农业灌溉系统规划模型
自动灌溉系统的设计
自动灌溉系统的设计一、系统概述自动灌溉系统是一种利用现代信息技术和自动化控制技术，对农田进行智能化灌溉的系统。
该系统能够根据农田的土壤湿度、天气情况、作物需水量等因素，自动调节灌溉时间和水量，提高灌溉效率，降低水资源浪费，促进农业可持续发展。
二、系统目标1. 提高灌溉效率：通过自动化控制，实现精准灌溉，减少水资源浪费。
2. 降低人工成本：减少人工操作，降低人力成本。
3. 提高作物产量：根据作物需水规律，提供适时适量的灌溉，促进作物生长。
4. 保护环境：合理利用水资源，减少农业面源污染。
三、系统组成1. 传感器：用于监测土壤湿度、温度、光照等环境参数。
2. 控制器：根据传感器采集的数据，自动调节灌溉时间和水量。
3. 执行器：包括水泵、阀门等，用于执行灌溉操作。
4. 通信模块：实现控制器与执行器之间的数据传输和指令下达。
5. 用户界面：用于设置系统参数、查看灌溉状态和数据记录。
四、系统工作原理1. 传感器采集农田环境参数，如土壤湿度、温度、光照等。
2. 控制器根据传感器采集的数据，结合预设的灌溉策略，自动计算出灌溉时间和水量。
3. 控制器通过通信模块，向执行器发送灌溉指令。
4. 执行器接收指令，执行灌溉操作。
5. 用户界面实时显示灌溉状态和数据记录，方便用户监控和管理。
五、系统特点1. 精准灌溉：根据作物需水规律，实现适时适量的灌溉。
2. 自动化控制：减少人工操作，降低人力成本。
3. 节能环保：合理利用水资源，减少农业面源污染。
4. 可扩展性：可根据农田规模和作物种类，灵活调整系统配置。
5. 远程监控：用户可通过手机、电脑等设备远程查看灌溉状态和数据记录。
通过自动灌溉系统的设计和实施，可以有效提高农田灌溉效率，降低人工成本，促进作物生长，同时保护环境，实现农业可持续发展。
六、系统设计原则1. 用户友好：系统界面直观、易操作，减少用户的学习成本。
2. 模块化设计：系统采用模块化设计，便于维护和升级。
3. 可靠性：选用高质量、可靠的传感器和执行器，确保系统稳定运行。
基于HYDRUS-1D模型的荒漠苜蓿农田滴灌灌溉制度制定
2024年5月 灌溉排水学报 第43卷 第5期 May 2024 Journal of Irrigation and Drainage No.5 Vol.43 8文章编号：1672 - 3317（2024）05 - 0008 - 08基于HYDRUS-1D 模型的荒漠苜蓿农田滴灌灌溉制度制定苗庆远1,2，米丽娜1，覃兰玉2，朱俊毅2，卢 琦3，杨文斌4，程一本1,2*（1.宁夏大学 西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地/西北退化生态系统恢复与重建教育部 重点实验室，银川 750021；2.北京林业大学 水土保持学院，北京 100091；3.中国林业科学研究院，北京 100091；4.内蒙古低覆盖治沙科技开发有限公司，呼和浩特 010000）摘 要：【目的】探究提高干旱区荒漠苜蓿农田滴灌水分利用效率的方法，制定适宜的节水灌溉制度。
【方法】以苜蓿为研究对象，基于HYDRUS -1D 模型设置4种灌溉水平（高强度大灌溉量（LH -I ）、中强度大灌溉量（MH -I ）、低强度中等灌溉量（SM -I ）、无灌溉（CK ））和5个0~20 cm 土层初始土壤体积含水率梯度（4%、6%、8%、10%、12%，分别表示为S1、S2、S3、S4、S5），分析苜蓿根系土壤体积含水率降至土壤凋萎点的时间、峰值及维持在土壤凋萎点以上的时长，筛选0~20 cm 土层不同土壤初始体积含水率下的最优灌溉水平。
【结果】0~20 cm 土层土壤体积含水率的变化对SM -I 、CK 灌溉水平具有显著影响；在无灌溉的情况下，体积含水率˃10%的0~20 cm 土层土壤会补给根系层水分；低含水率的0~20 cm 土层土壤更有利于LH -I 灌溉水平下的水分在根系层的留存，SM -I 水平下根系层水分的留存时长与0~20 cm 土层土壤体积含水率呈正相关。
LH -I 灌溉水平下的深层土壤体积含水率峰值相比MH -I 、SM -I 、CK 灌溉水平分别提高10.28%、27.91%、107.93%；MH -I 灌溉水平下根系层土壤体积含水率维持在凋萎点之上的时长最久，平均为5.7 d 。
灌区管理服务中的决策支持系统和决策模型
灌区管理服务中的决策支持系统和决策模型灌区管理是指对农田进行水资源调控和管理的一种管理方式。
灌区管理的目的是为了提高农田灌溉效率，保障农田的水资源供给，并合理分配水资源，从而确保农业生产的可持续发展。
而决策支持系统和决策模型是在灌区管理中为管理者提供决策辅助和决策分析的工具。
本文将就灌区管理服务中的决策支持系统和决策模型的概念、功能和应用进行介绍。
一、决策支持系统的概念和功能决策支持系统（Decision Support System，简称DSS）是一种基于现代信息技术的管理支持系统，它通过数据、模型和分析工具的结合，提供对管理者决策过程的辅助和支持。
决策支持系统的主要功能包括数据收集与整理、决策模型的建立与分析、决策方案的生成与评估、以及对决策结果的监控与反馈。
对于灌区管理而言，决策支持系统能够帮助管理者对灌区的水资源进行科学的调配和管理，优化灌溉决策，提高农田的灌溉效率。
决策支持系统在灌区管理中的具体功能包括以下几个方面：1. 数据收集与整理：决策支持系统通过收集、整理和管理灌区的各类数据，如水资源、气象、土地利用等数据，为决策提供数据支持。
2. 决策模型的建立与分析：决策支持系统通过建立与灌溉相关的模型，如灌水需求模型、水资源分配模型等，对灌区的水资源进行分析和模拟，为决策提供科学依据。
3. 决策方案的生成与评估：决策支持系统能够根据灌区的实际情况和不同的目标要求，生成多种决策方案，并通过评估模块对这些方案进行评估，以帮助管理者选择最优的决策方案。
