BP神经网络的春小麦作物水模型的初步研究

用内蒙古河套灌区春小麦非充分灌溉试验资料 ,建立了 BP神经网络的春小麦作物水模型。经模拟分析认为该模型能正确表达春小麦的产量与水分的关系并有某些独特的优点。与当地拟合效果较好的Minhas模型的比较表明 ,二个模型所表达的春小麦各生育阶段对水分的敏感性一致 ,产量预测结果接近。初步说明

TOPSIS模型对农田土地平整方式的综合评价

采用TOPSIS模型,对不同规格的样本田块以内蒙古河套灌区2种常见的平地方式（激光平地和传统方式平地）进行综合评价.首先,在2011—2013年间进行样本的选取及数据的收集工作,并确定评价指标;其次,对各评价指标进行试验及计算,构建评价指标体系;然后,采用TOPSIS模型对评价指标体系进行综合评价;最终得到适用于各样本条件下的优选方案,并结合内蒙古河套灌区实情进行分析.结果表明,田块规格在1 100 m^2以下时,宜选用传统方式进行田块土地平整;田块规格在2 000 m^2以上时激光平地的效果要远优于传统方式;当田块规格在1 100-2 000 m^2时,2种平地方式差异并不大.不过,综合分析激光控制平地更优于传统平地.目前,内蒙古河套灌区多以畦灌为主,田块面积较小,一般为1 000-1 330 m^2,局部地区在670 m^2以下,这既限制了当地大面积推广激光控制平地技术,又限制了当地农业经济的发展.

土壤水盐空间变异尺度效应的研究

水文学和土壤学中的尺度问题是目前水土科学研究的前沿课题之一。该文利用空间信息科学——地质统计学、根据设计的各种田间网格,在一维和二维(平面)空间中初步研究了黄河河套平原长胜试验区中小尺度的土壤水分和盐分随采样尺度所表现出的空间变异(结构性)的某些规律,表明采样尺度的划分和选取与水分和盐分的空间变异性大小有密切关系,尺度效应的研究对于指导农业技术研究中野外采样系统设计、节省外业调查的工作量及科学地进行内业计算、评估和揭示农业工程中具有地学特征的区域性自然规律有重要作用。

内蒙古河套灌区节水灌溉工程实施后地下水变化的BP模型预测

根据黄河河套灌区多年的水文、气象和地下水资料 ,应用不同的 A NN— BP网络模型对灌区年、月地下水埋深的变化进行了模拟 ,预测了黄河河套灌区节水工程实施后未来灌区年平均地下水位下降的情况 ,从预测结果可以看出 ,河套灌区节水工程实施后灌区平均地下水位预计下降 0 .5 m左右。此外对 BP模型的结构设计中隐含层数、隐含单元数和学习速率的合理确定作了具体分析 ,提出了学习速率取值范围 lr =0 .0 1～ 0 .1,为河套灌区节水工程改造规划、设计和管理决策及 BP模型的应用提供了参考依据。

内蒙古地区ET_0时空变化与相关分析

该文根据内蒙古135个站点,30年气象资料,利用Penman—Monteith公式计算得参考作物腾发量(ET0)。在此基础上,对ET0在我国北方干旱寒冷区时空上变化进行了分析,同时就ET0与4项主要气象因子(温度T、湿度RH、风速U、日照时数N)的关系进行了分区分月的分析,提出了适合我国北方干旱寒冷地区不同条件下的ET0计算模型。

地下水文预测中BP网络的模型结构及算法探讨

本文探讨了人工神经网络中不同BP网络结构和算法在区域地下水文预测中的应用,实例比较了不同层次结构、学习速率、隐层单元数及不同算法等对收敛效果、模拟预报结果的影响。提出了一些BP模型的设计应用技术,即学习速率的取值范围与BP网络层数有一定关系,层数多,稳定区间较小,一般学习速率取值为0 01～0 1。快速BP算法从训练速度,收敛精度等方面均优于普通BP算法,可作为改进BP算法之一。在此基础上根据黄河河套灌区多年的水文、气象和地下水信息,对灌区多年的年地下水埋深变化进行了模拟,预测了河套灌区节水工程实施后未来灌区地下水位下降的趋势,为大型灌区节水工程改造与BP模型在区域地下水文中的应用提供了参考。

PAM对河套灌区盐渍土物理性状及水分蒸发影响的初步研究

通过室内试验,采用混合拌施的方法研究聚丙烯酰胺(PAM)对河套灌区非盐渍土、轻度及中度盐渍土基本物理性状及水分蒸发的影响,并评估轻度及中度盐渍土施用PAM在改善土壤物理性状及抑制土壤水分蒸发方面的作用效果。结果表明,经PAM处理后3种土的团聚体含量均高于对照并且随PAM浓度的加大其含量也呈上升趋势。同时,混施PAM后有效降低了3种土的容重,增大了孔隙度及毛管孔隙度,减少了3种土的水分蒸发,但并不是添加PAM的浓度越大越好。结果同时表明土壤中盐分的存在及含量会影响PAM对土壤物理性状及水分蒸发的作用效应。适量的盐分可以促进PAM与土壤颗粒的吸附行为,从而增强PAM对土壤的作用效应,但若盐分含量过多,则有可能削弱这种效果。

