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基于湿地和生态沟处理的稻田排水水质模拟 总被引：3，自引：3，他引：0
由于化肥、农药的过量施用,加之传统的淹灌稻田排水量大,导致随稻田排水流失的污染物量大,加剧了农田面源污染,因此,在农田排水的设计中不仅要控制涝渍危害,也要控制排水中的水质。【目的】减轻农田排水对下游及承泄区造成的污染。【方法】以湖北省襄阳老河口市仙人渡镇的新增粮食生产能力项目区为对象,以生态排水沟和人工湿地作为稻田排水水质处理的手段,以总氮作为排水水质控制指标,建立了生态排水沟和人工湿地的水质模拟模型,选定不同的生态沟和人工湿地的组合方案进行了水质模拟。【结果】采用生态沟和人工湿地共同作用的排水系统在满足传统除涝排渍要求的条件下,可以有效地削减稻田排水中的总氮;人工湿地布置在干沟出口时的水质净化效果最好。采用"等效替代法"计算了生态沟和现有湿地、新建人工湿地对水质净化效果的等效性,结果表明,就处理水质的效果而言,当水平投影面积相同时,干沟出口的湿地效果最好,其次是与排水沟相连的现有湿地,最后是排水沟,三者的面积等效比为1∶8.4∶938.5;优选方案中生态沟、现有湿地和新建人工湿地对水质净化的贡献率分别为2.9%、30.3%和66.8%。生态排水沟的纵坡、糙率在设计范围内(坡度在1/2 000~1/5 000之间、糙率在0.025~0.04之间)变化时,对于水质处理效果几乎没有影响。【结论】考虑单一净化水质的目标时,将现有湿地改造为耕地,同时在排水系统出口处新建人工湿地更节约土地。 相似文献
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稻麦轮作区高标准农田建设中,通过加深排水沟提高麦作期农田排水降渍能力的同时,加大稻作期农田排水输出,不仅降低了水资源利用效率,而且加重了接纳水体的污染。本文基于江苏省扬州市沿运灌区稻麦轮作农田排水水文水质过程的监测结果,利用田间水文模型（DRAINMOD）模拟了长序列气象条件下,灌区提高农田降渍能力对稻田排水、氮素流失及灌溉需求的负面影响以及控制排水措施的积极效果。结果表明,在节水灌溉模式下,研究区排水沟深度由现状的60cm加深至120cm,排水间距由120m加密至20m时,稻作期排水量与总氮（TN）输出负荷增加9.0%～22.2%、氨氮（NH3N）输出负荷增加4.0%～16.8%、灌溉用水量增加9.6%～23.4%。若结合田间管理要求,实施控制排水则可有效缓解提高农田降渍能力造成的负面影响;当排水沟深为120cm,间距为120～20m时,稻作期控制排水可使排水量和TN输出负荷减少19.3%～35.3%、NH3N输出负荷减少7.6%～27.2%、灌溉用水量减少22.9%～40.0%。由于控制排水降低了地下排水梯度,相较于传统排水,农沟从60cm加深至120cm时,地下排水平均占比降至50.7%,灌溉用水量相应减少。综上,稻麦轮作农田控制排水具有显著的节水减排作用,可有效降低高标准农田建设中提高降渍能力所产生的负面影响。研究成果可为稻麦轮作区高标准农田建设与水环境保护提供理论依据与技术支撑。 相似文献
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平原圩区排水干河以下存在众多圩垸，其中大量低洼圩垸内部涝水不能自排入干河，需靠二级泵站抽排。文章针对这类圩区特点，建立了包括排水沟网布置、沟道断面尺寸、湖泊和二级泵站规模的数学模拟模型，并提出了模型试验和多目标决策的方案优选方法。实例研究表明，模型仿真性能好，具有可操作性。 相似文献
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平原圩区水干河以下存在众我圩垸，其中大量低洼圩垸内部涝水不能自排入干河，需靠二级泵站抽排。文章针对这类圩区特点，建立了包括排水沟网布置、沟断面尺寸、湖泊和二级泵站规模的数字模拟模型，并提高了模型试验和多目标决策的方案优选方法，实例研究表明，模型仿真性能好，具有可操作性。 相似文献
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《中国农村水利水电》2019,(1)