4. 监控与反馈：决策支持系统能够对决策方案的实施过程进行监控，及时收集和反馈决策方案的执行情况和结果，以便管理者进行调整和优化。
二、决策模型在灌区管理中的应用决策模型是决策支持系统的核心组成部分，它是通过建立数学模型来分析决策问题，对决策方案进行量化评估和决策制定的工具。
在灌区管理中，决策模型主要包括灌水需求模型、水资源分配模型和灌溉效率模型等。
农业种植行业智能灌溉系统方案
农业种植行业智能灌溉系统方案第一章智能灌溉系统概述 (2)1.1 系统简介 (2)1.2 系统组成 (2)2.1 数据采集模块 (2)2.2 数据处理模块 (2)2.3 控制执行模块 (2)2.4 通信模块 (2)2.5 用户界面 (3)2.6 电源管理模块 (3)2.7 安全保护模块 (3)第二章智能灌溉系统设计原理 (3)2.1 灌溉需求分析 (3)2.2 系统设计原则 (3)2.3 系统功能模块设计 (4)第三章硬件设备选型与配置 (4)3.1 传感器选型 (4)3.2 执行器选型 (5)3.3 数据传输设备选型 (5)第四章数据采集与处理 (5)4.1 数据采集方法 (5)4.2 数据处理技术 (6)4.3 数据存储与管理 (6)第五章控制策略与算法 (7)5.1 控制策略设计 (7)5.2 算法实现 (7)5.3 系统优化 (8)第六章智能灌溉系统软件设计 (8)6.1 系统架构设计 (8)6.2 界面设计 (9)6.3 功能模块开发 (9)第七章系统集成与调试 (9)7.1 硬件集成 (10)7.2 软件集成 (10)7.3 系统调试 (10)第八章系统运行与维护 (11)8.1 系统运行管理 (11)8.2 系统维护方法 (11)8.3 故障处理 (12)第九章智能灌溉系统应用案例 (12)9.1 应用场景分析 (12)9.2 系统实施与效果评估 (12)9.2.1 系统实施 (12)9.2.2 效果评估 (13)9.3 案例总结 (13)第十章发展前景与趋势 (13)10.1 行业发展趋势 (13)10.2 技术创新方向 (13)10.3 市场前景分析 (13)第一章智能灌溉系统概述1.1 系统简介智能灌溉系统是利用先进的计算机技术、通信技术、传感器技术和自动控制技术，实现对农业种植过程中灌溉的智能化管理。
该系统通过实时监测土壤湿度、气象数据等信息，根据作物需水规律和土壤水分状况，自动调节灌溉水量和灌溉时间，以达到节水和提高作物产量的目的。
灌区水资源优化配置模型的建立及应用
Abstract: The w ater resources optim al allocat ion m ode l for optim a l operation of reservo ir and opt im al allocat ion of irrigat ion w ater in field w as established. Th is m odel w as calcu lated by real a lloca tion based accelerating genetic a lgorithm ( RAGA ). T he resu lts show ed that bene fit of irrigat ion district w as prom oted g reat ly w ith th ism ode,l espec ially in the dry ing years and the ca lculating m ethod of RA GA w as reasonable and feasible. K ey w ord s: real allocation based acce lerating genetic a lgorithm; irrigation d istric;t w ater resources
Establishm ent and Application ofW ater R esources Optim al A llocation M odel in Irrigation D istrict
灌区水资源优化配置模型
灌区水资源优化配置模型收稿日期:2003-03-07作者简介:王怀章(1956,10-),男(汉),山东龙口,副教授主要研究农田水利学教学与科研工作,(0431)595599122269。
王怀章1,姜相镐2(1.长春工程学院水利工程系,长春130012;21和龙市水利局,和龙133500)摘 要:围绕我国干旱、半干旱地区的灌区如何利用紧缺的水资源,获取最好的作物品质和最大的作物产量问题,提出了水资源优化配置模型。
此模型可用于灌区的科学计划用水与配水。
关键词:水资源;LP 模型;计划用水;约束条件中图分类号:T V213文献标识码:A 文章编号:100928984(2004)0120042202在我国大部分干旱、半干旱地区的灌区,水资源紧缺,作物的品质与产量得不到保证,争抢水资源现象严重。
上级主管部门为分配水资源,常根据上游(水库、河道等)来水状况及基层上报的用水申请,经过逐级商讨、协调,制定出大家能够接受的年度配水计划,最后按计划分配水资源。
这种配置模式,不仅缺乏严格的科学依据,而且易造成盲目引水,浪费水资源或分配不均,更不利于改善作物品质提高作物产量。
为改变传统分配模式的不足,现介绍一种水资源优化配置新模型,使水资源配置与作物需水、作物生育期、大气降雨相结合,通过工程适时适量供水,达到改善作物品质提高作物产量之目的。
1 水资源优化配置模型的前期工作(1)收集不同灌溉控制区(如第一支渠下辖的)的各种作物在各个生育期的净灌水定额M i ,j ,k (即第i 灌渠第j 种作物在第k 次灌水的每公顷净水量)(m 3/hm 2)。
