Прикладные динамические модели влаго- и теплообмена на сельскохозяйственном поле

• Автор: Алешин, Владимир Дмитриевич
• Шифр специальности: 11.00.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 188 c. : ил

1.1. Агроэкосистема как объект моделирования и управления II

1.2. Системный подход основа исследования сложных систем.

1.3. Современное состояние в моделировании продукционного процесса .

1.3.1. Блоксхема моделируемой системы

1.3.2. Классификация моделей продукционного процесса .

1.3.3. Прикладные динамические модели продуктивности посевов в общей системе моделей продукционного процесса .

1.4. Модели влаго и теплообмена в системе почва

растениеприземный слой атмосферы

1.4.1. Влагообмен в почве

1.4.2. Теплообмен в почве

1.4.3. Влаго и теплообмен в растительном покрове

1.4.4. Водный режим растений .
1.5. Основные требования к математическому описанию
процессов влаго и теплообмена в прикладных динамических моделях и к их программной реализации на ЭШ.
П. РАЗРАБОТКА ПРИКЛАДНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ВПАГОИ ТЕПЛООБМЕНА НА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПОЛЕ НА ОСНОВЕ ПОСЛОЙНОБАЛАНСОВОГО ДИНАМИЧЕСКОГО ПОДХОДА
2.1. Послойнобалансовый динамический подход к описанию процессов влаго и теплообмена.
2.2. Описание влаго и теплообмена сельскохозяйственного поля для целей управления продукционным процессом .
2.2.1. Разработка подмодели влагообмена в почве
2.2.2. Моделирование поглощения влаги корнями растений .
2.2.3. Моделирование водного режима растений
2.2.4. Разработка подмодели теплообмена в почве
2.2.5. Разработка подмодели влаго и теплообмена в растительном покрове
2.3. Построение замкнутой модели влаго и теплообмена сельскохозяйственного поля
2.3.1. Аэродинамический режим посева
2.3.2. Радиационный режим посева .
2.3.3. Замыкание модели влаго и теплообмена сельскохозяйственного поля
2.4. Моделирование внешних метеорологических воздействий .
2.4.1. Вычисление суммарной солнечной радиации для целей моделирования .
2.4.2. Расчет средних дневных и ночных температур,
удельных влажностей воздуха и скоростей ветра
Стр.
для использования в прикладных динамических
моделях
Ш. РЕАЛИЗАЦИЯ ПРИКЛАДНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ВЛАГОИ ТЕПЛООБМЕНА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПОЛЯ НА ЭВМ
3.1. Общие вопросы организации программ модели
влаго и теплообмена сельскохозяйственного поля
3.1.1. Краткая характеристика используемых ЭВМ и операционной системы
3.1.2. Язык программирования
3.1.3. Модульный принцип построения программ .
3.1.4. Тестирование и отладка программ .
3.2. Структура программы подготовки исходной информации . ЮЗ
3.3. Структура программы замкнутой модели влаго и теплообмена в среде обитания растений.
1У. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИКЛАДНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
ВЛАГО И ТЕПЛООБМЕНА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПОЛЯ
4.1. Исследование подмодели теплообмена в почве ПО
4.1.1. Оценка вычислительного алгоритма ПО
4.1.2. Задание условий моделирования .
4.1.3. Чувствительность подмодели к пространственновременной дискретизации . ИЗ
4.2. Исследование подмодели влагообмена в почве
4.2.1. Задание условий моделирования .
4.2.2. Чувствительность подмодели влагообмена в почве к аппроксимации архитектоники корневой системы
у 5
4.2.3. Чувствительность подмодели к пространственновременной дискретизации
4.3. Благо и теплообмен сельскохозяйственного поля
4.3.1. Структура исследуемой модели и задание условий моделирования .
4.3.2. Анализ результатов моделирования
4.4. Оценка прикладной динамической модели впаго и теплообмена сельскохозяйственного поля в условиях Туркменской ССР.
4.4.1. Задание условий моделирования.
4.4.2. Моделирование водного режима поля
4.4.3. Моделирование теплового режима поля
4.5. Прикладная динамическая модель продуктивности посева, лимитированного почвенной влагой
ОСНОШЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Это особенно важно в связи о переходом сельского хозяйства на промышленную основу. Системный подход основа исследования сложных
Превращение науки в непосредственную производительную силу общества, что неразрывно связано с развитием современной научнотехнической революции, стимулировало в последние десятилетия развитие системных междисциплинарных, комплексных исследований. Они проводились как при создании сложных технических систем, так и при проектировании сложных народнохозяйственных комплексов. Системный подход оправдал себя при решении многих задач, относящихся и к экономике, и к биологии. Применение системного подхода в биологии понимают в смысле применения теории систем теории формальных математических моделей, реально существующих или абстрактных систем для исследования биологических явлений и для их объяснения . При этом предполагается, что теория любых реально происходящих явлений всегда основывается на некотором образе, называемом моделью. На возможность и необходимость применения системного подхода к исследованию экосистем биогеоценозов по терминологии В. Н.Сукачева указывалось в работах как советских, так и зарубежных авторов, относящихся к концу шестидесятых началу семидесятых годов . При этом речь прежде всего шла об
описании круговорота веществ и энергии в экосистеме о позиции теории управления 2 . Системный подход предполагает расчленение экосистемы на элементы блоки, например, почва, растение, под которыми понимают любые компоненты экосистемы, в которые вещества и энергия поступают, преобразуются, хранятся и из которых выходят вовне экосистемы. В зависимости от цели исследования блоки экосистемы могут члениться на подблоки различного масштаба. Успехи в применении системного подхода к исследованию во многих областях науки и техники связаны прежде всего с ЭВМ, с теми возможностями по обработке информации и использованию математических методов, которые были получены с их появлением. Эффективность применения системного подхода повышается только тогда, когда он сочетается с машинным моделированием. Именно при помощи модельных экспериментов на ЭВМ можно определить подробность поведения системы, после того как исследована е общая структура. Возможность постановки численных экспериментов на ЭШ о моделью агроэкооистемы дат в руки практиков инструмент, с помощью которого можно оценить последствия принимаемых решений. Модели продуктивности и формирования урожаев сельскохозяйственных культур могут выступать в качестве объектов, на которых можно обучать процедурам принятия хозяйственных решений. Среди соображений, высказываемых в пользу применения системного подхода при исследовании агроэкосистем, можно указать и еще на одно. Основным подходом к исследованию процессов, протекающих на сельскохозяйственном поле, является экспериментирование на реальной системе, однако это требует больших затрат времени и средств. Поэтому максимальную ноль
зу требуется извлечь из каждого эксперимента, и именно системный анализ позволяет построить нужную схему эксперимента, выявить те факторы и взаимосвязи, которые могут оказаться весьма существенными, дает возможность так видоизменить методику наблюдений и эксперимент, чтобы включить эти факторы в рассмотрение, освещает слабые места гипотез и допущений зо . Как будет показано ниже, количественное описание влагои теплообмена на сельскохозяйственном поле занимает одно из центральных меот в моделировании продукционного процесоа сельскохозяйственных культур. Поэтому перед рассмотрением подходов к описанию этих процессов в системе почварастениеприземннй слой атмосферы целесообразно кратко охарактеризовать состояние в моделировании продукционного процесса, выяснить целевое назначение существующих моделей. В последнее время наблюдается значительный рост числа публикаций, посвященных вопросам математического моделирования как отдельных процессов в агроэкосистеме, так и продукционного процесса в целом. Детальный анализ современного состояния в моделировании продукционного процесса и отдельных его составляющих изложен в работах 9, , , , , , , , , , 8, 2, з1 .