水文模型校准经验表明,单一目标函数不足以准确预报观测数据的所有特征。为解决这一问题定义多个目标函数用于度量系统模拟的不同方面,并根据多标准优化确定pareto非支配最优解。提出高效的MOSCEM-UA算法能够解决水文模型的多目标优化问题,MOSCEM是对SCE-UA全局优化算法的一种改进,它使用pareto非劣解概念而不是直接对单目标函数评估,pareto解集将最初的点群发展为一组解决源方案的稳定分布。通过对流域场次洪水的模拟,进行单目标与多目标模拟方案对比,从而选出较优的多目标优化的模型参数。结果表明,采用多目标最优非劣解准则选取最优解使筛选结果更具准确性和可靠性,为水文模型参数优化率定提供了较为综合的方法。 相似文献
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《中国农村水利水电》2019,(12)
为研究明沟水位控制闸-过水堰系统对于稻田排水中氮素的去除效果与作用机制,依据水稻黄熟期排水后的观测数据,分析了水位控制闸-过水堰系统作用下农沟水体氮素变化过程,研究了系统对于氮素的去除机制。结果表明,水位控制闸-过水堰系统对稻田排水氮素的去除率达到58.20%,环境效应显著。有机氮是黄熟期农沟水体氮素的主要存在形式,水位控制闸-过水堰系统主要通过去除有机氮大幅降低了农沟水体氮素浓度。农沟水体中有机氮占总氮的平均占比为78.14%,系统对于农沟排水中无机氮的去除率为11.89%,明显低于总氮及有机氮的去除率。排水沟控制排水技术对于氮素的去除是系统净化能力的主要贡献者。水位控制闸对于农沟排水中氮素的去除率为46.24%,远大于过水堰的去除率8.19%。研究提出的排水沟水位控制闸-过水堰系统可用于构建生态沟渠,实现稻作区面源污染的过程控制。 相似文献
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《灌溉排水学报》2021,40(7)
【目的】研究河套灌区葵花种植区暗管排水条件下农田土壤水分变化状态,探求当地适宜的农田排水暗管布置和控制排水方案。【方法】基于2018—2020年田间试验数据,对RZWQM2模型进行率定和验证,并利用该模型对不同排水暗管布置方案(同一间距不同埋深和同一埋深不同间距)和控制排水方案(不同时期不同排水口深度)下的土壤水分运移和作物生长情况进行数值模拟。【结果】(1)模型率定和验证阶段,砂土层土壤含水率RMSE为0.049～0.065 cm3/cm3,其余土层土壤含水率RMSE为0.012～0.037 cm3/cm3,累计排水量和产量MRE分别在5.88%和3.40%以下,地下水位、1 m土层土壤储水量和叶面积指数R2分别在0.798、0.817和0.912以上;(2)以现有排水暗管埋深1.5 m、间距45 m为基础,模拟得到采用埋深1.4 m、间距45 m的布置方案其地下水位抬高5.2 cm、排水量减少40.0%、增产85.3 kg/hm2;(3)采用雨季1.5 m、非雨季1.2 m排水口深度的控制排水方案,地下水位抬高2.2 cm、排水量减少46.0%、增产66.4 kg/hm2。【结论】RZWQM2模型能较好模拟排水条件下葵花种植区农田土壤水分变化,研究区推荐采用1.4 m埋深、45 m间距的排水暗管布置方案,在现有布置下雨季1.5 m、非雨季1.2 m的控制排水方案较为合适。 相似文献
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基于多目标遗传算法的南水北调东线工程湖泊群优化调度研究 总被引：1，自引：0，他引：1
结合南水北调东线工程的自身特点,构建包含缺水量最小与抽水量最小2个目标的多目标优化调度模型,并将一种基于NSGA-Ⅱ算法的多目标优化技术应用于模型求解,得到问题的Pareto最优解集,最后采用基于组合权重的多属性决策方法对生成的非劣方案集进行评价,从而获得南水北调东线工程湖泊群系统的最优水量调配方案。结果表明,对比常规调度,该方法能有效降低系统总缺水量及工作能耗,使系统水资源得到更为科学合理的配置,具有很好的应用价值,为南水北调东线工程的运行管理及未来实时优化调度提供了新的思路。 相似文献