该资料对作物产量影响很大,可通过收集本区(或相近、相似地区)的高产灌水经验、半理论水量平衡方程及高产灌水试验等取得;(2)收集各种作物在不同灌溉控制区的种植面积A i ,j ;(3)收集不同灌溉控制区的年均灌溉水利用系数ηi ;本系数可由试验、调查资料等,用下式确定(如第2干渠):η2干水=η2干・η支・η斗・η农・η田式中:η2干水———2干渠范围内的灌溉水利用系数;η2干、η支、η斗、η农———分别为2干渠道及其下辖的典型支渠、典型斗渠和典型农渠的渠道水利用系数;η田———2干渠范围内的农田水利用系数。
农业行业精准农业种植与智能灌溉系统方案
农业行业精准农业种植与智能灌溉系统方案第一章精准农业概述 (2)1.1 精准农业的定义与发展 (2)1.2 精准农业的重要性 (3)1.3 精准农业的现状与趋势 (3)1.3.1 现状 (3)1.3.2 趋势 (3)第二章精准农业种植技术 (3)2.1 精准种植技术概述 (4)2.2 种植资源调查与评估 (4)2.2.1 资源调查 (4)2.2.2 资源评估 (4)2.3 精准播种技术 (4)2.3.1 种子处理 (4)2.3.2 土壤准备 (4)2.3.3 精确定量播种 (4)2.3.4 种植模式优化 (4)2.4 精准施肥技术 (4)2.4.1 土壤养分监测 (4)2.4.2 肥料配方设计 (4)2.4.3 施肥技术优化 (5)2.4.4 肥料施用时机与方法 (5)第三章智能灌溉系统概述 (5)3.1 智能灌溉系统的定义与分类 (5)3.1.1 定义 (5)3.1.2 分类 (5)3.2 智能灌溉系统的发展历程 (5)3.3 智能灌溉系统的优势与应用 (6)3.3.1 优势 (6)3.3.2 应用 (6)第四章智能灌溉系统关键技术 (6)4.1 信息采集与传输技术 (6)4.2 自动控制技术 (6)4.3 数据处理与分析技术 (7)4.4 灌溉决策支持系统 (7)第五章精准农业种植与智能灌溉系统的集成 (7)5.1 集成系统的设计原则 (7)5.2 系统集成方法 (7)5.3 集成系统的运行与管理 (8)第六章精准农业种植与智能灌溉系统的应用案例 (8)6.1 国内外应用案例介绍 (8)6.1.1 国外应用案例 (8)6.1.2 国内应用案例 (8)6.2 案例分析与启示 (9)6.2.1 案例分析 (9)6.2.2 启示 (9)6.3 应用前景与发展趋势 (9)6.3.1 应用前景 (9)6.3.2 发展趋势 (9)第七章精准农业种植与智能灌溉系统的经济效益分析 (9)7.1 经济效益评估方法 (9)7.2 系统投资与回报分析 (10)7.3 成本与收益对比 (10)第八章精准农业种植与智能灌溉系统的政策与法规 (11)8.1 政策与法规概述 (11)8.2 政策与法规对系统的影响 (11)8.3 政策与法规的完善建议 (12)第九章精准农业种植与智能灌溉系统的市场前景 (12)9.1 市场现状分析 (12)9.2 市场需求预测 (12)9.3 市场发展趋势 (13)第十章精准农业种植与智能灌溉系统的推广与实施 (13)10.1 推广与实施策略 (13)10.2 技术培训与普及 (14)10.3 政产学研合作 (14)10.4 持续优化与升级 (14)第一章精准农业概述1.1 精准农业的定义与发展精准农业，作为一种现代化的农业生产方式，主要依托于信息技术、物联网、大数据、云计算等先进技术，实现对农业生产全过程的精细化管理与智能化控制。
农田水利中的自动灌溉系统设计与实现
农田水利中的自动灌溉系统设计与实现农田水利是现代农业中的重要组成部分，而自动灌溉系统的设计与实现对于提高农田水利的效率与可持续发展至关重要。
本文将重点介绍农田水利中的自动灌溉系统的设计原理与实施方法，以期为农业生产提供有效的技术支持。
一、自动灌溉系统的设计原理在农田水利中，自动灌溉系统的设计需要考虑以下几个主要原理：1. 水资源管理：自动灌溉系统应能根据农田的灌溉需求，合理调度水资源。
通过传感器等技术手段，实时监测土壤湿度、气温、降水等指标，以确定农田的灌溉需求。
2. 智能控制：自动灌溉系统应能根据水资源管理的结果，智能地控制灌溉设备。
利用现代控制技术，通过控制阀门、水泵等设备，实现农田的自动灌溉。
3. 节能环保：自动灌溉系统应能合理利用水资源，减少浪费。
通过调整灌溉设备的工作参数，降低能耗，实现节能环保的目标。
二、自动灌溉系统的实现方法在自动灌溉系统的实现过程中，需要考虑以下几个具体的方法：1. 传感器技术：利用土壤湿度传感器、温度传感器、降水传感器等，实时监测农田的环境参数。
通过将传感器与控制设备连接，传输数据，实现对农田的灌溉需求的判断。
2. 控制技术：利用现代控制技术，将传感器获取的数据与设定的灌溉需求进行比对。
根据比对结果，智能地控制灌溉设备的开关、运行时长等参数，实现农田的自动灌溉。
3. 通信技术：利用无线通信技术，将传感器获取的数据传输给中央控制系统。
通过互联网或者无线网络，实现远程监控和控制，提高自动灌溉系统的便利性与可操作性。
4. 智能算法：利用人工智能、数据挖掘等技术，对农田的灌溉需求进行分析与预测。
通过建立模型算法，实现农田灌溉的智能优化，提高水资源的利用效率。
三、自动灌溉系统的应用与前景自动灌溉系统在农田水利中的应用已经取得了显著的成果，对于提高农业生产的效率与产量具有重要意义。
自动灌溉系统不但能够解决传统农田灌溉中存在的劳动力不足、水资源浪费等问题，还能够实现农田的智能灌溉，提高农作物的品质与产量。
灌区农场灌溉渠系规划布置设计主要步骤2013-12
《灌溉排水工程学》课程设计指导书范文波编写2013年12月某灌区农场灌溉渠系规划布置设计主要步骤第一部分总体设计思路第一步：供水量计算，以水定地。
确定规划面积。
第二步：灌区主要作物灌水率。
