基于水转化过程的灌溉多目标决策方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于水转化过程的灌溉多目标决策方法及装置，该方法包括：获取灌溉单元在作物生育期内的气象数据

【技术实现步骤摘要】
基于水转化过程的灌溉多目标决策方法及装置


[0001]本专利技术涉及农业水利工程
，尤其涉及一种基于水转化过程的灌溉多目标决策方法及装置
。

技术介绍

[0002]在全球粮食危机
、
水资源短缺危机
、
人口持续增长压力
、
水资源供需矛盾日益突出背景下，农业灌溉水优化调配是农业水资源高效利用的关键途径
。
在西北干旱半干旱地区，由于降雨量少
、
降雨不确定性等原因，水资源已经成为限制传统的地表水灌溉地区提高作物产量的主要因素，优化水资源配置对提高旱区作物产量和控制生态环境恶化具有极其重要的意义
。
[0003]目前，农业生产系统的灌溉水调配大多是针对水资源
、
作物产量或土地资源的单目标优化研究，这类研究往往会顾此失彼，导致过度追求经济利益，多目标研究也仅是简化农业水文过程，忽略农业生产系统整体性
、
协调性
、
复杂性，无法得到满足水资源科学配置的灌溉水调配方案
。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于水转化过程的灌溉多目标决策方法及装置，用以解决现有技术无法实现科学配置灌溉水调配方案的缺陷
。
[0005]本专利技术提供一种基于水转化过程的灌溉多目标决策方法，包括：
[0006]获取灌溉单元在作物生育期内的气象数据
、
地下水数据
、
土壤水数据和水质污染数据，并获取所述灌溉单元的作物种植结构；
[0007]将所述气象数据
、
所述地下水数据
、
所述土壤水数据
、
所述水质污染数据和所述作物种植结构输入至多目标模拟优化耦合模型，获得所述目标模拟优化耦合模型输出所述灌溉单元的目标灌溉信息；
[0008]其中，所述目标灌溉信息包括目标灌溉区域
、
目标灌溉时间和目标灌溉水量，所述多目标模拟优化耦合模型基于所述灌溉单元的灌溉水
、
土壤水和地下水的水转化过程构建
。
[0009]根据本专利技术提供的一种基于水转化过程的灌溉多目标决策方法，所述多目标模拟优化耦合模型通过如下步骤建立：
[0010]耦合第一模拟模型和第二优化模型，建立基于所述灌溉单元的作物经济效益
、
作物灌溉产量和水质污染程度的多目标函数，以所述灌溉单元的作物生长耗水量
、
土壤水水量平衡
、
地下水水量平衡
、
作物产量以及水质污染指标为约束，建立所述多目标模拟优化耦合模型；
[0011]其中，所述第一模拟模型基于所述灌溉单元的作物数据
、
水数据和环境数据构建，所述第二优化模型基于所述灌溉单元的灌区配水数据构建，所述多目标模拟优化耦合模型的源汇项基于降雨数据
、
灌溉数据
、
渠道渗漏数据以及潜水蒸发数据确定
。
[0012]根据本专利技术提供的一种基于水转化过程的灌溉多目标决策方法，所述建立基于所述灌溉单元的作物经济效益
、
作物灌溉产量和水质污染程度的多目标函数，包括：
[0013]以整个灌区作物经济效益最大为目标，构建第一目标函数，所述整个灌区包括多个灌溉单元；
[0014]以所述整个灌区作物灌溉产量最大为目标，构建第二目标函数；
[0015]以所述整个灌区水质污染程度最小为目标，构建第三目标函数
。
[0016]根据本专利技术提供的一种基于水转化过程的灌溉多目标决策方法，所述将所述气象数据
、
所述地下水数据
、
所述土壤水数据
、
所述水质污染数据和所述作物种植结构输入至多目标模拟优化耦合模型，获得所述目标模拟优化耦合模型输出所述灌溉单元的目标灌溉信息，包括：
[0017]将所述气象数据
、
所述地下水数据
、
所述土壤水数据
、
所述水质污染数据和所述作物种植结构输入至所述多目标模拟优化耦合模型；
[0018]引入带精英策略的
NSGA
‑
II
和多目标模糊优选方法，将所述多目标模拟优化耦合模型的求解转化为求解空间
Pareto
前沿和获得进行优选决策后的多目标方案，确定所述目标灌溉信息
。
[0019]根据本专利技术提供的一种基于水转化过程的灌溉多目标决策方法，所述引入带精英策略的
NSGA
‑
II
和多目标模糊优选方法，将所述多目标模拟优化耦合模型的求解转化为求解空间
Pareto
前沿和获得进行优选决策后的多目标方案，确定所述目标灌溉信息，包括：
[0020]基于所述带精英策略的
NSGA
