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东北农业大学学报2025年第03期:应用系统动力学对寒地灌区水循环过程仿真与高效灌溉调控

来源:期刊VIP网 时间:


作者:胡坤;王丽红;杨爱峥;张平安;李茉;

单位:东北农业大学水利与土木工程学院;黑龙江省智慧水网重点实验室(东北农业大学);

摘要:寒区特有的冻融水循环增加了农业灌溉管理的复杂性,揭示这一过程并制定科学灌溉策略对于实现高效、可持续灌溉至关重要。研究提出基于系统动力学(SD)的稳产节水提效协同的寒地灌区灌溉用水调控模型,通过SD模型细化寒区稻田融化期和水稻生育期水循环过程,建立融化期与生育期的水力连接关系,为精准灌排提供理论依据。模型在SD框架下耦合环境环策综合气候(EPIC)模型和冠层光能利用率(RUE)模型,采用NSGA-Ⅲ多目标优化方法,以最大化产量和冠层光能利用率为优化目标,动态调配水资源。在黑龙江省的长岗灌区实地应用,验证模型的有效性和可行性。结果表明:通过模拟融雪水对土壤含水量的补给作用,泡田期灌溉定额从2 250 m~3·hm~(-2)降至1 512 m~3·hm~(-2),节水32.8%;水稻生育期灌溉净定额为3 781.9 m~3·hm~(-2),节水21.2%,保证水稻产量的同时提升冠层光能利用率13.1%。模型通过制定随气象和土壤水分变化的动态稻田灌溉配水方案,显著减少灌区用水量,保证水稻产量和冠层光能利用率,实现节水、稳产、提效。

关键词:灌溉调控;;灌区水循环;;多目标优化;;节水增产提效;;系统动力学

基金资助:国家自然科学基金项目(52479035);; 黑龙江省重点研发计划项目(GA23B012)