确定种植类型与比例，而后做出灌水率图，修订灌水率图，旱地作物一般q=0.25—0.5m3/（万亩s.），水稻一般q=0.4—0.6m3/（万亩s.）。
第三步：典型支取与干渠取水口流量推算。
第四步：典型干、支、斗、农渠横断面计算第五步：典型干、支、斗、农渠纵断面水位衔接。
第六步：典型干、支、斗、农渠纵横断面绘图第七步：田间工程规划布置绘图。
第二部分主要步骤一、供水量计算(一)需水量计算1、种植面积说明拟订的种植结构，确定数量的依据。
总面积约3-10万亩。
以下为举例说明！！农场种植农作物面积及需水量计算表补充：1、净灌溉面积：灌水面积、净面积，需要灌溉得可以种植作物的面积。
净灌溉面积＝土地有效利用系数（0.9－0.95）×灌溉面积2、灌溉面积：毛灌溉面积、毛面积，包括净灌溉面积与渠道、排水沟、道路、林带等在内的面积。
3、非灌溉面积：村庄、水塘和坟地等其他不进行灌溉的面积。
4、总灌溉面积：灌溉面积＋非灌溉面积2、供需水量平衡验算农场供需水量平衡计算3、灌水模数与灌水率图修订可以在农田规划完成之后，计算出净面积，再计算灌水率。
此时的数值比较精确。
(二)根据情况计算水量平衡某灌区农场分水量计算表二、灌区工程规划布置灌区规划布置包括：灌排渠沟系统规划布置、田间工程、渠沟系统建筑物。
（一）灌排渠沟系统规划布置见教材P117第三章第五节。
1、各级渠道和排水沟布置内容1)干渠与干沟2)支渠与支沟3)斗渠与斗沟布置形式：灌排相邻或相间布置间距：400-800m或根据当地资料确定4)农渠与农沟布置形式：灌排相邻或相间布置间距：100-200m或根据当地资料确定。
农沟间距可以通过计算得出。
：见教材第七章2、渠沟系统规划：见教材第三章第三节。
灌溉渠道系统规划设计
灌溉渠道系统规划设计第一节灌溉渠道系统规划布置一、任务1、供水、引水、配水要求：对水源供水状况进行调节对水位、水量有控制，调节能力控制流速，使渠道达到防冲，防淤二、系统分类1、组成：1）水源和引水部分：水源：水库、湖泊、河流、井、泵建筑物：要求有调节、控制能力（闸、坝、抽水站）2）输水配水系统：把渠道分为五个等级：总干渠、干渠、支渠、斗渠、农渠，其中，总干渠、干渠、支渠输水；斗渠、农渠配水。
3）田间渠道系统：农渠、毛渠、灌水畦[qí]通常是：干、支、斗、农、毛。
大的有总干渠，较小的有灌水畦4）排水泄水系统：干、支、斗、农、毛沟2、分类：从结构上分：明渠、暗渠按建筑材料分：土渠、砖石砌渠、砼渠、水泥管按开挖方式分：挖方渠道、填方渠道三、渠道系统布置1、布置原则：总的来说，要求投资少、效益大、渠线尽可能小，输水速度快、沿线地质无严重渗漏或坍塌现象2、平原布置为例，说明其布局原则，见教材3、布置：田间渠道系统一般为沟、路、渠相邻或相间布置。
第二节渠道系统设计流量的确定渠道设计流量是渠道所控制灌溉范围内农作物的灌溉净流量和渠道损失流量之和，即：Q设＝Q净+Q损一、渠道净流量1、Q 净 = q 次大 A （立方米/秒）q 次大 ：灌区次大灌水率 （米3/秒/万亩）， A ：灌溉面积（万亩）2 、Q 净= m1A1 + m2A2 +…/ 86400t （立方米/秒）或： 式中：M 综—综合灌溉定额（米3/亩）， T —作物允许灌水延续天数。
二、渠道损失流量四、渠道的加大流量和渠道的最小流量1、加大流量：当灌溉区的灌溉面积扩大或出现特大干旱或上游渠道出现失事情况Q 加大=Q 设(1~1.3)2、渠道最小流量：当灌溉区某一种作物需灌溉或某一支渠需灌溉 Q 最小=0.4Q 设渠道一般都应考虑设计流量、加大流量和最小流量 第三节 渠道纵横断面设计 一、渠道横断面的设计100净损Q L Q ⨯⨯=σ （米3/秒）L ：渠道长度σ：每公里长渠道渗水损失占所通过净流量的百分比，根据土壤性质确定mQ D净＝σ (σ、D 、m 值见教材) 2、通过测定损失直接确定渠道设计流量 设净＝Q Q η三、渠道设计流量损净设＝Q Q Q + (大型) 或：η净设＝Q Q (中小型)t86400⋅⋅A M Q 综净＝Tii i 64.8m q ⋅α＝(一) 断面形状1、按几何形状和材料分为：梯形(大多数土渠)、矩形(砼渠、石渠)、半圆形(砼渠)2、按开挖宽深比：窄深式：挖方省、占地少、渗漏小、但渠床不稳，施工不便宽浅式：渠床稳定，施工容易，水流稳定但占地多。
农业现代化智能灌溉管理系统开发方案
农业现代化智能灌溉管理系统开发方案第一章概述 (2)1.1 项目背景 (2)1.2 研究目的 (2)1.3 研究意义 (2)第二章系统需求分析 (3)2.1 功能需求 (3)2.2 功能需求 (3)2.3 可靠性需求 (4)第三章系统设计 (4)3.1 系统架构设计 (4)3.2 模块划分 (5)3.3 系统工作流程 (5)第四章硬件设备选型 (5)4.1 传感器选型 (5)4.2 执行器选型 (6)4.3 数据传输设备选型 (6)第五章软件系统开发 (7)5.1 系统开发环境 (7)5.2 数据库设计 (7)5.3 关键技术实现 (7)第六章智能算法与应用 (8)6.1 数据采集与处理 (8)6.1.1 数据采集 (8)6.1.2 数据处理 (8)6.2 智能灌溉策略 (9)6.2.1 算法选择 (9)6.2.2 灌溉策略实现 (9)6.3 决策支持系统 (9)6.3.1 系统架构 (9)6.3.2 功能模块 (9)第七章系统集成与测试 (10)7.1 硬件系统集成 (10)7.2 软件系统集成 (10)7.3 系统测试 (11)第八章经济效益分析 (11)8.1 投资成本分析 (11)8.2 运营成本分析 (12)8.3 收益分析 (12)第九章社会效益与推广 (13)9.1 社会效益分析 (13)9.2 推广策略 (13)9.3 案例分析 (13)第十章结论与展望 (14)10.1 研究结论 (14)10.2 不足与改进 (14)10.3 未来发展趋势 (15)第一章概述1.1 项目背景我国农业现代化进程的加快，农业生产效率和产品质量的提升成为我国农业发展的重要目标。
