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农八师节水灌溉发展模式及单井膜下滴灌优化研究

王新坤  
【摘要】: 新疆生产建设兵团农八师石河子垦区属干旱地区,由于 特定的地理位置和气候条件,形成了独特的荒漠绿洲农业。 而其绿洲所处的环境特点:干旱缺水、沙漠戈壁包围,决定 了其农业生态极为脆弱,农田、草场处于沙化、盐化、退化 的“三化”生态恶化状态。要根治“三化”,首先必须降低地 下水位,减少耕作层盐分积累。而实施高效节水灌溉,即可 降低地下水位、减轻土壤次生盐渍化,还可节水、增地、种 草、种树,使农业生态良性化发展,促进水资源可持续利用 和农业可持续发展。因此,农八师于1996年开始,在垦区内 进行膜下滴灌研究,并进行逐步推广。目前,膜下滴灌在农 八师及新疆其它地区已发展至15万亩,而且计划在今后若干 年内大力推广膜下滴灌技术。膜下滴灌技术首次大面积应用 于棉花、西红柿等大田作物,迫切需要研究其适应性,灌溉 制度及规划设计方法等,以便更好地指导膜下滴灌技术的推 广应用。 本文正是结合了膜下滴灌技术特点,农八师垦区的水土资 源、社会经济、灌溉技术等现状,及目前国内外灌溉制度、 滴灌技术及规划设计的研究成果,完成了新疆兵团农八师节 水灌溉发展模式研究,单井运行非充分灌溉条件下,大田作 物膜下滴灌灌溉制度研究,及单井膜下滴灌系统优化设计的 研究。给出农八师节水灌溉发展模式及膜下滴灌灌溉制度和 管网优化方法,并用Visual Basic 5.0语言编制了相应的软 件。本文的研究成果,为决策者提供了一种实用性很强的节 水灌溉模式选择方法,为设计者提供了一种适合单井膜下滴 灌系统灌溉制度及管网优化设计的方法,对膜下滴灌技术在 垦区及新疆的推广应用有着一定的指导意义和实用价值。 首先,本文利用模糊综合评判法对各种节水灌溉方法进行 评判、选择,并在此基础上,提出了农八师节水灌溉发展应 采用膜下滴灌与改进地面灌溉技术同时发展的道路,并逐步 过渡到以膜下滴灌,低压管道为主的高效节水灌溉模式。此 外,本文针对单井膜下滴灌的特点,运用动态规划与枚举法 相结合的方法,建立了灌溉制度优化模型,并给出了解法。 运用该模型,可求得单井最优控制面积,各生长阶段灌水量 及周灌水量,从而得到适合于滴灌的周时段灌溉制度。最后, 本文运用动态规划法建立了滴灌田间管网及干管管网的优化 模型,并给出了解法。同时,对每一个优化模型都给出了实 例,实例分析演示了方法的应用过程,证明了本研究提出的 方法的准确性和实用性。


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