專利名稱：人工增雨最佳經(jīng)濟效益區(qū)選擇及定量評估方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種經(jīng)濟效益區(qū)選擇及定量評估方法，特別涉及一種人工增雨最佳經(jīng)濟效益區(qū)選擇及定量評估方法。
背景技術：
我國目前在確定人工增雨作業(yè)區(qū)和作業(yè)時間時，沒有考慮對主要農(nóng)作物不同生育階段的需水要求。人工增雨是一種立體抗旱、利用云水資源的主要手段，農(nóng)業(yè)是人工增雨的主要的直接受益者。由于農(nóng)作物在整個生長周期中的不同階段對水分的需求量及對水分的敏感度不同，同時，由于地理分布的差異，不同區(qū)域的種植結構存在較大差異，同一時間內(nèi)同一作物的生育期區(qū)域間亦有差異，必然導致在不同時間的每毫米增雨量對作物最終產(chǎn)量的貢獻率不同，同一時間的毫米增雨在不同區(qū)域的經(jīng)濟效益不同。因此，需要在最佳時間內(nèi)在最佳農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益區(qū)內(nèi)實施人工增雨作業(yè)和對其效益進行定量評估。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了彌補現(xiàn)有技術的不足，提供了一種可以實現(xiàn)效益最大化的人工增雨最佳經(jīng)濟效益區(qū)選擇及定量評估方法。
本發(fā)明是通過如下技術方案實現(xiàn)的一種人工增雨最佳主要農(nóng)作物經(jīng)濟效益區(qū)確定方法，其特殊之處在于包括如下步驟(1)首先確定宏觀播云指標，以冰面飽和區(qū)、上升區(qū)和0℃層以上水汽積分量＞＝9mm的區(qū)域確定作業(yè)區(qū)的范圍；在滿足以上播云條件的區(qū)域內(nèi)確定最佳主要農(nóng)作物經(jīng)濟效益區(qū)為播云區(qū)；(2)作物需水指標的診斷與確定；得到主要作物各生育階段旱、澇、正常及豐年的需水指標；(3)計算不同時段降水量對作物產(chǎn)量的定量貢獻；對主要農(nóng)作物氣象產(chǎn)量與時段降水進行定量統(tǒng)計分析，分析作物生育期內(nèi)不同時段降水對最終產(chǎn)量的影響及其變化特征；(4)對增雨農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益定量評估；分別進行各縣逐旬、全年增雨的單一、綜合作物的農(nóng)業(yè)直接經(jīng)濟效益的定量評估；(5)前期降水對增雨經(jīng)濟效益的影響；以前一旬的實際降水量與作物需水量對后一旬的貢獻系數(shù)進行訂正；(6)在進行人工增雨效益評估時，以不同地區(qū)主要農(nóng)作物每毫米增雨的經(jīng)濟效益計算總增雨的經(jīng)濟效益。
本發(fā)明將主要農(nóng)作物不同生育階段需水指標、旬每毫米降水對其產(chǎn)量的定量貢獻系數(shù)與人工增雨作業(yè)指標相結合；綜合運用冰面飽和、水汽垂直輸送、水汽積分量等云指標和主要農(nóng)作物不同生育階段的需水指標及其增雨潛在經(jīng)濟效益定量指標，提出了定量增雨效益指標、播云最佳經(jīng)濟效益作業(yè)區(qū)選擇方法。在對人工增雨效益進行評估時，提出了在使用單次天氣系統(tǒng)分層歷史回歸方法確定絕對增雨量后，用不同地區(qū)主要農(nóng)作物每毫米增雨的經(jīng)濟效益計算總增雨的經(jīng)濟效益。