稳定流条件下曹妃甸地区吹填土脱盐过程

使用吹填土进行围海造地是当前拓展沿海地区土地空间的主要方法。该研究在室内土柱模拟试验基础上,分析了曹妃甸围海造陆地区吹填土在固定水头条件下淋洗脱盐过程的技术指标,得出了吹填土的淋洗用水量、脱盐时间等参数,同时探讨了研究区域内土壤在淋洗脱盐时的盐分运移规律、脱盐碱化等问题。该研究可为直接利用吹填土进行生态建设、园林绿化等方面提供参考。

参考作物潜在蒸散量的人工神经网络模型研究

根据河套灌区多年气象资料和Penman—Monteith法计算得到的参考作物蒸散量(ET0),对影响ET0的主要气象因子进行了回归分析,并比较了以4因子(平均气温、净辐射、相对湿度、2m处风速)和3因子(平均气温、净辐射、相对湿度)为输入向量,由Penman—Monteith法计算所得ET0为输出向量的BP网络ET0预报模型。研究表明,BP网络可以用于ET0的预报计算,四因子法和三因子法均简便可行,能满足生产的需要。相比之下,四因子法的精度更高。此研究是对传统ET0计算的补充。

干旱区不同水盐处理对向日葵生理性状的影响研究

以美国油料向日葵G101为材料,研究在干旱区不同水盐处理对作物(油葵)的生理性状及产量形成的影响。结果表明:作物群体叶面积、叶片水势和产量随土壤含盐量的增加而呈下降趋势。在不同水盐处理下,轻度盐土结合(55%～65%)θfc的水分处理是适宜的。含水率在(65%～75%)θfc,含盐量在0.3%～0.5%时对油葵的生长及最终产量的形成影响不大,其叶面积指数、叶水势和产量与轻度盐土的分别相差5.90%、0.27MPa和5.92%。而含盐量超过0.5%时,高水分处理也对油葵的生长及最终产量的形成产生严重抑制,其产量是轻盐土的57.39%,低水分处理减产率达62.32%。

土壤水盐空间变异性指示克立格阈值及其与有关函数的关系

本文以内蒙古河套灌区土壤水盐空间变异性为案例,分析了指示克立格(IK)法阈值与指示概率函数和指示变异函数的关系。探讨了指示阈值的选择原则。认为从提高概率预测精度考虑,水分指示阈值应选择低于中位数的偏小阈值;盐分指示阈值应选择高于中位数的偏大阈值。通过单阈值IK法与普通克立格(OK)法、反距离加权平均法的估计效果比较,发现单阈值IK法可用于具有一定风险条件下的区域性土壤水盐空间插值,该法无需处理特异值,可直接进行估计,估值效果明显优于传统反距离加权平均法,对OK法的平滑效应也有一定改进。

土壤特性对保水剂吸水性能的影响

该文测试了保水剂与砂壤土、壤砂土、砂黏壤土1和砂黏壤土2四种土壤混合后的吸水倍率,研究了土壤特性对保水剂吸水性能的影响,混合时土壤为风干土,保水剂与土壤的混合比例为0.5%。结果表明:与对照相比,保水剂与土壤混合后明显降低了吸水倍率,且随着吸水时间加长,降低幅度增大。吸水10 min后,吸水倍率下降14.4%～58.0%,70 min后,下降41.8%～90.2%。研究认为:吸水初期,吸水倍率主要受土壤孔隙特性的影响,随着吸水时间的加长,土壤溶液中离子增多,对保水剂吸水倍率产生了影响。土壤溶液中离子量与黏粒含量有关,黏粒含量高,土壤溶液中离子量大,反之则小,保水剂在黏粒含量高的土壤中的吸水倍率较在黏粒含量低的土壤中低。与土壤混合还改变了保水剂的吸水规律,对照中,吸水倍率随着吸水时间加长而加大,达到最大后趋于稳定;而在土壤中,短时间内吸水倍率达到最大,随着吸水时间加长,吸水倍率逐渐下降。

基于人工智能计算技术的区域性土壤水盐环境动态监测

根据区域水环境监测与评价的要求,采用人工智能计算技术的BP神经网络模型进行二维区域性土壤水盐环境动态监测,仿真计算了河套灌区内两个实验区的区域土壤水盐动态值,绘制出水盐等值线图与三维透视图,将两年的预测成果对比分析。结果表明:隆胜实验区2002、2004两年春季耕作层土壤水分平均值稳定为21.0%,电导率平均值分别为0.35 m s/cm、0.42 m s/cm,有少量积盐。沙壕渠实验区两年春季耕作层土壤水分平均值分别为25.8%、21.8%,水分减少4%,而电导率明显增加,从0.44 m s/cm增至0.66 m s/cm,土壤耕层积盐明显,值得引起重视。由于BP神经网络技术对原始数据无参数及分布要求,不涉及特异值处理问题,可消除普通克立格法的平滑效应,具有较强的非线性拟合智能,对采样系统布置无严格要求,计算程序简单实用,是对常用地质统计学K rig ing传统预测方法的改进,有独特的优点,可应用于大面积土壤水盐动态监测工作。