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水电站水库群多目标联合调度涉及不确定性因素众多,寻求风险可接受水平下的最佳调度方案存在诸多困难。一方面对梯级水电站水库群联合调度过程中产生的各类风险进行综合分析,并在此基础上构建联合调度风险评价指标体系及多目标风险决策模型,另一方面基于熵权法确定权重的思想确定多个风险评价指标的权重,并采用逼近于理想解（TOPSIS）的方法对模型的非劣解集方案进行优选排序,以获得最佳调度方案。溪洛渡-三峡梯级水库群联合调度的实例应用结果表明,所建模型与方法能兼顾各个调度部门的效益与风险,并为管理人员的调度决策提供一定的技术支撑。 相似文献
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农田排水系统分布特征对水质净化效果的影响研究 总被引：1，自引：1，他引：0
《灌溉排水学报》2019,(4)
【目的】分析不同排水沟塘系统分布特点对农田排水污染物去除能力的影响。【方法】分别选择陕西省富平县卤泊滩和江苏省扬州市江都区为研究区,通过理论计算,比较了2种不同分布但农田面积比接近的排水沟塘系统的水质净化能力。【结果】①位于南方的江都研究区"小沟多塘"排水系统对于污染物的去除率比卤泊滩地区"大沟无塘"高出7%～36%;②在卤泊滩研究区,污染物降解的主要场所为排水农沟,而在江都研究区,则是面积较大的支沟和池塘;③2个研究区不同类型沟塘对污染物的去除效率都与其面积呈现良好的相关性。【结论】分布特征决定了沟塘水系的水力联系,"小沟多塘"类型分布的排水系统更有利于污染物的降解。 相似文献
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基于灵敏度分析的木薯收获机机架结构优化设计 总被引：5，自引：0，他引：5
为了提高木薯收获机的工作性能,对其机架结构进行了多目标优化设计。在CAD/CAE协同设计平台下,对木薯收获机的机架进行静力学有限元分析和灵敏度分析,建立了多目标优化设计模型,求解后得到了6组非劣解。在所得6组优化设计方案和原方案中,采用模糊物元法和熵权法进行优选,获得了最佳机架结构设计方案。优化设计前、后的对比分析表明,机架质量减小4.29%情况下,最大变形减小27.04%,从而证明所提出的基于灵敏度分析的机架结构多目标优化设计方法是合理可行的。 相似文献
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基于pareto front的多目标遗传算法在灌区水资源配置中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
为了解决灌区非充分灌溉时,灌区作物产量最高与供水部门收益最大之间的矛盾,建立了灌区一次灌水水资源配置的多目标优化数学模型.该模型目标函数之一为高度非线性的,为了克服传统方法在求解非线性多目标优化问题时容易陷入局部最优点的缺点,引入了基于Pareto front的多目标遗传算法来解该模型.实例应用表明,基于Pareto front的多目标遗传算法可以快速求解灌区多目标优化问题,并为之提供非劣集,以便决策者参考. 相似文献
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鄱阳湖水资源优化配置问题是一个多目标优化问题。将Pareto支配关系、精英保留策略、约束主导原理引入到多目标粒子群算法中。针对粒子群算法的容易陷入局部极小值、早熟等缺点,采用了线性变换惯性系数提高搜索的速度和性能,引入遗传算法的变异思想、混沌优化思想避免了陷入局部极小值。应用改进的多目标粒子群算法对鄱阳湖环湖区的水资源优化配置模型进行了求解,得出了一组非劣解集。采用模糊近似理想点法对非劣解进行了评价,得出了鄱阳湖环湖区2030年水资源配置的最佳方案。 相似文献