‑
II
和所述多目标模糊优选方法，求解得到优选灌溉集合，所述优选灌溉集合包括作物经济效益最大
、
作物灌溉产量最大以及水质污染程度最小对应的最优
Pareto
前沿，并进行所述多目标方案优选决策，所述
NSGA
‑
II
设有自适应的交叉概率和变异概率；
[0021]基于所述优选灌溉集合，确定所述目标灌溉信息
。
[0022]根据本专利技术提供的一种基于水转化过程的灌溉多目标决策方法，所述灌溉单元基于渠系分布信息确定，所述渠系分布信息包括灌域干渠
、
分干渠和支渠的分布信息
。
[0023]本专利技术还提供一种基于水转化过程的灌溉多目标决策装置，包括：
[0024]获取模块，用于获取灌溉单元在作物生育期内的气象数据
、
地下水数据
、
土壤水数据和水质污染数据，并获取所述灌溉单元的作物种植结构；
[0025]处理模块，用于将所述气象数据
、
所述地下水数据
、
所述土壤水数据
、
所述水质污染数据和所述作物种植结构输入至多目标模拟优化耦合模型，获得所述目标模拟优化耦合模型输出所述灌溉单元的目标灌溉信息；
[0026]其中，所述目标灌溉信息包括目标灌溉区域
、
目标灌溉时间和目标灌溉水量，所述多目标模拟优化耦合模型基于所述灌溉单元的灌溉水
、
土壤水和地下水的水转化过程构建
。
[0027]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器
、
处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于水转化过程的灌溉多目标决策方法
。
[0028]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于水转化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于水转化过程的灌溉多目标决策方法，其特征在于，包括：获取灌溉单元在作物生育期内的气象数据
、
地下水数据
、
土壤水数据和水质污染数据，并获取所述灌溉单元的作物种植结构；将所述气象数据
、
所述地下水数据
、
所述土壤水数据
、
所述水质污染数据和所述作物种植结构输入至多目标模拟优化耦合模型，获得所述目标模拟优化耦合模型输出所述灌溉单元的目标灌溉信息；其中，所述目标灌溉信息包括目标灌溉区域
、
目标灌溉时间和目标灌溉水量，所述多目标模拟优化耦合模型基于所述灌溉单元的灌溉水
、
土壤水和地下水的水转化过程构建
。2.
根据权利要求1所述的基于水转化过程的灌溉多目标决策方法，其特征在于，所述多目标模拟优化耦合模型通过如下步骤建立：耦合第一模拟模型和第二优化模型，建立基于所述灌溉单元的作物经济效益
、
作物灌溉产量和水质污染程度的多目标函数，以所述灌溉单元的作物生长耗水量
、
土壤水水量平衡
、
地下水水量平衡
、
作物产量以及水质污染指标为约束，建立所述多目标模拟优化耦合模型；其中，所述第一模拟模型基于所述灌溉单元的作物数据
、
水数据和环境数据构建，所述第二优化模型基于所述灌溉单元的灌区配水数据构建，所述多目标模拟优化耦合模型的源汇项基于降雨数据
、
灌溉数据
、
渠道渗漏数据以及潜水蒸发数据确定
。3.
根据权利要求2所述的基于水转化过程的灌溉多目标决策方法，其特征在于，所述建立基于所述灌溉单元的作物经济效益
、
作物灌溉产量和水质污染程度的多目标函数，包括：以整个灌区作物经济效益最大为目标，构建第一目标函数，所述整个灌区包括多个灌溉单元；以所述整个灌区作物灌溉产量最大为目标，构建第二目标函数；以所述整个灌区水质污染程度最小为目标，构建第三目标函数
。4.
根据权利要求1所述的基于水转化过程的灌溉多目标决策方法，其特征在于，所述将所述气象数据
、
所述地下水数据
、
所述土壤水数据
、
所述水质污染数据和所述作物种植结构输入至多目标模拟优化耦合模型，获得所述目标模拟优化耦合模型输出所述灌溉单元的目标灌溉信息，包括：将所述气象数据
、
所述地下水数据
、
所述土壤水数据
、
所述水质污染数据和所述作物种植结构输入至所述多目标模拟优化耦合模型；引入带精英策略的
NSGA
‑Ⅱ
和多目标模糊优选方法，将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张成龙，李刚，霍再林，李雪敏，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：