低分子量聚丙烯酰胺对盐渍化土壤水动力参数的影响

通过室内模拟试验研究了低分子量聚丙烯酰胺在混合施用下对盐渍化土壤水分特征曲线、饱和导水率、水平扩散率的影响。结果表明:随着聚丙烯酰胺施用量的增加,盐渍化土壤的饱和导水率呈减小趋势且随着盐渍化程度加重减小程度逐渐减轻。土壤水吸力相同时,轻度盐渍化土壤聚丙烯酰胺施用量为0.25 g/kg时其持水能力最强,中度、重度盐渍化土壤施用聚丙烯酰胺0.5 g/kg时其持水能力最佳,聚丙烯酰胺对中度盐渍化土壤的持水能力的作用效果较好,重度盐渍化不佳。土壤含水量相同时,聚丙烯酰胺含量越高,土壤水平扩散率越小,且随着盐渍化程度的加重土壤水平扩散率减小幅度逐渐增大。

激光精细平地对畦田灌水质量的影响及节水效果分析

在田间试验基础上,利用WinSRFR3.1模型模拟方法,开展了激光精细平地技术对内蒙古河套灌区畦田秋浇灌水质量影响和节水效果研究。结果表明,实施激光精细平地后,土地平整度达1.85cm,绝对改善程度为2.28cm,相对改善程度为55.2%,土地平整状况可得到大幅度改善。激光精细平地技术可使河套灌区秋浇灌水效率提高9.4%,灌水均匀度提高8.1%,深层渗漏减少17mm,节约水量9.7%,灌水质量提高明显,节水效果显著。

条件模拟原理和技术进展及在水资源系统中的应用

在简要介绍条件模拟基本原理基础上 ,重点评述了国外 2 0世纪 90年代新的数学方法和计算技术进展及在国内外水资源系统应用的主要成果 。

基于稳健统计学的水盐空间变差函数逼近方法

将稳健统计学(RS)引入地质统计学(GS),研究土壤水盐特性空间变异。重点研究了稳健型变差函数γR(h)的逼近原理和推求方法,本方法应用在大型灌区土壤水盐时空变异性预测和监测的结果表明,对于实际数据分布不严重偏离理想分布的条件下的中小样本,可以获得分布稳健和数据稳定的γR(h)及其估计量,这对于改善变差函数的结构性和理论模型的主要参数有明显效果。

区域土壤水盐动态人工神经网络预测研究

根据黄河河套灌区多年的区域水盐监测资料 ,比较了 ANN三层、四层 BP网络不同学习速率下的收敛效果 ,拟合精度 ,应用四层 BP网络模型对灌区的年内不同时期的土壤水分、盐分的动态变化进行了模拟预测。研究表明 ,BP网络可以用于区域土壤水盐动态预测 ,方法简便可行 ,有较高的精度 ,是对传统的区域水盐动态模数值拟预测方法的补充。

保水剂粒径与不同质地土壤吸、失水特性的相关关系

通过室内模拟试验，对2种保水剂4个粒径（0．25～0．5mm，0．5～1mm，1～2mm，2～3mm）的吸、失水特性进行测定分析，同时研究2种保水剂4个粒径分别与砂壤土、壤砂土、砂粘壤土混合后吸、失水的变化特性。结果表明：①2种保水剂的4个粒径段中1～2rnm粒径的保水剂吸水量和累积蒸发量最大，不同粒径保水剂随着吸水次数的增多吸水量逐渐降低，且粒径越小下降幅度越大；②保水剂与土壤混合后吸水量减小，初次吸水时土壤含水量与保水剂粒径成反比，随着吸水次数的增多3种质地土壤在保水剂作用下土壤含水量大小顺序分别为壤砂土-砂粘壤土-砂壤土（1～2次）、砂粘壤土-壤砂土-砂壤土（3～5次）、砂粘壤土-砂壤土～壤砂土（6～8次）；③2种不同粒径保水剂的施用增加了3种质地土壤的累积蒸发量，壤砂土、砂壤土中0．5～1mm粒径的保水剂累积蒸发量最大，砂粘壤土中I～2mm粒径的保水剂累积蒸发量最大，0．25～0．5mm粒径保水剂在3种土壤中累积蒸发量最小。

土壤水盐时空变异数据中特异值处理方法与调控技术

根据区域水环境预测中土壤水盐监测与评价的要求,进行了土壤水盐空间变异性与稳健变异函数的研究。利用河套灌区内典型试验区返盐严重的春季水盐采样数据,计算了传统地质统计学变异函数,发现数据统计分析和特征受特异值影响较严重,运用稳健统计理论与方法进行了剔除特异值后计算稳健变异函数及其相应的调控技术的尝试,获得了较好效果。重点探讨了影响系数法中参数K的确定原则和相应技术,并与估计邻域法做了对比分析。结果表明:稳健地质统计学处理特异值的方法可以移植到农田水利与水土科学中应用。