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摘要：为了改善畦灌灌水质量，基于畦灌的水流运动过程及入渗水分的空间分布，分析了畦灌灌水效果评价指标灌水效率Ea、储水效率Es和灌水均匀度Ed间的相关关系，并以灌水效率与灌水均匀度之和Ead为目标函数，利用灌水效率Ea、畦长L及比例系数k构造约束条件，建立了畦灌灌水技术参数的实用优化模型。在此基础上，以山西省汾东灌区北长寿灌水试验点为例，将优化模型与地面灌溉模拟软件WinSRFR结合使用，对优化模型进行验证，通过对优化灌水技术参数组合下灌水效果指标进行分析，表明该实用优化模型可實现灌水技术参数的优化选取。
关键词：畦灌；灌水技术参数；灌水效率；优化模型
中图分类号：S275.3 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2017.07.033
畦灌发展历史较为悠久，其田间工程设施简单、能源消耗低、灌水技术易被广大农民掌握和实施，目前仍是世界范围内尤其是发展中国家广泛采用的一种灌水方法。可以预测，在今后相当长的一段时间内，畦灌仍将在灌水技术方法中占据重要位置。然而，由于畦灌灌水效率Ea、储水效率Es和灌水均匀度Ed等灌水质量指标的评价角度不同，因此如何正确选用及计算灌水评价指标，并在此基础上确立最优灌水技术参数组合，一直是专家学者积极探寻解决的问题。20世纪80年代之前，学者们试图通过田间灌水试验的方法，寻找具有较高灌水效率的优化灌水技术参数组合（单宽流量q、畦长L等），但由于影响畦灌灌水质量的自然因素和灌水技术因素较多（包括土壤人渗参数、田面纵坡比降i、畦长L、单宽流量q等），因此灌水效果的改善程度有限。鉴于此，20世纪80年代后期，在灌溉技术较先进的国家和地区开始了地面灌溉水流运动模拟和灌水技术参数优化等的研究，开发了较为可靠的灌水模拟软件，如winSRFR、SIRMOD、COBASIM等，实现了以土壤入渗参数、田面纵坡比降i、畦长L和单宽流量q等为输入参数，对田面水流运动和土壤水分入渗情况进行模拟，进而计算出相应的灌水质量评价指标。然而各灌水质量评价指标间关系较为复杂，想要在兼顾各评价指标的基础上确定各灌水技术参数，仍有待进一步研究。本文基于畦灌的灌水过程及其入渗水分的分布特征，在分析和证明畦灌灌水效果评价指标灌水效率Ea、储水效率Es和灌水均匀度Ed之间相关关系的基础上，建立畦灌灌水技术参数的实用优化模型，以山西省汾东灌区为试验对象，
由式（5）可知，储水效率Es与灌水效率Ea成正相关关系。但是，在确定实际灌溉水量Wf时，即当k值发生变化时，灌水效率和储水效率有较大的变化。当
2畦灌灌水技术参数实用优化模型
2.1畦灌灌水技术参数实用优化模型的建立
根据式（11）选取灌水效率Ea为评价指标，只有满足该条件的灌水技术参数组合才能成为优化结果。式（12）要求灌溉水流的推进距离必须到达畦尾，否则灌水均匀度和储水效率无从谈起。式（13）可有效保证灌水效率Ea与储水效率Es的优化选取。式（10）则是地面灌溉技术参数优化的目标函数，考虑到灌水均匀度Ea与灌水效率Ea的关系还与比例系数P的取值有关，为提高优化结果的可靠性，将Ea、Ed两者之和作为目标函数。
2.2实用优化模型的验证
为进一步对提出的实用优化模型进行验证，现以山西省汾东灌区为背景，结合地面灌溉模拟软件Win-SRFR，选用修正后的Kostiakov入渗模型和零惯量田面水流运动模型，对该灌区的灌水技术参数进行优化。以北长寿试验点麦田为例，取该试验点田面纵坡比降i、土壤入渗参数（入渗指数a、入渗系数K、相对稳定入渗率fn）、田间糙率n的平均值为输入参数，取值见表1。其中田间糙率n通过李力等建立的作物地的田面糙率回归方程确定。
根据灌区的实际情况，结合提出的优化模型，对不同畦田长度L下的单宽流量q进行优化，其优化结果见表2。
该灌区畦长变化范围较小，因而其优化流量的变化范围也较小，比例系数k值根据模型约束控制为[0.95，1.15]。由表2可知，在实用优化模型确立的最优灌水技术参数组合条件下，可获取较高的灌水效果评价指标值。因此，本研究所建立的畦灌灌水技术参数实用优化模型是可行的。
3结语
