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适合于北方地区的非充分灌溉管理信息系统研制与应用

丁日升  
【摘要】:水资源短缺已经成为影响人类世界的一大问题,中国是世界上13 个严重缺水国家之一,中国的水资源短缺在北方尤为突出。水资源分布的时间和空间的不均衡,北方地区的耕地面积占全国的64%,而水资源仅占全国的19%。与此同时,用水效率不高、用水严重浪费的现象普遍存在。在这样的形势下,对有限的水资源实行科学的开发利用和调配管理,并大力发展节水灌溉,将是缓解我国北方地区水资源紧缺状况,保证农业生产持续稳定发展的重要途径和措施。本文研发的适合于北方地区的非充分灌溉管理信息系统,是集节水宣传、数据查询、灌区量水、作物需水量和灌水方法,以及非充分灌溉决策为一体的综合性的灌溉管理信息系统,目的就是宣传节水,让大众知道水资源的短缺程度和面临的水危机,节约用水,科学指导节水灌溉。本系统以可视化界面提供给用户,界面友好简洁,参数意义明确,操作简单。 本系统总体框架和开发平台采用Visual Basic 6.0 开发语言,具体研究内容包括: 1)节水宣传、数据查询和灌区量水子系统,以文字、图片、表格和幻灯等形式显示,并且应用了所有VB 工具箱的常用控件。节水宣传包括十六大报告、水法中关于节水的描述,各届领导人对水的关注和大众节水宣传常识;数据查询包括北方水资源、作物需水量和灌溉定额、灌溉面积变化和预测,以及农业需水变化和预测;灌区量水给出了北方灌区常用十种特色量水堰槽的流量计算和水费计算,以图文并茂的形式呈现给用户,当操作和参数输入有误时,会弹出提示框进行相关提示,便于技术人员和农民应用。 2)提供了作物需水量计算、灌水定额计算,并且介绍了各种灌水方法。运用FAO灌溉排水丛书第56 分册提供的Penman-Monteith公式,编制了以日和月为时间单位的计算ET0 程序,通过调用Kc参数表,可计算出ET;编制了灌水定额计算程序,只要输入系统界面要求参数,就可得到灌水定额值;在系统中以文字、图片、表格和幻灯等形式显示了各种灌水方法和技术。 3)以作物水分生产函数Jensen乘法模型和Stewart 加法模型为基础构造目标函数,运用动态规划和线性规划方法,建立了非充分灌溉条件下冬小麦、春小麦、棉花和夏玉米的优化灌溉制度,解决了可供水量在各生育期合理分配的问题;编制了可视化的系统界面,只要输入系统界面所需的相关参数,就可制定出适合于不同地区的优化灌溉制度,操作简单。优化灌溉制度可指导供水量优先在作物关键需水期灌水,而且灌水量相对较大;在满足了关键需水期的需水后,再考虑次关键需水期,依次类推。例如甘肃古浪春小麦拔节~抽穗、抽穗~灌浆和灌浆~收获为关键需水期,当供水量为600 m3·hm-2,这三个阶段分别供水为:150,300,150(m3·hm-2)。优化灌溉制度还可指导在不同的缺水


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