本發(fā)明可以在人工增雨業(yè)務技術系統(tǒng)上實現(xiàn)，增加了人工增雨作業(yè)的科學性和技術的先進性。


下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
附圖是訂正后5月中旬主要農(nóng)作物經(jīng)濟效益綜合評估圖。
具體實施方式
下面以山東省為例對本發(fā)明具體說明。在進行人工增雨作業(yè)指揮決策中，首先確定宏觀播云指標，以冰面飽和區(qū)、上升區(qū)和0℃層以上水汽積分量＞＝9mm的區(qū)域確定作業(yè)區(qū)的水平范圍；以冰面飽和區(qū)、上升區(qū)、和準飽和區(qū)確定作業(yè)區(qū)的垂直播云高度；在滿足以上播云條件的區(qū)域內(nèi)確定最佳主要農(nóng)作物經(jīng)濟效益區(qū)為播云區(qū)。在確定最佳主要農(nóng)作物經(jīng)濟效益區(qū)時采用以下步驟1作物需水指標的診斷與確定方法1采用低通濾波模擬方法對各作物產(chǎn)量(y)進行趨勢產(chǎn)量(yt)和氣象產(chǎn)量(yw)的分離，其中，趨勢產(chǎn)量是由農(nóng)業(yè)技術措施決定，包括施肥、經(jīng)營管理、病蟲害防治、品種改良及其它增產(chǎn)措施；氣象產(chǎn)量是全生育期內(nèi)每一時段氣象因子對其貢獻的逐步積累。其具體方法為
當作物產(chǎn)量序列為y1，y2，y3，…，yi，…yn。若采用5點低通濾波方法，則滑動平均值yti＝1/5(yi-2+yi-1+yi+yi+1+yi+2)對于n年資料的初始值yt1＝1/5(3y1+2y2+y3-y5)對于n年資料的第二個值yt2＝1/10(4y1+3y2+2y3+y4)對于n年資料的最后第二個值yn-1＝1/10(yn-3+2yn-2+3yn-1+4yn)對于n年資料的最后值yn＝1/5(-yn-4+yn-2+2yn-1+3yn)一般情況下趨勢產(chǎn)量占實際產(chǎn)量的80％左右。
由此氣象產(chǎn)量yw便可獲得yw＝y(tǒng)-yt對主要作物產(chǎn)量資料進行分離處理后，再按作物的發(fā)育階段，選取相應光、溫、水氣象資料，并對其分別作有生物學意義的膨化處理，膨化處理是將各發(fā)育期中的氣象因子按作物生長的連續(xù)性順序依次累加，不作間隔和跳躍式的累加。例如作物的某生育時段為n個旬，其各旬的降水因子用Xi表示，則膨化過程是X1，X1+X2，X1+X2+X3，…，X1+X2+…+Xi+…+XnX2，X2+X3，…，X2+…+Xi+…+Xn·Xn-1，Xn-1+XnXn膨化后，可使原來的n個因子變?yōu)閚(n+1)/2個連續(xù)的因子，這些因子都有其不同的農(nóng)業(yè)意義。本研究中每個作物可得到150～180個因子供挑選使用，氣象因子與氣候產(chǎn)量有二次三項式曲線相關，當因子量值較小時，產(chǎn)量隨因子值上升，達到一定值后，產(chǎn)量下降。將氣候產(chǎn)量yW與全部膨化氣象因子Xi建立方程yW＝b0+b1xi+b2xi2，其中b0、b1、b2為系數(shù)。以方程的復相關系數(shù)為判據(jù)，從通過F檢驗的方程中挑取復相關系數(shù)最大的因子，發(fā)現(xiàn)幾乎都是各時段的降水因子。根據(jù)其對應的方程，求解得到各產(chǎn)量的適宜、不適宜的降水值。再推算到各生育時段的降水指標。
方法2用通徑分析將作物產(chǎn)量與各時段降水的相關系數(shù)分解為對產(chǎn)量產(chǎn)生直接影響的直接通徑系數(shù)和對產(chǎn)量產(chǎn)生間接影響的間接通徑系數(shù)。
