本发明涉及农业水资源高效利用领域，尤其涉及一种水稻全生育期灌排水量的计算方法。
背景技术：
1、水稻有着重要的经济价值与战略价值。水稻田在生育期内大部分时间都保持田面有一定的水深，全生育过程耗水量大，渗漏水量多。随着经济社会发展、人口激增以及气候变化等因素加剧了水资源短缺的危机，农业灌溉用水量大以及水资源利用效率低等问题亟待解决。灌溉用水定额是农业灌溉节水、水资源优化配置、水资源合理利用的重要依据，作物需水量是灌溉用水定额计算中重要水平衡项，因此进一步优化灌溉制度，科学调控作物灌溉定额对提高水资源利用效益十分重要。
2、目前作物需水量预测的方法，分别采用初斜率法及尾斜率法对作物需水量数据组进行数据处理，对应得到一组初斜率数据及一组尾斜率数据；依据初斜率数据及尾斜率数据分别建立拟合曲线，并利用拟合曲线计算数据开始年份至需水量待预测年份间的斜率预测值；依据斜率预测值计算需水量待预测年份的预测作物需水量。但在实际灌溉时通常不能够实现对降水较为充分的利用，灌溉定额高于水稻的实际需水量，造成水资源浪费，同时加剧了农业面源污染风险。
技术实现思路
1、发明目的：本发明旨在提供一种将灌溉水量在作物生育期内进行合理的分配的水稻全生育期灌排水量的计算方法。
2、技术方案：本发明所述的水稻全生育期灌排水量的计算方法，包括以下步骤：
3、(1)收集水稻灌区逐日气象数据、土壤地质渗漏标准、水稻全生育期阶段划分标准和作物系数；
4、(2)根据水稻灌区逐日气象数、土壤地质渗漏标准以及作物系数，计算参考作物蒸散量et0，确定水稻逐日需水量etc；
5、(3)基于田间水量平衡原理以及各生育阶段田间适宜水深和最大允许蓄水深，建立水稻灌排水量优化计算模型；
6、(4)基于人工蜂鸟算法求解水稻灌排水量优化计算模型，得到水稻全生育期灌溉制度，包括：灌水次数、灌溉时间、灌溉水量以及排水量；
7、(5)基于优化得到的水稻全生育期灌溉制度计算水稻各生育期阶段的灌溉定额和各生育阶段水稻灌溉需水量。
8、进一步的，水稻灌区逐日气象数据包括日平均气温、日最高和最低气温、日照时数、日平均风速和日平均相对湿度。
9、进一步的，步骤(2)中参考作物蒸散量et0为
10、
11、式中：et0为参考作物蒸散量，单位为mm/d；rn为作物表面的净辐射量，单位为mj/(m2·d)；g为土壤热通量密度，单位为mj/(m2·d)；t为地面以上2米处的平均气温，单位为℃；u2为地面以上2米处的风速，单位为m/s；es为饱和水汽压，单位为kpa；ea为实际水汽压，单位为kpa；δ为水汽压力曲线斜率，单位为kpa/℃；γ为湿度计常数，单位为kpa/℃。
12、进一步的，步骤(2)中水稻逐日需水量etc为
13、etc＝kc·et0
14、式中：etc为水稻逐日需水量，mm/d；kc为作物系数。
15、进一步的，步骤(3)中水稻灌排水量优化计算模型满足如下关系：
16、h1+p+m-d-s-e＝h2
17、其中，h1为时段初田面水层深度；h2为时段末田面水层深度；p为时段内降雨量；m为时段内灌水量；d为时段内排水量；s为时段内渗漏量；e为时段内水稻需水量；
18、水稻灌排水量优化计算模型的决策变量为各时段灌溉水量；目标函数为考虑水稻全生育期各时段灌溉次数最少以及排水量最少的复合目标minf
19、
20、式中：n为水稻全生育期的灌溉次数；i表示水稻全生育期的第i天，其中n为水稻全生育期的天数；di为各时段田间排水量，单位为mm；[]表示取数值运算。
21、进一步的，步骤(3)中水稻灌排水量优化计算模型的约束条件包括田间水量平衡约束、各时段田间蓄水深度约束、水稻生育阶段搁田期田间水层深度约束和时段灌溉水量约束。
22、进一步的，所述田间水量平衡约束为
23、
24、式中：δlv为田间水层深度变化量，mi为第i天灌水量，pi为第i天降雨量，ei为第i天水稻需水量，si为第i天渗漏量，di为第i天排水量。
25、进一步的，所述各时段田间蓄水深度l约束为
26、lmin＜l＜lmax
27、式中：lmin为各生育阶段下限水层深度；lmax为各生育阶段上限水层深度；
28、水稻生育阶段搁田期田间水层深度约束为
29、l搁田≤0
30、式中：l搁田为水稻搁田期田间水层深度。
31、进一步的，所述时段灌溉水量约束：
32、0≤mi≤(lmax-10)
33、式中：mi为全生育期各时段灌溉水量，单位为mm。
34、进一步的，水稻生育期净灌溉定额m水稻为
35、式中：m水稻为水稻生育期净灌溉定额，单位为m3/亩；
36、根据各生育阶段起止日期计算阶段内灌溉水量得到各生育阶段水稻灌溉需水量mt：
37、
38、式中：t＝1,2···t分别依次为划分的第t个生育阶段。
39、有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、本发明基于水稻田间适宜水深和水量平衡原理，构建了水稻全生育期灌排水量优化模型，充分利用降雨推求了水稻生育期优化灌溉制度；2、本发明考虑了灌水次数和排水量复合目标函数，从供水灌溉和充分利用水资源两个方面进行灌溉制度优化，有利于灌溉系统的节能降耗和实现灌区水资源高效利用；3、本发明通过调整灌溉时间以及每次的灌水定额，以实现灌溉用水效益最高的优化目标；优化水稻灌溉制度有利于节约农业水资源、充分利用天然降雨，提高水资源利用效益；4、本发明的优化水稻灌溉制度可为干旱年份非充分灌溉条件下，水资源的高效利用和提高作物产量提供理论参考和技术支撑。
1.一种水稻全生育期灌排水量的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述水稻全生育期灌排水量的计算方法，其特征在于，水稻灌区逐日气象数据包括日平均气温、日最高和最低气温、日照时数、日平均风速和日平均相对湿度。
3.根据权利要求1所述水稻全生育期灌排水量的计算方法，其特征在于，步骤(2)中参考作物蒸散量et0为
4.根据权利要求3所述水稻全生育期灌排水量的计算方法，其特征在于，步骤(2)中水稻逐日需水量etc为
5.根据权利要求1所述水稻全生育期灌排水量的计算方法，其特征在于，步骤(3)中水稻灌排水量优化计算模型满足如下关系：
6.根据权利要求5所述水稻全生育期灌排水量的计算方法，其特征在于，步骤(3)中水稻灌排水量优化计算模型的约束条件包括田间水量平衡约束、各时段田间蓄水深度约束、水稻生育阶段搁田期田间水层深度约束和时段灌溉水量约束。
7.根据权利要求6所述水稻全生育期灌排水量的计算方法，其特征在于，所述田间水量平衡约束为
8.根据权利要求7所述水稻全生育期灌排水量的计算方法，其特征在于，所述各时段田间蓄水深度l约束为
9.根据权利要求8所述水稻全生育期灌排水量的计算方法，其特征在于，所述时段灌溉水量约束：
10.根据权利要求9所述水稻全生育期灌排水量的计算方法，其特征在于，水稻生育期净灌溉定额m水稻为