智能灌溉管理系统作为农业现代化的重要组成部分，对提高农业水资源利用效率、降低农业生产成本、促进农业可持续发展具有重要意义。
我国高度重视农业现代化建设，加大了对农业科技创新的支持力度，智能灌溉管理系统的研发与应用得到了广泛关注。
农业灌溉系统规划模型
时期3 河流2 [5.5, 8.5] [7.5, 9.5] [6.0, 8.0]
时期最 大存水 量 [39,42.0] [37,40.0] [34,38.0]
[11.0,13. 5] [5.5, 9.5]
Lingo程序
最差最好值模型程序类似，只要换数据就行。 最后结果为：
[ f ,f ] = [1582.6,1936.88](10 $)
最好最优解模型2aijtijtijtijtijtminmaxijtjtjtijtijtijtijtijtijt2gijtijt3aijtijtijtijtijtminmaxijtjtjtijtijtijtijtijtijt2gijtijt水资源分配的收益与赔偿金系数吨农场1农场2农场3收益赔偿金收益赔偿金收益赔偿金时期1195207302311234245282289223235291296时期2236240353356279284328333241251324330时期3261264389392264274340345267272361365时期1175217302311189230282289182226291296时期2182223353356191227328333170214324330时期3189242389392175224340345178233361365河流1河流2最大需水最小需水量最大存水量农场16062707222025010254045农场24045505826327028324042农场34548555621024012203540时期1时期2时期3时期最大存水河流1河流2河流1河流2河流1河流2农场145803565508545755590558539420农场290115557510125658011013
表2 河道容量、每个农场的最大最小需水量及最大存水量 最大需水 量 最小需 水量 最大存 水量
关于石河子灌区水资源优化配置模型研究
关于石河子灌区水资源优化配置模型研究摘要:针对石河子灌区地处西北干旱半干旱地区日益严重的水资源短缺与生态环境不断恶化的问题,以系统分析的思想为基础,建立了面向生态与节水的灌区水资源优化配置序列模型系统。
提出了综合考虑节水,水权,生态环境等因素的多目标多情景模拟计算方法,并以石河子灌区为例,得出了比较合理的水资源优化配置方案。
石河子灌区的应用表明,在现有的水资源情况下,随着社会经济发展,当地水资源紧缺的供需矛盾将更加严重。
2010和2030年分别为工农业及城乡生活提供的水资源量6641.5万立方m,6796.7万立方m和6657.2万立方m,缺水量则达到1944.6万平方m2800.3万平方m 4627.9万平方m。
关键词:水资源优化配置灌区规划节水生态环境用水石河子灌区石河子地处天山北麓准葛尔盆地南缘,本地区干旱少雨,水资源短缺,生态系统极其脆弱。
社会经济,生态三大效益之间的矛盾日益突出[1],灌区水资源配置优化不仅直接关系到地区水资源与土地资源的高效合理利用,而且还可能影响到石河子地区经济产业结构发展与生态环境保护等。
所以本地区水资源优化配置需要以科学的可持续发展战略为指导,通过对水资源水资源时空变化规律的科学分析,在满足最小生态环境用水量的前提下,提出不同的工农业用水部门之间的水资源合理分配方案,以及实现这些方案的各项措施,以达到本地区人与水,与经济,与生态环境及水资源与土地资源的协调发展。
当然,对石河子灌区水资源优化配置研究,即要充分利用水源水库调节功能和本地区河流流域水量协调,通过水资源优化调度调整水库进出水量的时间分布差异,提高水资源利用效率。
还要根据灌区各农牧团场渠系之间的用水需求规律,对满足最小生态环境需水量后本区域供水量进行优化分配,充分体现工农业不同用水户和灌区间渠系之间的水资源利用价值与土地利用价值,最大化的现实水资源分配的效率与公平原则。
为此,本文建立了水库水资源优化调度模型和面向生态环境的灌区内部不同用水户的优化分配模型。
2024年水稻自动灌溉控制系统设计论文
2024年水稻自动灌溉控制系统设计论文一、系统总体设计方案本设计旨在开发一种基于物联网技术的水稻自动灌溉控制系统，通过传感器采集水稻田间的环境信息，如土壤湿度、温度等，并根据这些信息智能地控制灌溉设备的开关，实现精准灌溉。
系统主要由硬件和软件两部分组成。
硬件部分包括传感器节点、控制节点和执行机构。
传感器节点负责采集环境信息，通过无线通信将数据发送至控制节点；控制节点根据接收到的数据进行分析处理，并发出相应的控制指令；执行机构根据控制指令执行灌溉操作。
软件部分包括数据处理模块、控制模块和人机交互模块，负责实现数据的处理、分析和显示，以及控制指令的生成和发送。
二、系统硬件设计传感器节点设计传感器节点是系统的感知层，负责采集水稻田间的环境信息。
本设计选用土壤湿度传感器和温度传感器作为主要的感知元件，通过模数转换电路将传感器输出的模拟信号转换为数字信号，并通过无线通信模块将数据发送至控制节点。
为了保证数据传输的可靠性和稳定性，传感器节点采用低功耗设计，采用休眠唤醒机制降低能耗。
同时，节点还具备自组织网络能力，能够自动形成稳定的通信网络，实现数据的可靠传输。
控制节点设计控制节点是系统的核心部分，负责接收传感器节点发送的数据，并进行处理和分析。
控制节点采用高性能微处理器作为核心控制器，具备强大的数据处理能力。
通过算法对接收到的数据进行处理，可以实现对水稻生长状态的实时监测和预测。
控制节点还具备无线通信功能，能够与传感器节点和执行机构进行通信。