直接通徑系數(shù)pi→y=biΣxi2×Σy2]]>間接通徑系數(shù)pi→j→y＝rijpj→ypj→i→y其中bi為偏回歸系數(shù)，rij為單相關系數(shù)，xj為氣象因子，y為產(chǎn)量。對各作物各降水時段進行通徑分析后，統(tǒng)計不同生育期直接、間接通徑系數(shù)和其占全生育期降水對產(chǎn)量影響力的百分比，依各作物豐年為標準推測各生育時段降水指標。
綜合集成以上2種方法的結果，得到山東省主要作物各生育階段旱、澇、正常及豐年的需水指標。
2計算不同時段降水量對作物產(chǎn)量的定量貢獻作物產(chǎn)量的形成為一動態(tài)過程，是作物所處外部環(huán)境條件作用于其自身生育規(guī)律的最終表現(xiàn)，分析趨勢產(chǎn)量和氣象產(chǎn)量的演變趨勢，趨勢產(chǎn)量基本為平穩(wěn)上升，而氣象產(chǎn)量年度間則存在較大變異性，因而作物產(chǎn)量的波動主要是由氣象產(chǎn)量的變異所致。分析山東省的氣候特點，常年光、溫變化較為平穩(wěn)，且均能滿足作物各生育階段的需求，氣象產(chǎn)量波動主要是由降水因子引起，降水變化對產(chǎn)量的影響可用FisherR.
A.的積分回歸模式來表示yw=c0+∫0τaj(t)Rj(t)dt]]>其中yw為氣象產(chǎn)量(kg/ha)；τ為作物生育時段數(shù)；RJ為降水因子，即每一生育時段的降水量(mm)；C0為常數(shù)項；αJ(t)為偏回歸系數(shù)。
利用上式對山東省主要農(nóng)作物1961～2000年的產(chǎn)量與時段降水進行定量統(tǒng)計分析，為統(tǒng)計方便，視每一旬為作物一個生育時段，則τ為某作物全生育期內(nèi)旬的個數(shù)，由α(t)便可分析作物生育期內(nèi)不同時段降水對產(chǎn)量的影響及其變化特征。
3對增雨農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益定量評估根據(jù)全省各縣不同作物生長發(fā)育期間的增雨貢獻系數(shù)，以αi，j，k(kg·ha-1·mm-1)表示，其中i＝1～5代表作物種類(分別為1，小麥；2，玉米；3，花生；4，甘薯；5，棉花)；j＝1～36代表一年中36個旬；k代表全省的縣數(shù)。
若旬增雨量、各縣作物種植面積分別以R和M表示，則旬增雨對某一縣的某作物的效益Ei，j，k(kg)為Ei，j，k＝αi，j，k*Rj，k*Mi，k作物產(chǎn)量市場價格以C(元·kg-1)表示，單一作物的年直接經(jīng)濟效益(元)模型為Ei,k=Ci*Σj=136αi,j,k*Rj,k*Mi,k]]>各縣每旬總效益Ej，k、年的總的效益Ek計算模型為EJ,K=Σi=15Ci*αi,j,k*Rj,k*Mi,k]]>Ek=Σj=136Σi=15Ci*αi,j,k*Rj,k*Mi,k]]>由以上評估模型便可分別進行山東省各縣逐旬、全年增雨的單一、綜合作物的農(nóng)業(yè)直接經(jīng)濟效益的定量評估。
4前期降水對增雨經(jīng)濟效益的影響降水貢獻系數(shù)是在常年平均條件下的貢獻值，實際上每年的降水變率不同，前期降水的多或少均將對后期降水的貢獻系數(shù)有一定的影響，為此在實時增雨作業(yè)時需對其貢獻系數(shù)加以修正，由于山東省春季升溫快，且多大風日，蒸發(fā)量大，農(nóng)田失墑較快，故本文以前一旬的實際降水量與作物需水量對后一旬的貢獻系數(shù)進行訂正。若某旬的實際降水量及小麥、玉米、棉花、花生和甘薯在該旬的需水量分別用PRj，k和RRi，j表示，則修正后的系數(shù)為αi，j+1，k′，其具體算法如下
