灌溉需水量的随机模拟研究

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1、!：塑ScienceandTechnologylnnovationHerald研究报告灌溉需水量的随机模拟研究①黄子涵罗付林郭华宁唐睿聪王仰仁(天津农学院天津300384)摘要：针对平原地区水资源短缺，以及灌溉节水问题，运用季节性自回归模型和解集模型分别对山西省运城市的降水量及蒸发量建立了数学模拟模型，得到灌溉蓄水量的模拟计算值；通过分析和对比这两种模型模拟得到的数据，得出较优化、适用性较强的最优模拟方案，为灌溉工程设计提供基础，使节水灌溉更具现实意义。关键词：灌溉需水量模拟季节自回归模型解集模型中图分类号：$274文献标识码：A文章编号：1674—

2、098x(2013)l2(a)一0012-02目前全世界水资源紧缺问题日益严重，武中：为月均值，为X月标(4)仃=1一pl节水灌溉作为合理减少灌溉用水的主要措准差，1．为月1阶自回归系数；s为．而，r可根据计算得到的方差随机生施，倍受人们的重视。定量研究作物的灌溉第t年第月的独立随机序列(均值为0、成。需水量为解决过去粗放的、不合理不节约方差为：，)1．2相关解集模型的灌水问题提供了有力保障。研究表明，作1．1．2参数估计1．2．1数据处理物的灌溉需水量与当地的降水量和蒸发量上式中／a和可分别用样本均值相关集解模型的形式可表示为有着较为明显的关系。降

3、水量的增多、蒸发量的减少，都有效地使作物的灌溉需水量和方差：进行估计。Y=+Bs(5)得到减少。因此，科学地对作物降水量和蒸由样本相关系数rlr估计，即式中：y为中心化的月水量矩阵；发量的模拟，使灌溉需水量在农业节水灌=1为中心化的年水量矩阵；g为各∑(，一)(．卜。)(2)溉方面有着重要的意义。本文针对灌溉需月标准化的独立随机变量矩阵。矩阵反=水量的模拟进行了介绍。r映年水量平均分配到各月的特性；矩阵B主要反映随机因素和月水量之间的综合关式中：为xf-T的第Xt，r月第l阶总体1模型描述系对分配的影响。自相关系数，表示第月与第一1月问的1．1季节自

4、回归模型1．2．2参数估计线性相关程度。1．1．1模型理论对于，有而当一1时，式(2)则变为设有季节性水文序列X，A=Syx(6)(f=1，2，⋯⋯，，为年数；一，)(其中：S表示的是x与x的方差f=1．2．⋯⋯．，为月数)。则有l=(／7～2)sS矩阵，由样本方差估计得出的；表示】，=／1+—三一(IXr卜】一P12,-1)J+仃，,Zj(1)独立随机序列s的方差可以通过式与的协方差矩阵。(4)计算对B，有BB=Sry—ASxy=S—sSxy(7)式中，y表示与y的协方差矩阵；S表示y与Y的方差矩阵。再通过程序计算得到B的值。取用偏态模型，在估算出

5、、之后，可以反求样本残差序列：删{∈眭￡：B(y-AX)垮2实例模拟与分析21实例模拟采用⋯西运城37年降水量和蒸发量作为原始数据进行模拟计算。一方面对山西运城37年各月降水量和蒸发量进行自相关分析，确定降水量和蒸发量的相关性，然后确数据个数定季节性自回归模型的相关参数，最后得到图1灌溉需水量拟合图(下转14页)表1季节性自回归模型与解集模型残差表l逐月残差1234567891Oll12季节一0．930．360．48—0．49—0．54一O．76—0．4O—O．34—1．77—0．40—1．77—0．6O解集0．19—0．05O．10一O．140．2

6、9—0．050．300．13—0．11一O．24—0．16—0．37①基金项目：天津农学院科学研究发展基金计划(2011N10)。12科技创新导报ScienceandTechnologyInnovationHerald!：塑ScienceandTechnologylnnovationHerald研究报告表1土壤基本物理化学性质编号深度(cm)含盐量pH值有机质含碱解氮有效磷速效钾(g／kg)量(g／kg)(mg／kg)(mg／kg)(mg／kg)10—204．48．404．67O18．3336．7220—403．78．59l6．714014．6255

7、．4柱积盐规律与此相似。似，随着地下水埋深逐渐增大，表层土壤究，1999，6(2)：61—66．2．4灌溉对土壤盐分的影响积盐的时间依次延长。当地下水埋深达到[2】刘广明，杨劲松，李冬顺．地下水蒸发规试验选取地下水埋深在80cm的土柱80cm时，在试验条件下以毛管水形式上升律及其与土壤盐分的关系【J]．土壤学进行模拟灌溉，向土柱表层灌溉l5mm的蒸的地下水无法快速到达土柱表面，在该地下报，2002，39(3)：184—190．馏水，由图4可以看出灌水前土柱深度5Cm水埋深条件下土壤积盐强度不大。在持续[3]刘广明，杨劲松．地下水作用条件处土壤含盐量的

8、平均值为6．64k／kg，灌灌水条件下，土壤表层盐分会随水分向下移下土壤积盐规律研究[J]．土壤学水之后士柱