通过发送控制指令，可以控制执行机构的动作，实现对灌溉设备的智能控制。
执行机构设计执行机构负责根据控制节点的指令执行灌溉操作。
本设计采用电磁阀作为主要的执行元件，通过控制电磁阀的开关状态来实现灌溉设备的启停。
为了保证灌溉的精准性和可靠性，执行机构还配备了流量计和压力传感器等辅助设备，用于实时监测灌溉水量和管道压力等参数。
这些数据可以反馈至控制节点，用于进一步优化灌溉策略。
农田水利学喷灌系统规划设计完整版
农田水利学喷灌系统规划设计集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]学校：云南农业大学学院：水利水电与建筑学院指导老师：教学班号：一班专业：水利水电工程学号：姓名：农田水利学课程设计课程设计目的通过对管道灌溉系统（包括喷灌，微灌或低压管道输水灌溉系统）的规划设计，了解灌溉系统设计过程及设计方法，巩固农田水利学的所学内容，提高综合应用能力和创造能力。
具体要求1、管道灌溉系统的规划布置原则，掌握灌溉系统规划设计的基本要求与设计方法；2、掌握管道灌溉工程规划设计的基本规范；3、学会收集，分析，运用有关资料和数据；4、提高独立工作能力，创造能力及综合运用专业知识解决实际问题的能力。
基本资料某实验果园，面积95亩，种植苹果树共2544株，果树株距4m，行距6m，正值盛果期。
园内有十字交叉道路，路边与第一排树的距离南北向为2m，东西向为3m。
果园由道路分割成为4小区。
详见1：2000果园规划图。
该园地面平坦，土壤为砂壤土，果园南部有一眼机井，最大供水量60m3/h，动水位距地面20m。
该地电力供应不足，每日开机时间不宜超过14h。
为了节约用水，并保证适时适量向果树供水，拟采用固定式喷灌系统。
据测定，该地苹果树耗水高峰期平均日耗水强度为6mm ／d ，灌水周期可取5～7天。
该地属半干旱气候区，灌溉季节多风，月平均风速为2.5m ／s ，且风向多变。
该地冻土层深度0.6m 。
灌溉区域如下图所示：果园平面图要求:（1）选择喷头型号和确定喷头组合形式(包括验核组合平均喷灌强度（ρ）是否小于土壤允许喷灌强度（允ρ）；（2）布置干、支管道系统(包括验核支管首、尾上的喷头工作压力差是否满足《喷灌技术规范》的要求，下称《规范》)；（3）拟定喷灌灌溉制度，计算喷头工作时间及确定系统轮灌工作制度；（4）确定干、支管管道直径，计算系统设计流量和总扬程。
(5) 水泵和动力选型。
1、喷灌选型与总体规划 喷灌工程应根据因地制宜的原则 资料收集: 1、地形：地面平坦2、土壤：砂壤土冻土层深0.6m3、作物：苹果树园林,正值盛果期4、水源：机井，果园南部井水，最大供水量为h m /603,水位距地m 20。
灌溉排涝工程设计服务中的水文模型与预测技术
灌溉排涝工程设计服务中的水文模型与预测技术灌溉排涝工程是农田灌溉和城市排涝中至关重要的环节，而在设计和规划过程中，使用水文模型和预测技术是必不可少的工具。
水文模型和预测技术可以帮助工程师和规划人员更好地理解水文过程，预测洪水和干旱等极端水文事件，从而提供有效的工程设计和规划方案。
水文模型是一种用来模拟和描述水文过程的数学模型。
它通过对气象、地形、土壤和植被等因素的输入，计算出流量、河道水位和水质等水文要素的变化。
在灌溉排涝工程设计中，水文模型可以帮助工程师预测排水系统的水动力行为、排涝能力和改造效果，从而指导设计和规划决策。
一种常用的水文模型是土壤水分平衡模型。
这种模型基于土壤水分平衡方程，考虑降水、蒸发腾发、渗透等因素，通过对土壤水分变化的模拟和预测，为灌溉系统的设计提供依据。
通过合理地确定土壤水分敏感系数、作物水分需求和降水变化等参数，可以有效地模拟土壤水分平衡过程，提供科学依据和建议。
另一种常用的水文模型是水动力模型。
水动力模型是用来模拟流体在河道和水库等水体中的运动和变化的数学模型。
在灌溉排涝工程设计中，水动力模型可以用来模拟洪水过程、计算洪水峰值流量和推算洪水平面。
这些模拟结果可以帮助工程师评估排涝系统的抗洪能力，合理规划和设计工程设施，确保工程的可靠性和安全性。
除了水文模型，预测技术也在灌溉排涝工程设计中有着重要的应用。
预测技术可以为工程师提供关键的气象和水文信息，帮助其更好地预测和应对极端水文事件。
例如，气象预测可以帮助工程师及时了解降水情况，从而调整灌溉和排涝方案。
而流量预测可以帮助工程师预测河道的水动力行为，从而调整工程设施的规模和尺寸。
在预测技术中，遥感技术是一种重要的手段。
遥感技术可以通过对地表的观测和监测，获取大范围和高时空分辨率的气象和水文数据。
这些数据可以用来建立水文模型和预测模型，提供科学依据和预报结果。
例如，遥感技术可以用来监测植被的变化和生长状况，进而预测土壤含水量和蒸发腾发量。
水资源利用的经济优化模型
水资源利用的经济优化模型水资源是人类生存和发展的重要基础，而水资源利用的经济优化模型是实现可持续发展的关键。
本文将探讨水资源利用的经济优化模型，并分析其在实践中的应用和挑战。
一、水资源利用的经济优化模型的基本原理水资源利用的经济优化模型是指通过建立数学模型，综合考虑水资源供需关系、水资源利用效率、经济发展需求等因素，以最大化经济效益为目标，实现水资源的合理配置和利用。
该模型基于供需平衡理论和经济效益最大化原则，通过优化决策，提高水资源利用效率，减少浪费，从而实现经济和环境的双赢。
二、水资源利用的经济优化模型的应用案例1. 农业水资源利用的经济优化模型农业是水资源利用的主要领域之一，而农业水资源的合理利用对于粮食安全和农民收入增长至关重要。
通过建立农业水资源利用的经济优化模型，可以实现农田灌溉水量的精确控制和灌溉方式的优化选择，从而提高农业水资源利用效率。
例如，可以通过灌溉技术改进、农田排水系统的优化等手段，减少农田水分蒸发和淋溶损失，提高灌溉水利用效率，降低农业生产成本。