畦灌灌水技术参数组合的确定是一个较为复杂的问题，既涉及畦田土壤入渗参数的正确获取，与灌水过程的准确模拟有关，还与灌水效果评价指标的正确选取和计算方法密切相关。笔者基于土壤水分入渗、灌水过程模拟和技术参数优化的研究和实践，推导出了畦灌灌溉效果评价指标灌水效率Ea、储水效率Es和灌水均匀度Ed之间的相关关系，提出了以灌水效率Ea与灌水均匀度Ed之和为优化的目标函数，建立了包括畦长L、灌水效率Ea、实际输入畦田的水量Wf与设计灌水定额对应水量Wn的比值k在内的畦灌灌水技术参数优化模型，简化了畦灌灌水技术参数的优化过程。
[责任编辑 许立新]
关键词：畦灌；灌水技术参数；灌水效率；优化模型
中图分类号：S275.3 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2017.07.033
畦灌发展历史较为悠久，其田间工程设施简单、能源消耗低、灌水技术易被广大农民掌握和实施，目前仍是世界范围内尤其是发展中国家广泛采用的一种灌水方法。可以预测，在今后相当长的一段时间内，畦灌仍将在灌水技术方法中占据重要位置。然而，由于畦灌灌水效率Ea、储水效率Es和灌水均匀度Ed等灌水质量指标的评价角度不同，因此如何正确选用及计算灌水评价指标，并在此基础上确立最优灌水技术参数组合，一直是专家学者积极探寻解决的问题。20世纪80年代之前，学者们试图通过田间灌水试验的方法，寻找具有较高灌水效率的优化灌水技术参数组合（单宽流量q、畦长L等），但由于影响畦灌灌水质量的自然因素和灌水技术因素较多（包括土壤人渗参数、田面纵坡比降i、畦长L、单宽流量q等），因此灌水效果的改善程度有限。鉴于此，20世纪80年代后期，在灌溉技术较先进的国家和地区开始了地面灌溉水流运动模拟和灌水技术参数优化等的研究，开发了较为可靠的灌水模拟软件，如winSRFR、SIRMOD、COBASIM等，实现了以土壤入渗参数、田面纵坡比降i、畦长L和单宽流量q等为输入参数，对田面水流运动和土壤水分入渗情况进行模拟，进而计算出相应的灌水质量评价指标。然而各灌水质量评价指标间关系较为复杂，想要在兼顾各评价指标的基础上确定各灌水技术参数，仍有待进一步研究。本文基于畦灌的灌水过程及其入渗水分的分布特征，在分析和证明畦灌灌水效果评价指标灌水效率Ea、储水效率Es和灌水均匀度Ed之间相关关系的基础上，建立畦灌灌水技术参数的实用优化模型，以山西省汾东灌区为试验对象，
由式（5）可知，储水效率Es与灌水效率Ea成正相关关系。但是，在确定实际灌溉水量Wf时，即当k值发生变化时，灌水效率和储水效率有较大的变化。当
2畦灌灌水技术参数实用优化模型
2.1畦灌灌水技术参数实用优化模型的建立
根据式（11）选取灌水效率Ea为评价指标，只有满足该条件的灌水技术参数组合才能成为优化结果。式（12）要求灌溉水流的推进距离必须到达畦尾，否则灌水均匀度和储水效率无从谈起。式（13）可有效保证灌水效率Ea与储水效率Es的优化选取。式（10）则是地面灌溉技术参数优化的目标函数，考虑到灌水均匀度Ea与灌水效率Ea的关系还与比例系数P的取值有关，为提高优化结果的可靠性，将Ea、Ed两者之和作为目标函数。
2.2实用优化模型的验证
为进一步对提出的实用优化模型进行验证，现以山西省汾东灌区为背景，结合地面灌溉模拟软件Win-SRFR，选用修正后的Kostiakov入渗模型和零惯量田面水流运动模型，对该灌区的灌水技术参数进行优化。以北长寿试验点麦田为例，取该试验点田面纵坡比降i、土壤入渗参数（入渗指数a、入渗系数K、相对稳定入渗率fn）、田间糙率n的平均值为输入参数，取值见表1。其中田间糙率n通过李力等建立的作物地的田面糙率回归方程确定。
根据灌区的实际情况，结合提出的优化模型，对不同畦田长度L下的单宽流量q进行优化，其优化结果见表2。
该灌区畦长变化范围较小，因而其优化流量的变化范围也较小，比例系数k值根据模型约束控制为[0.95，1.15]。由表2可知，在实用优化模型确立的最优灌水技术参数组合条件下，可获取较高的灌水效果评价指标值。因此，本研究所建立的畦灌灌水技术参数实用优化模型是可行的。
3结语
畦灌灌水技术参数组合的确定是一个较为复杂的问题，既涉及畦田土壤入渗参数的正确获取，与灌水过程的准确模拟有关，还与灌水效果评价指标的正确选取和计算方法密切相关。笔者基于土壤水分入渗、灌水过程模拟和技术参数优化的研究和实践，推导出了畦灌灌溉效果评价指标灌水效率Ea、储水效率Es和灌水均匀度Ed之间的相关关系，提出了以灌水效率Ea与灌水均匀度Ed之和为优化的目标函数，建立了包括畦长L、灌水效率Ea、实际输入畦田的水量Wf与设计灌水定额对应水量Wn的比值k在内的畦灌灌水技术参数优化模型，简化了畦灌灌水技术参数的优化过程。
[责任编辑 许立新]