水稻灌区节水灌溉的尺度效应

探讨了节水灌溉尺度问题,指出产生节水灌溉尺度现象的原因是由于灌溉过程中回归水的重复利用.结合漳河灌区的实际,讨论了水稻种植区在不同尺度下的水平衡要素及其在节水尺度效应中的作用;说明随尺度的增大,水平衡过程变得复杂化,节水尺度效应现象也更突出.利用漳河灌区田间试验数据和灌区长系列的历史资料,分别从田间、中等、灌溉干渠和灌区共四个尺度,定量地分析了水稻节水灌溉对水分生产率以及水分利用率的影响.结果表明,节水灌溉技术的采用不仅可以提高田间尺度的灌溉水分生产率,也促进了漳河灌区灌溉水分生产率的整体上升.     

灌溉水文学及其研究进展

由于灌区下垫面性质的空间变异性和人类活动对水分循环的影响,灌区呈现出与自然流域不同的水文特征。在不同尺度水文特征的研究中,人们注意到灌溉排水与水文学的联系,并提出了灌溉水文学的概念。近年来,灌溉对灌区水文的影响及节水灌溉的尺度效应等研究,逐渐丰富了灌溉水文学的研究内容,灌溉水文学研究的重要性日渐突出。本文在分析灌区水文现象、水分循环及灌溉对灌区水分循环影响的基础上,阐述了不同学者对灌溉水文学概念的理解,在总结国内外灌溉水文学及相关领域研究进展的基础上,提出了灌溉水文的研究重点及其发展趋势。并提出,灌区水文观测和灌区信息的准确获取是灌溉水文学的研究基础,针对灌区特点而开发的数值模拟和灌区分布式水文模型是主要研究手段,尺度效应和尺度转换是研究的难点。     

石津灌区冬小麦水分生产率的尺度效应

以河北省石津灌区为研究对象,以2007-2009年两季冬小麦生育期为研究时段,基于Hydrus-1D和Modflow模型模拟分析了井渠结合灌溉模式下冬小麦的净入流量水分生产率和净灌溉水分生产率的尺度效应(作物、田间、分干、干渠和灌区尺度)。结果表明:①从作物尺度到灌区尺度,损失水量越来越多,使得净入流量水分生产率和净灌溉水分生产率分别减少了9.49%和16.59%;②由于研究区地下水埋深较大,冬小麦生育期内渗漏补给地下水库的重复利用水量很小,而净灌溉水分生产率因为考虑了这一小部分重复利用水量,比传统的灌溉水分生产率有了小幅提升;③在多年时间尺度上,由于渗漏水量能够全部进入地下水库被重复利用,净入流量水分生产率随尺度增大而增大,而不同空间尺度的净灌溉水分生产率也比冬小麦生育期时间尺度上提高37%~65%。     

北京典型地区灌溉条件下包气带水分运移特征研究

以张家湾包气带水盐运移试验场灌溉试验资料为依据,运用土壤水分能量观点,分析了灌溉条件下包气带水分运移特征。试验结果表明,在一定灌溉量下包气带水分运移具有明显的分带特征以及灌溉水明显运移到达的深度;在一定灌溉量条件下,灌溉后地下水位上升微小,灌溉补给地下水量较小,并通过非饱和水流达西定律计算了向下入渗补给量。     

辽阳灌区节水灌溉水利用系数确定方法探析

灌溉水有效利用系数是灌溉工程设计的重要指标。其综合反映了设计水平年灌区"标准状态"渠道系统工程状况、田间灌溉水平和能力条件下的总体灌溉用水效率。本文结合辽阳灌溉区节水改造工程概况,对该灌区灌溉水利用系数确定思路进行探讨,认为在对灌区进行节水改造设计时,需采用科学的方法确定灌溉水利用系数,渠系水利用系数为0.7左右,田间水利用系数为0.95左右,而灌溉水利用系数为0.65。     

双塔灌区2019年农田灌溉水有效利用系数测算分析

定期对灌溉水有效利用系数进行测算,掌握其变化情况,对发展农田节水灌溉具有重要意义,为了科学的对双塔灌区的节水现状进行测算,成立专门的测算部分,组织专人对灌溉数据进行收集整理.采用"首尾测算法"和田间实际观测法及水量平衡原理计算相结合的方式,对灌区灌溉水有效利用系数进行分析测算.得出双塔灌区灌溉水有效利用系数为0.565...     