2. 工业用水资源利用的经济优化模型工业生产对水资源的需求量大，而工业用水的高效利用对于提高产业竞争力和减少环境污染具有重要意义。
通过建立工业用水资源利用的经济优化模型，可以实现工业用水的合理配置和利用。
例如，可以通过优化生产工艺、改进设备技术、提高水循环利用率等手段，减少工业用水量，降低水资源成本，提高经济效益。
3. 城市供水资源利用的经济优化模型城市供水是保障城市居民生活和经济发展的重要基础设施，而城市供水的经济效益和水资源利用效率对于城市可持续发展至关重要。
通过建立城市供水资源利用的经济优化模型，可以实现供水管网的优化规划、供水量的合理调控和水价的动态调整等。
例如，可以通过建立供水管网模型，优化管网布局和管径选择，减少管网漏损和压力损失，提高供水效率，降低供水成本。
三、水资源利用的经济优化模型的挑战和展望尽管水资源利用的经济优化模型在实践中取得了一定的成果，但仍面临一些挑战。
农业科技行业智能灌溉系统设计方案
农业科技行业智能灌溉系统设计方案第1章项目背景与概述 (3)1.1 农业灌溉现状分析 (3)1.2 智能灌溉系统的必要性 (4)1.3 项目目标与意义 (4)第2章智能灌溉系统技术原理 (4)2.1 灌溉基本原理 (4)2.2 智能控制技术 (5)2.3 传感器技术 (5)2.4 数据分析与处理 (5)第3章系统需求分析 (6)3.1 功能需求 (6)3.1.1 灌溉控制需求 (6)3.1.2 数据采集与处理需求 (6)3.1.3 系统管理需求 (6)3.2 功能需求 (6)3.2.1 实时性 (6)3.2.2 可靠性 (6)3.2.3 可扩展性 (7)3.2.4 易用性 (7)3.3 系统架构设计 (7)3.3.1 硬件架构 (7)3.3.2 软件架构 (7)3.3.3 网络架构 (7)第4章灌溉设备选型与设计 (7)4.1 灌溉设备类型与特点 (7)4.1.1 滴灌系统 (7)4.1.2 喷灌系统 (8)4.1.3 微灌系统 (8)4.2 灌溉设备选型依据 (8)4.2.1 作物类型及生长周期 (8)4.2.2 地形及水源条件 (8)4.2.3 投资预算及运行成本 (8)4.2.4 智能化管理需求 (9)4.3 灌溉设备配置方案 (9)4.3.1 滴灌系统配置 (9)4.3.2 喷灌系统配置 (9)4.3.3 微灌系统配置 (9)第5章传感器及其安装设计 (9)5.1 传感器类型与功能 (9)5.1.1 土壤湿度传感器 (9)5.1.2 土壤温度传感器 (10)5.1.4 气象传感器 (10)5.2 传感器选型依据 (10)5.2.1 测量范围 (10)5.2.2 精度 (10)5.2.3 防护等级 (10)5.2.4 通信方式 (10)5.2.5 成本 (10)5.3 传感器安装与调试 (10)5.3.1 安装 (10)5.3.2 调试 (11)第6章智能控制系统设计 (11)6.1 控制系统架构 (11)6.1.1 系统概述 (11)6.1.2 数据采集层 (11)6.1.3 控制执行层 (11)6.1.4 通信网络层 (11)6.1.5 应用管理层 (11)6.2 控制算法与策略 (11)6.2.1 灌溉决策算法 (11)6.2.2 智能优化算法 (12)6.2.3 预测控制策略 (12)6.3 控制模块设计 (12)6.3.1 土壤湿度控制模块 (12)6.3.2 气象数据控制模块 (12)6.3.3 作物生长状态控制模块 (12)6.3.4 灌溉设备控制模块 (12)6.3.5 通信模块 (12)第7章数据采集与处理 (12)7.1 数据采集方案 (12)7.1.1 传感器选型 (12)7.1.2 传感器布局 (13)7.1.3 数据采集频率 (13)7.2 数据传输与存储 (13)7.2.1 数据传输 (13)7.2.2 数据存储 (13)7.3 数据分析与决策 (14)7.3.1 数据分析 (14)7.3.2 决策支持 (14)第8章系统集成与测试 (14)8.1 系统集成方法 (14)8.1.1 硬件集成 (14)8.1.2 软件集成 (14)8.2 系统调试与优化 (15)8.2.2 软件调试 (15)8.3 系统功能评估 (15)8.3.1 评估方法 (15)8.3.2 评估指标 (15)8.3.3 评估结果 (15)第9章智能灌溉系统应用案例 (15)9.1 案例一：农田灌溉应用 (15)9.1.1 项目背景 (16)9.1.2 系统设计 (16)9.1.3 应用效果 (16)9.2 案例二：温室灌溉应用 (16)9.2.1 项目背景 (16)9.2.2 系统设计 (16)9.2.3 应用效果 (16)9.3 案例三：园林灌溉应用 (17)9.3.1 项目背景 (17)9.3.2 系统设计 (17)9.3.3 应用效果 (17)第10章经济效益与推广前景 (17)10.1 投资成本分析 (17)10.1.1 设备购置成本 (17)10.1.2 安装成本 (18)10.1.3 维护及运行成本 (18)10.2 经济效益评估 (18)10.2.1 节水效果 (18)10.2.2 提高产量和品质 (18)10.2.3 节省人工成本 (18)10.2.4 经济效益综合评估 (18)10.3 推广前景与政策建议 (18)10.3.1 推广前景 (18)10.3.2 政策建议 (19)第1章项目背景与概述1.1 农业灌溉现状分析人口增长和城镇化进程的加快，我国农业用水需求不断上升。
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−
+
最好最优解模型
m ax f
3
+
=
3 t =1
2
3 + ijt
∑∑∑B
j =1 i =1
T ijt −
3 t =1
2
3
∑∑∑C
j =1 i =1
− ijt
( T ijt − Aijt )
(2 a)
s.t.
