基于WinSRFR 5.1的地面灌水技术不确定性研究

为了解决农田畦灌畦田规格不合理、灌溉效率低下、水资源浪费等问题.采用2次田间灌水试验和WinSRFR 5.1模型分析相结合的方法,模拟地面灌溉水流过程和灌水质量情况.第1年田间实测灌水结合WinSRFR 5.1模型率定土壤入渗参数(入渗系数K和入渗指数α);第2年田间实测灌水是对模型进行验证,根据WinSRFR 5.1模型模拟得到的灌水质量等值线图对参数进行不确定性分析.结果表明,灌水技术不确定性与灌水技术参数有很大关系,畦长和流量对灌水效率和灌水均匀度有很大的影响,灌水效率对畦长变化更加敏感,灌水均匀度对单宽流量变化的影响更为显著.根据灌水质量等值线图得到满足灌水质量要求的畦长和流量组合范围,即畦长30 m以内,单宽流量增加对灌水质量影响不大;畦长30～53 m,单宽流量为2.7～5.7 L/(s·m);畦长50～100 m,单宽流量≥3.34 L/(s·m);畦长100～150 m,单宽流量≥6 L/(s·m).     

沟,畦灌溉技术的完善与改进

改进沟、畦灌溉技术主要是围绕提高灌水均匀度这一基本指标进行的,灌水均匀度低就难以减小灌水定额;灌溉技术要素的合理确定是改进沟、畦灌溉技术的基础。文章对小畦灌溉、长畦短灌、细流沟灌、膜上灌溉、涌流灌溉等尺种灌溉方式的节水机理和适应情况以及各种灌溉方式技术要素的确定及组合进行了分析。对推广沟、畦灌溉技术的必要措施亦进行了阐述。     

地面畦田灌溉节水技术试验研究

为了探求合理的灌水技术要素的组合,科学地指导田间灌水的实施,使设计的灌水定额均匀的灌入田间,减少地面流失和深层渗漏,达到节水节能,提高田间水有效利用率的目的,从而开展了地面畦田灌水技术试验研究。试验结果表明:单宽流量相同时,短畦省水;在畦长相同、畦面坡降基本相同条件下,单宽流量q=1~8L/(s·m)范围内,随着单宽流量的加大,灌水定额减小;在畦面受水均匀,单宽流量相同条件下,畦宽(5~10m范围内)对灌水定额大小无明显影响。     

引黄灌区畦田灌水技术试验研究

在华北引黄灌区内,大田作物的主要灌溉方式依然是畦灌。由于畦田规格过长过宽,导致灌溉水浪费严重,灌水效率低下。在平原县张庄管道灌溉示范区进行畦田灌溉试验,研究了黄河下游引黄灌区不同灌水技术参数组合对灌水质量的影响。利用地面灌溉水流运动的计算机模拟软件WinSRFR4.1,对不同规格畦田的灌水过程进行模拟,得出畦田灌溉的田间灌水效率和灌水均匀度,研究不同灌水技术参数组合对灌水质量的影响。综合考虑管道灌溉出水口规格与当地耕作农具尺寸等因素,模拟了多种畦长、畦宽、坡度和单宽流量下灌溉方案的灌水效果,结果表明,畦宽1.5m,畦长50~60m,坡度为0.3%畦田灌溉技术改进方案的灌水效率和灌水均匀度均提高到80%以上,灌水性能较优,建议在黄河下游引黄灌区内推广使用。     

基于Meta-分析的畦灌灌水质量的影响因素研究

针对目前畦灌灌水质量影响因素的研究大多数集中于某一特定地区和单一因素的现状,在总结分析现有发表研究成果的基础上,采用meta分析方法,对不同土壤质地条件下的畦田规格、田面坡度及单宽流量对灌水质量的影响进行了分析,获得畦灌相关因素对灌溉质量影响的定量关系。研究发现:综合分析各影响因素,粉土及粉黏土条件下,灌水效率均随畦长的增加而减小,而砂壤土条件下,灌水效率随畦长增加而增加。粉土条件下,畦长较畦宽对灌水效率及灌水均匀度影响显著。砂壤土条件下,唯有畦长对灌水效率影响显著。而粉黏土条件下,坡度是影响灌溉效率和灌溉均匀度最显著的因素。     

