度很好则R值不宜小于1.1;畦长大于70 m下坡度小于1‰时,R的范围为0.8-1;坡度大于1‰时,R的范围为0.75-0.95。研究结果对畦灌关口控制依据具有重要的指导意义,实际灌溉中R准确取值可参考表2给出的建议值。
- 白美健李益农涂书芳刘群昌
- 关键词：灌溉灌水质量
- 基于贝叶斯统计方法的精细地面灌溉智能控制系统合理数据量研究被引量：1
- 2016年
- 确定需要采集灌溉信息的合理数据量是根据已知灌溉信息准确预测未知灌溉过程,实现对地面灌溉全过程智能控制和管理的首要问题。基于贝叶斯统计方法,以借助灌溉模型所得的水流推进过程模拟值与实测值之间的平均相对误差为随机变量,基于50个典型田块的实测信息估算其先验分布,再结合样本及统计模型(似然函数),导出后验分布,计算出随机变量的95%置信区间,从而从理论上论证对地面灌溉过程进行智能控制需采用的能够准确估算入渗参数并预测灌溉全过程的合理数据量。
- 吴彩丽许迪白美健李益农
- 关键词：贝叶斯统计地面灌溉
