《北方灌区水资源节水高效智能管理关键技术研究》综合运用农田水利学、水资源系统分析、运筹学、工程模糊集控制理论、计算机科学、信息科学等多学科理论方法,采用理论分析、灌溉试验、系统模拟、调度仿真、优化计算、数据挖掘等多手段相结合的方法,对北方灌区水资源的节水高效智能管理关键技术展开研究及应用。
《北方灌区水资源节水高效智能管理关键技术研究》主要内容包括:农业干旱评估与预报、典型区气象要素特征分析、作物非充分在线实时灌溉预报、非充分灌溉试验、基于旱情动态的作物适应性智能节水灌溉预报、多作物灌溉预报模型关键参数率定、水肥一体化灌溉模式、多水源实时配置模式、农业水资源智能管理系统框架等。
《北方灌区水资源节水高效智能管理关键技术研究》可供农业水土工程、水文水资源、管理科学等专业的研究生、科研人员及大中专院校师生参考,也可为灌区、农田水利等管理部门的领导和技术人员提供决策依据和参考。
我国灌溉水资源严重紧缺,同时又存在着灌溉水利用效率较低等问题,灌溉水资源的智能高效利用一直是农业水管理中的热点与难点问题。随着计算机智能技术的发展,农业水资源高效智能管理技术必将成为农业节水、水资源高效利用的必要手段。
本书是作者近几年来在农业水资源,特别是针对北方灌区开展的实时高效利用理论与关键技术方面研究与实践的基础上,结合河南省高校科技创新人才支持计划(I5HASTIT046)项目研究成果完成的。本书针对农业水资源高效利用的核心问题,围绕北方灌区水资源的节约、高效、实时、智能利用,重点开展了农业干旱动态评估与预报技术、作物适应性智能节水灌溉预报技术、多作物灌溉预报模型关键参数率定、多水源实时配置模式等方面的研究,是对近年来研究内容的全面总结与提升。全书共分11章,主要研究内容和研究成果概括如下:
第1章绪论。基于目前农业干旱、农业水资源高效利用、节水农业技术发展等方面的研究现状及研究中存在的问题,提出了本书的研究内容、技术路线与研究意义。
第2章以典型区为例,介绍了气象要素分析的研究方法,从年、季和月等不同时间尺度对研究区的降水变化特征、潜在蒸散发变化特征分别进行了分析。
第3章论述了农业干旱评估与预报技术,对常用的农业干旱指标进行了介绍。通过查阅已有国内外文献,综述了目前农业干旱评估和预报常用的方法,并介绍了常用的多种农业干旱指标,对比分析了各种方法和指标的优缺点,提出了基于SWAT模型的土壤含水量动态模拟方法,用于北方农业干旱动态评估与预报。
第4章介绍了作物实时在线灌溉试验方案与数据获取方法。为对理论研究、模型构建和参数率定提供基础实测数据,研究设计了实时灌溉试验方案,选取了所需测定指标,介绍了灌溉试验所需的设备和仪器、各指标数据的测取方法以及网络环境下监测数据的传输和获取技术,为研究开展提供基础数据支撑。
第5章对灌溉预报研究现状进行了综述,对作物需水量研究的理论与方法进行了评述,对作物的非充分灌溉理论与非充分灌溉研究中的问题进行了论述与剖析,针对现有研究中的不足,提出了作物的非充分灌溉在线实时预报理论和方法。基于实时土壤水分监测数据及降雨信息,利用田间水量平衡原理,提出了充分利用降雨的作物非充分在线实时灌溉制度模型及关键参数修正技术。包括作物非充分在线实时灌溉模型以及模型各要素的确定和修正。以冬小麦为例进行研究,把冬小麦按生长特点进行了生育期的划分,结合作物的非充分在线实时灌溉制度模型和试验测取数据,对本研究中非充分灌溉不同水分处理的冬小麦灌溉制度和生育期需水规律进行了逐日模拟分析,实现了冬小麦的非充分实时灌溉制度的制定和作物系数的逐日修正,对作物系数的修正情况进行了分析。
前言
第1章 绪论
1.1 我国北方农业水资源利用现状
1.2 我国农业旱灾情况
1.3 我国节水农业技术发展现状及趋势
1.4 本书研究的主要内容和技术路线
第2章 典型区气象特征分析
2.1 研究方法
2.2 降水变化特征
2.3 潜在蒸散发变化特征
2.4 小结
第3章 农业干旱评估与预报技术
3.1 农业干旱评估与预报研究
3.2 农业干旱评估指标研究方法
3.3 基于土壤含水量模拟的农业干旱评估与预报方法
3.4 小结
第4章 作物实时在线灌溉试验方案与数据获取
4.1 试验区概况
4.2 试验方案设计
4.3 试验观测及数据的获取
4.4 小结
第5章 作物实时在线灌溉预报模型及关键参数修正
5.1 灌溉预报研究动态
5.2 实时节水灌溉预报模型构建
5.3 灌溉预报模型关键参数的率定
5.4 冬小麦实时灌溉预报模型及关键参数修正
5.5 小结
第6章 基于水文模拟的北方灌区农业干旱特征评估
6.1 基于土壤含水量模拟的区域农业旱情评估模型构建
6.2 干旱指数典型年份验证
6.3 不同作物生长季内干旱评价
6.4 小结
第7章 基于灌区旱情动态的适应性实时在线灌溉预报技术
7.1 基于旱情动态的适应性灌溉预报技术
7.2 农业干旱评价指标及等级
7.3 适应性灌溉预报原理及步骤
7.4 冬小麦适应性实时灌溉预报结果与分析
7.5 适应性实时灌溉预报对冬小麦产量的影响分析
7.6 小结
第8章 灌区多水源实时配置技术
8.1 灌区水资源优化配置研究现状
8.2 典型灌区基本情况
8.3 典型灌区多水源优化配置
8.4 小结
第9章 水肥一体化灌溉施肥效应模拟研究
9.1 水肥一体化技术概述
9.2 水肥一体化技术研究方法
9.3 不同灌溉情景对农田氮磷流失及作物水分生产力的影响
9.4 不同施肥情景对农田氮磷流失及作物水分生产力的影响
9.5 小结
第10章 农业水资源智能管理系统框架
10.1 农业水资源灌溉管理系统研究现状
10.2 研究区概况
10.3 水肥一体化现代农田智能灌溉管理系统框架
10.4 小结
第11章 总结与建议
11.1 研究的主要成果
11.2 展望
参考文献