畦灌灌水技术要素组合优化

以杨凌区进行的畦灌大田试验为基础,采用WinSRFR软件对各试验点的灌水质量进行了模拟,并分析了畦长、田面坡度、入畦单宽流量和改口成数对灌水效率Ea、灌水均匀度Ed和储水效率Es的影响;在此基础上,结合均匀试验设计与多元回归分析的方法,构建了包含灌水效率Ea、灌水均匀度Ed和储水效率Es在内的单目标优化模型,以入畦单宽流量和灌水时间为变量,采用遗传算法对模型进行求解,提出了试验点不同计划灌水深度条件下畦灌灌水技术要素的优化组合,结果表明其可获得高的灌水质量,达到常规畦灌节水的目的。     

长畦分段灌溉法灌水技术的研究

本文提出了长畦分段灌溉法的一种设计模型。它是根据水量平衡原理、考虑相邻灌水段水流可以相互迭加、同时采用畦灌水流运动的普遍理论而建立的。根据模型的两种具体边界条件(水平畦和单向推进)提出了进水口间距的确定方法,包括解析法、图解法和电子计算机解法。试验结果表明,这个模型对长畦分段灌溉的设计是有效的且简便实用。可以使长畦分段灌溉准确实现定额灌溉,特别是小于35立米/亩的低定额灌溉,灌溉水分布均匀度、田间水利用率及灌溉水贮存率均超过80—85％,并随畦长而增加,比畦灌省水40—60％,灌溉效率可以提高一倍。文中还讨论了模型设计参数的确定、长畦分段灌溉法配合作物间作套种的增产作用等问题。     

干旱区夏玉米畦灌灌水技术参数试验研究

为了合理优化河西干旱区夏玉米畦灌灌水技术参数,通过对畦灌不同畦长、畦宽、单宽流量及田面坡度等要素组合下进行灌水试验,分析了其灌水质量评价指标。结果表明,处理4(畦长50 m、畦宽2.5 m、单宽流量3.5 L/(s·m)及田面坡度1.3‰)灌水均匀度为0.87,储水率为0.92,灌溉水利用效率为0.95,除灌水均匀度外其余2指标均较好。结合处理1(畦长30 m、畦宽1.5 m、单宽流量6.5 L/(s·m)及田面坡度1.5‰)、处理2(畦长30 m、畦宽2.5 m、单宽流量3.5 L/(s·m)及田面坡度1.3‰)的评价结果,说明当畦田长度控制在30~50 m范围内,入畦流量为3.5 L/(s·m)、畦宽为2.5 m、田面坡度为1.3‰时,各种灌水质量评价指标均较高。     

泾惠渠灌区灌溉畦长对夏玉米生长发育和产量的影响

通过大田与小区试验相结合,以当地农民习惯灌溉方式8成改水为基准,设置3个畦长处理(80、120、240m),研究了畦长对夏玉米在生育期内生长发育状况和产量影响,土壤剖面含水量与产量及其构成因素间的相关系数等问题,选择出节水高产最优畦长。结果表明:夏玉米生育期内的农艺性状受畦长影响较小;畦田灌水均匀度受畦长影响明显,80和120 m畦长更适宜夏玉米生育期对水分的要求,灌水均匀度较高,且80 m畦长产量最高最平均,为10 218.39kg/hm~2,水分利用效率最高,为25.12 kg/(hm~2·mm)。综合夏玉米生长发育状况和产量及分布、水分利用效率等因素,在试验区内80 m畦长是兼顾节水高产的最适宜畦长。     

区域尺度的田间水利用系数评价研究

对3种类型水源(抽水、自流、井水)的灌区,进行田间水利用系数的实测试验,得到壤土、黏土、沙土3种土壤质地,不同畦幅数范围条件下的灌水定额和田间水利用系数的经验关系式.利用此经验关系式,依据实地调查得到的不同灌区的畦幅数、灌水定额、土壤质地分布情况计算灌区的田间水利用系数值.分别从灌区、行政区、水资源分区、全省范围4个分...     