灌溉水利用效率指标研究进展

回顾了灌溉水利用效率评价指标的发展历史,分析了现有灌溉水利用效率评价指标的不足,总结了其适用条件。结果表明,目前还没有一套在任何条件均适用的灌溉水利用效率评价的量化指标,原因在于:一是不同灌溉水利用效率指标术语内涵不明确,导致在不同条件下很多指标被混用;二是部分指标即使理论框架比较清晰,但在实际运用时,许多计算要素难以确定或是无法确定,不利于在灌区水管理中推广。指出对现有灌溉水利用效率指标进行科学的界定和评价,规范不同指标的使用范围,研究它们之间的相互关联规律、影响因素,探讨节水潜力评价方法的重要性。     

大洼灌区稻田预测指标及控肥节水灌溉技术探讨

大洼灌区是以稻田为主的灌区,农业用水以水稻为主。为预测水稻耗水量,须分析育苗期、稻田期和生长期耗水量等定额。采用水稻生态肥控节水灌溉技术和节能灌溉技术,使灌区水稻产量和水分利用效率分别提高10%～15%和15%～20%。可以提高水分利用效率和肥料利用率,减少深层渗漏,降低土壤酸化和地下水污染的风险,保护生态环境,促进农业良性循环,实现精准化和产业化经营。对保证粮食安全和农业可持续发展具有重大意义。     

青龙河灌区续建配套与节水改造项目效益分析

为解决青龙河灌区渠首破损无法发挥其正常功能,防渗渠道漏水、损坏严重,灌溉水利用效率低、水资源浪费,输水干渠断路无法供水等问题,本文结合灌区工程实际合理设计了续建配套与节水改造方案,并以工程实践分析了方案的社会、经济和生态效益。结果表明:工程建设方案的实施明显改善了青龙河灌区的灌溉条件,大大提高了农田灌溉保证率和渠系水利用系数,基本实现了高效节水、管理科学、设施完善、生态良好的目标。     

喀左县水泉灌区地表水与地下水优化配置研究

我国农业灌溉模式以联合运用多方水资源为主,以定值作为用水配置优化模型的相关参数值,通常无法客观反映灌溉面积与地下水随时间变化的影响机理。本文采用排队理论构建灌区配水优化模型,以喀左县水泉灌区为例,探讨地表水灌溉的等待历时与地下水灌溉农田面积之间的作用规律,验证了模型的可行性和有效性,并提出了优化的配水方案,以期提高灌溉水优化配置的科学合理性。     

Integrative assessment of hydrological, ecological, and economic systems for water resources management at river basin scale

This study presents a basin-scale integrative hydrological, ecological, and economic (HEE) modeling system, aimed at evaluating the impact of resources management, especially agricultural water resources management, on the sustainability of regional water resources. The hydrological model in the modeling system was adapted from SWAT, the Soil and Water Assessment Tool, to simulate the water balance in terms of soil moisture, evapotranspiration, and streamflow. An ecological model was integrated into the hydrological model to compute the ecosystem production of biomass production and yield for different land use types. The economic model estimated the monetary values of crop production and water productivity over irrigated areas. The modeling system was primarily integrated and run on a Windows platform and was able to produce simulation results at daily time steps with a spatial resolution of hydrological response unit (HRU). The modeling system was then calibrated over the period from 1983 to 1991 for the upper and middle parts of the Yellow River basin, China. Calibration results showed that the efficiencies of the modeling system in simulating monthly streamflow over 5 hydrological stations were from 0.54 to 0.68 with an average of 0.64, indicating an acceptable calibration. Preliminary simulation results from 1986 to 1995 revealed that water use in the study region has largely reduced the streamflow in many parts of the area except for that in the riverhead. Spatial distribution of biomass production, and crop yield showed a strong impact of irrigation on agricultural production. Water productivity over irrigated cropland ranged from 1 to 1640 USD/(ha·mm⁻¹), indicating a wide variation of the production conditions within the study region and a great potential in promoting water use efficiency in low water productivity areas. Generally, simulation results from this study indicated that the modeling system was capable of tracking the temporal and spatial variability of pertinent water balance variables, ecosystem dynamics, and regional economy, and provided a useful simulation tool in evaluating long-term water resources management strategies in a basin scale.     

灌溉用水效率尺度效应研究评述

在阐述灌溉用水效率尺度效应内涵及其产生原因的基础上,对研究现状进行了评述,并提出了今后的研究方向。灌溉用水效率尺度效应主要由灌区土壤、作物、气候、灌溉工程、灌溉水量等多种因素的空间变异性和回归水利用导致;现有灌溉用水效率指标应该拓宽供水效益内涵,同时在经济条件约束下来考虑回归水的再利用;现有各类指标随尺度变化规律并不固定,主要原因是尺度效应并非由单一因素决定;现有尺度效应转换研究都是单独针对空间变异或回归水重复利用而进行,缺少对两者的综合,更缺乏成熟的尺度转换公式。今后需要在完善评价指标体系的基础上,重点对尺度转换理论进行攻关,同时还应兼顾水循环伴生过程的尺度效应研究。     