∑A
i =1
ijt
≤ E (Q jt ) − λ0 D(Q jt ) , ∀j , t ≤
+ Tijt ≤ WDit max , ∀i, t ∑ j =1 2
假设该方案分3个时期，每个 时期跨度5年。管理者的目标是 尽量满足每个农场的需求，以实 现其利益最大化。请建立模型回 答两大问题： 1）管理者应允诺给每个农场多 少供水量； 2）每个农场实际得到的供水量 是多少。 注意：实际供水量不一定等于允 诺供水量 。
f± Bijt
符号说明
目标函数
对大多数规划问题来讲，目标是在一系 列约束条件下使系统利润最大化或成本最小 化。本问题中，虽然可能存在罚金，但获利 是首要的。因此，本问题的目标函数是最大 化系统收益
t =1 j =1 3 2 3 2
(Tijt − Aijt ) ≤ Gt± , ∀t ∑∑
i =1 j =1
5.非负限制
0 ≤ Aijt ≤ Tijt , ∀i, j , t
两条河流的可利用水量不一定充裕，而 且它不是一个确定值，这里我们视其为随机 变量，可从往年的统计数据中得到其概率分 布。其它参数视为区间数，因为其分布区间 较其概率分布更易获得。 用不确定参数处理方法可将上模型转化 为两个子模型。
相关数据
农场1 收益 河 流 1 河 流 2 赔偿金
λ0 = 0.9
E (Q1t ) = 21.9 (106 吨） E (Q2t ) = 14.9 (106 吨） D(Q1t ) = D(Q2t ) = 1
表1 水资源分配的收益与赔偿金系数（$/吨）
农场2 收益 赔偿金 收益 农场3 赔偿金
时期1 [19.5, 20.7] [30.2, 31.1] [23.4, 24.5] [28.2, 28.9] [22.3, 23.5] [29.1, 29.6] 时期2 [23.6, 24.0] [35.3, 35.6] [27.9, 28.4] [32.8, 33.3] [24.1, 25.1] [32.4, 33.0] 时期3 [26.1, 26.4] [38.9, 39.2] [26.4, 27.4] [34.0, 34.5] [26.7, 27.2] [36.1, 36.5] 时期1 [17.5, 21.7] [30.2, 31.1] [18.9, 23.0] [28.2, 28.9] [18.2, 22.6] [29.1, 29.6] 时期2 [18.2, 22.3] [35.3, 35.6] [19.1, 22.7] [32.8, 33.3] [17.0, 21.4] [32.4, 33.0] 时期3 [18.9, 24.2] [38.9, 39.2] [17.5, 22.4] [34.0, 34.5] [17.8, 23.3] [36.1, 36.5]
max f
±
=
3
2
3
Hale Waihona Puke ∑∑∑t =1 j = 1 i = 1 3 2 3
± Bijt Tijt
± − ∑ ∑ ∑ C ijt (Tijt − Aijt ) t = 1 j = 1 i =1
约束条件
1.水量限制
分配给每个农场的水量和应不大于两条河流 的可利用水量。
3
∑A
i =1
ijt
≤ Q jt , ∀j , t
最差最优解模型
+ max f = ∑∑∑ B T − ∑∑∑ Cijt (Tijt − Aijt ) t =1 j =1 i =1 t =1 j =1 i =1
3
−
3
2
3
− ijt ijt
3
2
3
(3a)
(3b) (3c) (3d) (3e) (3f) (2g)
s.t.
∑A
i =1
ijt
≤ E (Q jt ) − λ0 D(Q jt ) , ∀j , t ≤
表3 允诺供水量区间及每个时期的最大存水量
时期2 时期1 河流1 农场1 农场2 农场3 [4.5, 8.0] [9.0,11.5] [4.5, 8.5] 河流2 [3.5, 6.5] [5.5,7.5] [4.0, 6.0] 河流1 [5.0, 8.5] [10,12.5] [5.0, 9.0] 河流2 [4.5, 7.5] [6.5, 8.0] [5.0, 7.0] 河流1 [5.5, 9.0]
2.水资源分配限制
分配给每个农场的水量应限制在一个适当的 范围内，即每个农场的最大和最小需求量。
WD
± it min
≤
2
∑T
j =1
ijt
≤ WD
± it max
, ∀i, t
3.河道流量限制
河流到农场的河道流量是有限的。
Aijt ≤ F , ∀i, j , t
± ijt
4.农场存储量限制
(Tijt − Aijt ) ≤ H i± , ∀i ∑∑
表2 河道容量、每个农场的最大最小需水量及最大存水量 最大需水 量 最小需 水量 最大存 水量
河流1 农场1 [6.0, 6.2] 农场2 [4.0, 4.5] 农场3 [4.5, 4.8]
河流2
[7.0, 7.2] [22.0, 25.0] [1.0, 2.5] [40, 45]
吨)
[5.0, 5.8] [26.3, 27.0] [2.8, 3.2] [40, 42] [5.5, 5.6] [21.0, 24.0] [1.2, 2.0] [35, 40]
(2b) (2c) (2d) (2e) (2f) (2g)
WD
− it min
+ Aijt ≤ Fijt , ∀i, j , t
(Tijt − Aijt ) ≤ H i+ , ∀i ∑∑
t =1 j =1 3 2
3
2
(Tijt − Aijt ) ≤ Gt+ , ∀t ∑∑
i =1 j =1
0 ≤ Aijt ≤ Tijt , ∀i, j , t
2
WD
+ it min
∑T
j =1
ijt
− ≤ WDit max , ∀i, t
− Aijt ≤ Fijt , ∀i, j , t 3 2 ijt
∑∑ (T
t =1 j =1 3 2
− Aijt ) ≤ H i− , ∀i − Aijt ) ≤ Gt− , ∀t
∑∑ (T
i =1 j =1
ijt
0 ≤ Aijt ≤ Tijt , ∀i, j , t
农业灌溉系统的规划模型
阳彩霞 2011年8月14日
假设管理者需为某个农业灌溉系 统制定一个长期的最佳水资源分配策 略，负责把两条河流的水资源分配给 当地的三个农场。管理者事先需允诺 给每个农场一定的供水量，使农场能 确定其种植计划。虽然管理者能从水 供应中获利，但如果由于某种不可抗 力的因素（如干旱）实现不了其事先 允诺的供水量，需对水量缺口部分付 给农场赔偿金。
吨)
时期3 河流2 [5.5, 8.5] [7.5, 9.5] [6.0, 8.0]
时期最 大存水 量 [39,42.0] [37,40.0] [34,38.0]
[11.0,13. 5] [5.5, 9.5]
Lingo程序
最差最好值模型程序类似，只要换数据就行。 最后结果为：
[ f ,f ] = [1582.6,1936.88](10 $)