當Δδi，j，k＜-50時，αi，j+1，k′＝αi，j，k+0.5×αi，j，k-50≤Δδ＜0時，+αi，j+1，k′＝αi，j，k+0.25×αi，j，kΔδ＝0時，αi，j+1，k′＝αi，j，k0＜Δδ≤50時，αi，j+1，k′＝αi，j，k-0.25×αi，j，kΔδ＞50時，αi，j+1，k′，＝αi，j，k-0.5×αi，j，k在實施人工增雨作業(yè)前以αi，j+1，k′代替αi，j，k由上述評估模型可以計算出各縣逐旬、全年每毫米增雨對作物的單一和綜合影響效益。
附圖是訂正后5月中旬主要農(nóng)作物經(jīng)濟效益綜合評估圖(萬元·縣-1·mm-1)。
在進行人工增雨效益評估中，采用活動對比區(qū)和影響區(qū)方法，以單次天氣系統(tǒng)分層歷史回歸方法計算絕對增雨量，以上面確定的不同地區(qū)主要農(nóng)作物每毫米增雨的經(jīng)濟效益計算總增雨的經(jīng)濟效益。
權利要求
1.一種人工增雨最佳經(jīng)濟效益區(qū)選擇及定量評估方法，其特征在于包括如下步驟(1)首先確定宏觀播云指標，以冰面飽和區(qū)、上升區(qū)和0℃層以上水汽積分量＞＝9mm的區(qū)域確定作業(yè)區(qū)范圍；在滿足播云條件的區(qū)域內(nèi)確定最佳主要農(nóng)作物經(jīng)濟效益區(qū)為播云區(qū)；(2)作物需水指標的診斷與確定；得到主要作物各生育階段旱、澇、正常及豐年的需水指標；(3)計算不同時段降水量對作物產(chǎn)量的定量貢獻；對主要農(nóng)作物氣象產(chǎn)量與時段降水進行定量統(tǒng)計分析，分析作物生育期內(nèi)不同時段降水對產(chǎn)量的影響及其變化特征；(4)對人工增雨農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益定量評估；分別進行各縣逐旬、全年增雨的單一、綜合作物的農(nóng)業(yè)直接經(jīng)濟效益的定量評估；(5)前期降水對增雨經(jīng)濟效益的影響；以前一旬的實際降水量與作物需水量對后一旬的貢獻系數(shù)進行訂正；(6)在進行人工增雨效益評估時，以不同地區(qū)主要農(nóng)作物每毫米增雨的經(jīng)濟效益計算總增雨的經(jīng)濟效益。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種人工增雨最佳經(jīng)濟效益區(qū)選擇及定量評估方法。該方法其特殊之處在于包括如下步驟(1)首先確定宏觀播云指標，以冰面飽和區(qū)、上升區(qū)和0℃層以上水汽積分量＞＝9mm的區(qū)域確定作業(yè)區(qū)范圍；在滿足播云條件的區(qū)域內(nèi)確定最佳主要農(nóng)作物經(jīng)濟效益區(qū)為播云區(qū)。(2)作物需水指標的診斷與確定；(3)計算不同時段降水量對作物產(chǎn)量的定量貢獻；(4)對增雨農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益定量評估；(5)前期降水對增雨經(jīng)濟效益的影響。(6)以不同地區(qū)主要農(nóng)作物每毫米增雨的經(jīng)濟效益計算總增雨的經(jīng)濟效益。本發(fā)明可以在人工增雨業(yè)務技術系統(tǒng)上實現(xiàn)，增加了人工增雨作業(yè)的科學性和技術的先進性。
文檔編號G06Q50/00GK1811806SQ20061004241
公開日2006年8月2日 申請日期2006年2月23日 優(yōu)先權日2006年2月23日
發(fā)明者王以琳, 薛曉萍 申請人:山東省氣象科學研究所