大型灌区陆地水循环模式的参数化方案:LWCMPS_ID

地表水系统、地下水系统和土壤植物大气连续体的强烈耦合作用是大型灌区水文过程的基本特点,这导致对大型灌区的陆地水循环和水资源进行评价必须采取综合的方法,然而目前还缺少适用的模拟工具。农业灌区的水文特征与天然流域存在显著差别,常规流域水文模型和陆面过程参数化方案用于大型灌区陆地水循环的分析还存在较大的困难。LWCMPS_ID是本文提出的一个适用于大型灌区陆地水循环模式的参数化方案,采用分块集中参数模型简明地实现了地表水、地下水和土壤水的动力学耦合分析,并且包含了一个土壤水冻结融化的简化模型。对处在黄河流域的内蒙古河套灌区,用LWCMPS_ID进行20 年水文动态的模拟,取得了较好的效果。     

新疆塔里木灌区水盐问题研究

土壤盐碱化和次生盐渍化是威胁塔里木灌区农业生产的主要因素之一。作者主要以水田向水盐平衡为指导分析了塔里木灌区当前水土资源利用方式下的灌区田间尺度的盐分动态、灌区尺度的盐碱化趋势及影响因素以及农田排水的解决对策,估算了地下水临界深度及灌排比,初步探讨了当前节水农业条件下灌区所可能存在的主要问题。文中最后强调:理论上应加强对灌区作物需水研究及水盐运移与聚集规律,特别是节水条件下的根区土壤盐分平衡问题研究;实践中通过完善灌排管理、提高常规灌溉技术的灌溉效率,逐步进行种植业的结构调整,是塔里木灌区灌溉农业持续发展的基础。     

灌溉水资源最优分配的DP-DP法

在缺水地区,为了增加农作物产量,实行节水灌溉和对有限的灌溉水资源进行最优分配至关重要。因此,提出了一种对有限灌溉水量在多种作物之间进行最优分配的两层动态规划的迭代方法(DP-DP法):第一层求单作物最优灌溉制度;第二层对有限灌溉水量在多种作物之间进行最优分配,总目标是使灌区的总效益最大。算例验证表明,模型合理,方法切实可行。还设计了通用高效的FORTRAN语言程序包,有利于方法的推广应用。     

内蒙古河套灌区浅层地下水化学特征和灌溉适宜性分析

随着黄河流域水资源供需矛盾加剧,我国特大型灌区——内蒙古河套灌区开始采用黄河水与地下水相结合的方式进行农业灌溉。本研究采集河套灌区内499组地下水样品和1组黄河水样品,在分析地下水和黄河水样品的水化学特征基础上,运用钠吸附比(SAR)、渗透指数(PI)、钠含量(SC)和残余碳酸钠(RSC)以及《农田灌溉水质标准(GB 5084—2021)》对地下水和黄河水的灌溉适宜性进行对比分析。结果表明,地下水与黄河水均为弱碱性水,Ca²⁺和HC0₃^-为优势离子,Gibbs图显示地下水受到岩石风化淋溶和蒸发浓缩的双重影响,对灌溉适宜性影响较大的钠盐主要来自岩盐溶解。灌溉适宜性分析结果表明,从SAR、PI和RSC指标来看,地下水的灌溉适宜性较好,从SC指标来看,不适宜灌溉的地下水主要分布在灌区北部总排干和灌区南部黄河沿岸;根据农田灌溉水质标准分析,除总砷和氯化物两项指标外,其余指标适宜灌溉样品占比均高于90%,综合评价全区共231组地下水样品适宜灌溉。地下水与黄河水灌溉适宜性对比表明,黄河水的SAR和SC指标灌溉适宜性分析结果较好,地下水的PI和RSC指标灌溉适宜性分析结果较好,根据灌溉水质标准显示黄河水所有指标均适宜灌溉。本研究为日后内蒙古河套灌区合理选用灌溉水源提供数据支撑,为该区域地下水的治理与防控提供科学依据。     

干旱区平原绿洲散耗型水文模型——Ⅰ模型结构

针对干旱地区平原绿洲水土资源利用的特点,建立了以农区土壤水为中心的干旱区平原绿洲散耗型水文模型。散耗型模型考虑了水在不同介质和不同形态之间的交换或转化,并重点考虑人类活动如引水灌溉、地下水的开采等对水平衡的影响。模型把研究区划分为河段、泉井、水库湖泊、农区和非农区五类水均衡模块,水均衡模块之间通过地表渠系、地下水侧渗进行水量交换。应用模型可以对研究区农区、非农区各自的蒸发量、农区向非农区地下水迁移量等干旱区主要水分散耗项进行分析。