[发明专利]一种非充分灌溉条件下的灌区作物灌溉水量优化分配方法

权利要求书

1.一种非充分灌溉条件下的灌区作物灌溉水量优化分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、以各个作物的相对产量最大和总灌水量最小为目标函数，建立灌溉水量在不同作物各个生育期内灌水量最优分配的第一层模型；

步骤2、以灌区总收益最大为目标函数，以灌区可用灌溉水总量为约束条件，建立灌溉水资源在不同作物之间合理分配的第二层模型；

步骤3、通过遗传算法求解步骤1中得到的第一层模型和步骤2中得到的第二层模型得到灌区的最大总收益及相应的各作物灌水量。

2.如权利要求1所述的一种非充分灌溉条件下的灌区作物灌溉水量优化分配方法，其特征在于，所述步骤1中建立的第一层模型目标函数为：

式中：F₁—作物的相对产量，％；F₂—作物全生育期单位面积的灌水总量，m³/hm²；Y—作物的实际产量，kg/hm²；Y_m—作物的丰产产量，kg/hm²；ET_i—作物各个生育期的实际腾发量，m³/hm²；ET_mi—作物丰产时对应的潜在腾发量，m³/hm²；m_i—某一作物历次的灌水定额，m³/hm²；λ_i—作物各个阶段的水分敏感因子；

第一层模型的约束条件

a.土壤含水量约束：

θ_wp≤θ_i≤θ_f

式中：θ_i—i阶段的含水率；θ_wp、θ_f—凋萎系数及田间持水率，以百分数计；

b.决策约束：

ET_min,i≤ET_i≤ET_max,i

式中：m_i—某一作物历次的灌水定额，m³/hm²；M—某一作物全生育期单位面积总可供水量，m³/hm²；ET_min,i、ET_max,i—各生育阶段最大、最小腾发量，m³/hm²；

基于水量平衡原理的状态转移方程

W_i+1＝W_i+P_i+K_i+m_i-ET_i-S_i

式中：W_i、W_i+1—第i阶段始末土壤水分调节层储水量，m³/hm²；P_i—第i阶段的有效降雨量，m³/hm²；K_i、S_i—第i阶段地下水补给量及深层渗漏量，m³/hm²；

将上式进行移项处理得：

ET_i＝W_i-W_i+1+P_i+K_i+m_i-S_i＝D_i+P_i+K_i+m_i-S_i

上式中，D_i为某一阶段的土壤可利用水量，采用下式计算；

初始条件

考虑到土壤水分变化的连续性，假定前一阶段末的土壤含水状态与后一阶段初的土壤含水状态相同，且某一阶段的土壤可利用水量采用下式计算：

D_i＝100H_iγ(θ_i-θ_WP)

式中：H_i—计划湿润层深度，m；γ—土壤干容重，g/cm³。