隔畦灌溉初步试验研究

灌溉用水占我国社会总用水的60%左右.在各种灌溉方式中,地面灌溉占灌溉总面积的95%,其中畦灌又是地面灌溉的主要方法,因此研究畦灌中的节水措施对于发展农业节水具有重要意义.利用间隔畦灌溉的方法进行试验研究,并对结果进行统计、分析,得出如下初步结论:①隔畦灌溉比不设隔畦,单方灌水产量和水分生产率可提高15%和10%左右,田间日均耗水强度减少20%左右;②减产量与间隔宽度呈正比;③在1.0 m、1.2 m、1.4 m、1.6 m 4种间隔情况下,间隔畦的宽度为1m时,单方灌水产量和水分生产率最高;④隔畦中的土壤含水量低于宽畦边的含水量,其差值随隔畦的宽度增加而增加.     

推求合理畦宽的方法及应用

为了寻求合理的节水省时畦宽,以更好地利用现有水源,在1990、1991年试验和实践的基础上,用统计回归分析方法对大城县农田畦田规格进行了分析,求出了合理畦宽,并从灌水持续时间、用电量、提水量等方面对合理畦宽的节水、节能效果进行了分析。     

基于SRFR模型的畦灌技术要素非劣解

以灌水均匀度、灌水效率为评价指标,利用SRFR406模型对5个改水成数、31个畦长及13个单宽流量进行灌水质量评价,研究畦灌的技术要素非劣解。结果表明,在实际灌水过程中,参照非劣解集,可随着畦长、可供流量等条件的变化灵活调整其他灌水技术要素,以满足灌水质量的要求,而优化灌水技术方案只能选择灌水技术要素的最优解。可见,在应用上,畦灌技术要素的非劣解优于最优解。     

基于SISM模型和畦灌技术的冬小麦最小灌水定额研究

为确定满足畦灌技术约束下的冬小麦最小灌水定额,采用地面灌溉水流运动模拟模型SISM,结合华北地区畦灌现状,考虑畦田长度、坡度、田面标准差、微地形空间分布差异及入畦单宽流量等要素,设计53.088种畦灌技术要素组合,以地面灌溉水流覆盖整个田块和最小灌水深度Zmin>0为控制条件,对不同技术要素组合下的灌水过程进行模拟,分析畦灌技术要素和灌水性能指标值的对应关系,结合畦灌数值模拟试验结果,提出3种代表性畦田长度（50、100、150 m）下田面标准差、坡度、入畦单宽流量等畦灌要素的建议范围。在不考虑畦田布置优化方案的条件下,3种代表性畦长畦灌最小灌水定额不宜低于84、117、148 mm;在地面灌溉技术及畦田布置方案优化的条件下,3种代表性畦长畦灌最小灌水定额不宜低于71、75、79 mm。     

畦田水流特性及灌水质量的分析

在陕西杨凌区的冬小麦及果树地进行了畦田规格和灌水技术要素对水流推进和消退过程、灌水效率及灌水均匀系数影响的田间试验，结果表明，文中给出的地面灌溉模型可较好地模拟畦田水流运动。根据灌水前、后土壤体积含水量计算了入渗水深均匀系数。结果表明，入渗水深均匀系数随畦宽的变化趋势与灌水效率相同，但可以达到0.75以上。对地面灌溉来说，高均匀系数并不一定意味着高灌水效率(田间水利用系数)。     