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为协调渠井结合灌区灌溉经济效益、灌溉用水效率、作物缺水、地下水可持续利用和渠系配水公平度5个目标,确定各作物合理的灌溉用水量与适宜的渠井用水比例。采用基于Python开发的MODFLOW模块FloPy构建地下水数值模拟模型,在此基础上采用优化框架Pymoo中的NSGA-Ⅲ算法构建了紧密耦合的灌区多目标水资源优化配置模拟优化模型,获得了一个假想渠井结合灌区的多目标水资源优化配置方案。结果表明：与57个非劣解集的平均值相比,经济效益最优方案,经济效益高1.10%;地下水可持续利用方案中地下水平均累计降深低4.52%;作物缺水量最小方案中缺水量低14.25%;配水公平度最高方案中公平度高32.84%;用水效率最高的方案中用水效率高19.72%;采用博尔达计数规则优选出的最优方案中,经济效益高0.14%,地下水平均累计降深低4.49%,缺水量低0.15%,用水效率高16.90%,但用水公平度低52.2%。基于模拟优化模型通过调整渠井用水比例和灌溉水量来进行渠井结合灌区多目标水资源优化配置,并采用博尔达计数规则确定最优配置方案,可为灌区地表水地下水可持续安全高效利用,地下水取水总量和地下水水位双... 相似文献
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《中国农村水利水电》2016,(11)
风险决策是风险分析的最终目的,构建风险决策模型计算风险效益与风险损失有助于进一步认识风险。建立了水库汛限水位调整多目标风险决策模型,目标函数包括大坝安全风险率最小和综合风险效益最大,提出了大坝安全风险率、风险效益与风险损失的计算方法,并通过约束法对模型进行求解得到非劣解集,通过比较得到最佳均衡解,以江苏省连云港市石梁河水库为例进行了研究。结果表明水库汛限水位控制在24.9 m时方案最优,水库对应增蓄水量8 233万m3,综合风险效益为1 754.1万元,相应的风险率为0.064 1,水库的洪水资源利用效益得到了显著的提高。 相似文献
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模拟技术与多目标决策在平原湖区水资源优化调度中的应用 总被引：4，自引：0，他引：4
以微山湖、骆马湖水资源系统为例，应用系统分析中的模拟技术建立模拟模型。为充分利用各时段的提水能力，减少因提水能力限制而造成的系统缺水量，根据微山湖、骆马湖历史序列和生成序列，推求两湖在系统提水能力允许下的抽蓄保供线，计算各运行方案的系统响应值，生成非劣解集。根据系统目标重要性的优先次序，并考虑地区的经济基础及国民经济发展要求，确定最优解。 相似文献
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混合高阶傅里叶非圆齿轮驱动的差速泵多目标参数优化 总被引：2，自引：0，他引：2
混合高阶傅里叶非圆齿轮驱动的差速泵,排量、脉动率和齿轮不根切最大模数等性能指标影响因素复杂,为了方便快捷地获得最佳参数,建立混合高阶非圆齿轮阶数与差速泵叶片参数的基本关系和混合高阶傅里叶非圆齿轮传动数学模型;建立了排量、脉动率和不根切最大模数的子目标函数,使用功效系数法建立差速泵性能的多目标评价函数,采用遗传算法求解多目标函数,得到相同泵腔尺寸下具有最大排量和最小脉动率的满足不根切最大模数大于1.5的混合高阶傅里叶非圆齿轮阶数比和节曲线参数非劣解,优化后的差速泵最小脉动率为22.04%,排量为3 870.44 m L,相比已有文献,脉动率降低11.3%,排量增加3%。 相似文献
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模拟技术与多目标决策在平原湖区水资源优化高度中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
以微山湖、骆马湖水资源系统为例，应用系统分析中的模拟技术建立模拟模型。为充分利用各时段的提水能力，减少因提水能力限制而造成的系统缺水量，根据微微山湖、骆马湖历史序列和生成序列，推求两湖在系统提不能力允许下的抽蓄保供线，计算各运行方案的系统响应值，自下而上非劣解集。根据系统目标重要性的优先次序，并考虑地区的基础及国民经济发展要求，确定最优解。 相似文献