河套灌区畦灌灌水质量评价与优化

针对河套灌区农田规格不合理问题,为探求变化环境下适宜的畦灌灌水技术要素,在不同畦田宽度下进行田间灌水试验,采用模型模拟与回归分析方法,分析了畦灌水流运动状态及灌水质量变化情况。结果表明:畦田宽度为18～23 m时灌水质量不佳,灌水效率、灌水均匀度仅分别为59. 78%～77. 40%和84. 61%～87. 02%,尽管此时储水效率为100%,但其灌水效果仍然较差;畦田宽度缩小到10～15 m时,灌水效率为70. 20%～87. 00%,灌水均匀度为86. 77%～90. 80%,灌水质量最好;当缩小畦田宽度到5 m时,灌水质量反而降低。在此基础上,结合田间实测资料,通过模型模拟、均匀试验设计以及多元回归分析相结合的方法,构建了包含灌水效率、灌水均匀度以及储水效率的单目标优化模型(Single objective optimization model),将单宽流量和灌水时间作为决策变量,采用冒泡排序法(Bubble sort method)对模型进行求解,得到畦灌适宜的单宽流量和灌水时间组合,根据示范区实际入田流量,初步确定最优畦田宽度为10. 7～14. 2 m。研究结果为灌区节水改造设计、水资源高效利用和农业可持续发展提供了理论依据。     

低压管道输水小畦灌的优势与发展前景

论述了优化地面灌溉在我国农业节水中的重要性 ,结合在禹城地区进行的小畦灌研究工作 ,浅析了小畦灌的优势与应用前景 ,提出了小畦灌发展的思路、存在问题与解决途径。小畦灌的应用历史已久 ,也有较好的群众基础 ,但理论研究、产品研发、技术推广工作方兴未艾。农业节水主要靠优化地面灌溉 ;小畦灌应该是由低压管道输水管网、移动快捷控制简单的地面分水系统、机械化平地技术组成的精细地面灌溉技术。     

撒施肥料一维畦灌地表水流与溶质运移模型构建与验证

模拟撒施肥料下的一维畦灌地表水流与溶质运移过程可为采用先进的畦灌液体施肥方式提供对比依据。该文基于湍流理论垂向流速线性与对数分布规律及不可压缩流体力学连续方程,构造沿畦长及任意垂向断面的非均布流速场和溶质浓度场,建立起撒施肥料下的一维畦灌地表水流与溶质运移模型,并利用典型畦灌施肥试验结果,检验该模型的模拟效果。结果表明,建立的模型不仅具有在撒施肥料状况下较好模拟地表水流运动和溶质浓度时间变化过程的能力,还具备较佳的水量和溶质质量守恒性,从而为评价撒施肥料下的畦灌施肥系统性能及与其它施肥方式下的畦灌施肥系统性能对比,提供了实用的数值模拟工具。     

畦灌不同液施模式下水氮空间分布特征

【目的】改善土壤水氮分布。【方法】基于夏玉米生长关键期灌溉施肥的试验结果,探究畦灌不同液施模式对土壤水氮空间分布状况及其变化趋势的影响。选取畦宽(1.5、2.3、3.2 m),施肥时机(灌溉到畦长的1/3、1/2施肥和全程施肥)和改水成数(85%、90%、95%)3个因素,每个因素3个水平,设置传统畦灌进行对照,采取正交设计选取最优水平组合,以形成适合作物生长发育的土壤水氮空间分布状况。【结果】畦宽对于土壤水分沿畦长分布的变异系数有显著影响,贡献率达94.36%;改水成数影响水分和氮素沿畦长分布均匀性(DUWH和DUNH、DUNQ),尤其对氮素沿畦长分布均匀性有显著影响,贡献率分别为23.9%、91.74%和71.26%;施肥时机仅对DUWH和DUNQ有显著影响,贡献率为56.09%和27.41%。【结论】液施条件下可以改善土壤水氮空间分布;畦宽为1.5 m、灌溉到畦长1/2时施肥,改水成数为95%的施肥方式可以形成较好的土壤水氮储存效率和水氮沿畦长分布均匀性。