灌溉用水效率尺度效应的模拟分析——以宁夏惠农渠灌域典型灌排单元为例

以宁夏惠农灌域某个300hm~2的典型灌排单元为例,利用修改后的干旱区绿洲散耗型水文模型模拟水分收支,并计算两个灌溉用水效率指标(腾发量占净入流量比例和出流量占净入流量比例)随尺度变化规律,结果表明:1研究区以旱作为主,加之降雨较少,地表排水占土壤和地表水支出量的6.6%,重复利用水量占净入流量比例为9.7%;2腾发量占净入流量比例随尺度增大而增大,出流量占净入流量比例随着尺度增大而减小,种植结构的空间差异(水稻面积增加)对该尺度效应有负面影响,原因是水稻排水量相对较大使得用水效率降低;3由于回归水重复利用量相对偏少,用水效率随尺度提升效果有限,从单个地块提升到4个地块,腾发量占净入流量比例提升6.4%。     

遗传算法在河西绿洲菘蓝灌溉决策优化中的应用

为缓解河西绿洲菘蓝种植水资源供需矛盾,解决灌溉过程中存在的灌溉决策粗放问题,提高灌溉水利用效率。本文通过参照Jensen模型、水量平衡方程等,根据河西绿洲干旱少雨的环境特征及菘蓝种植过程中各生育期耗水强度不同的生长规律,构建菘蓝灌溉决策模型并利用遗传算法对有限水资源在菘蓝灌溉中的合理分配进行求解。同时综合考虑各生育期灌溉水量约束条件、有效降水量、灌溉成本、产量等因素,在非充分灌溉理论指导下利用遗传算法结合现有菘蓝种植数据对灌溉决策进行优化,以达到节水、高效高产的目的,优化结果显示肉质根轻度水分亏缺可以显著提高灌溉水利用效率,同实际种植灌溉情况相符。     

黑龙江省灌溉用水效率指标体系空间格局研究

针对黑龙江省灌溉用水效率低下等问题,基于地统计学理论,对黑龙江省灌溉用水效率指标体系及其影响因素的空间分布特征进行研究。结果表明:从全方向上看,田间水利用效率受空间结构的影响最大,其空间正相关范围最大为145 km;灌溉水利用效率受空间结构的影响次之,空间正相关范围为124 km;渠系水利用效率受随机因素影响较大,空间正相关范围最小,为73 km。大庆、哈尔滨、绥化3地交界处,灌溉水利用效率、渠系水利用效率与田间水利用效率均出现高值,鸡西的鸡东县3个指标值均出现低值。自然因素对灌溉用水效率的影响小于人为因素,其中降水量与灌溉水利用效率、田间水利用效率呈现负相关。     

非充分灌溉对冬小麦产量及水分利用效率影响研究

通过田间试验,研究冬小麦在不同生育期缺水以及不同程度的缺水对其生长发育及产量的影响,为半干旱区冬小麦建立优化灌溉制度提供理论依据。通过试验观测:枯水年份,冬小麦各生育期耗水比例相差较大,0~80cm土层的耗水量占总耗水量的绝大部分,总耗水量随灌水量的增加而增大,非充分灌溉对冬小麦叶面积、产量和水分利用率均会产生显著影响,灌水可显著提高植株叶面积,不灌水会显著降低作物产量与耗水量;灌1水的灌溉水利用效率明显高于灌2水和灌3水的灌溉水利用效率,其中以T2处理的灌溉水利用效率最高,边际效益最大;灌冬浇水与拔节水可获得较理想的产量和水分利用效率,在半干旱区水资源不足时,可作为冬小麦最佳灌水模式。     

灌溉用水效用评价指标的尺度效应问题理论探讨

以灌溉水利用效率、灌溉水生产效率和灌溉效益为代表的灌溉效用评价指标在不同尺度上的计算方法及所代表的具体含义也会因为尺度的差异而体现不同的含义。以灌溉水量平衡为基础,分析了灌溉用水三大评价指标在不同尺度理论值及其尺度间相互转化关系。分析结果表明,由于灌溉效用尺度效应的作用,小尺度的低效用在大尺度上并不意味着效用低下。     

基于权重约束DEA和Tobit模型农业灌溉用水效率实证研究——以黑龙江省为例

农业灌溉用水效率是评价灌溉水利用情况的重要依据,灌溉水利用效率的提高是加强农业综合实力和保障国家粮食安全的重要举措,也是构建节水型社会的基本要求。选取2013-2015年黑龙江省13个地区的数据,基于权重约束DEA和Tobit模型对农业灌溉用水效率及其影响因素进行测算和分析。结果发现:(1)加入权重约束的DEA模型更符合黑龙江省农业灌溉用水的实际情况,该模型一方面降低了传统DEA模型中出现的大范围高效率问题,另一方面避免了输入要素权重值为0的问题;(2)黑龙江省农业灌溉用水效率与降水量、水库容量、粮食作物播种面积占总播种面积的比重、人均GDP呈负向效应,与气温、水库数量、除涝面积呈正向效应,对此引入水价、制度、技术措施来提高黑龙江省农业灌溉用水效率。     

干旱区绿洲农业水权配置模型及应

绿洲是干旱区独有的地域景观,也是干旱区人们繁衍生息的场所。绿洲农业的发展为干旱区人们的生存提供了基本的物质保障,而水是绿洲农业开发与发展的限制性因素。针对干旱区绿洲农业具有“非灌不植”的特点以及目前干旱区水资源尤其是农用水资源紧张的现状,首先从水权的角度界定了绿洲农业水权的内涵;其次,在已有水权分配研究的基础上,将以前的水权分配两个层次更细致地划分了三个层次,并重点对第三个层次,即绿洲农业内部水权,提出了水权配置的结构模型;最后,将该模型在石河子绿洲进行应用。结果表明,运用该模型对农业内部进行水权配置,可为调整农业产业结构提供一条新思路。     

北屯灌区用水效率与效益评价

根据北屯灌区基本资料,选取灌溉水利用系数、渠系水利用系数、田间水利用系数、灌溉水生产效率、耕地有效灌溉率和节水灌溉工程面积率6个指标,构建了模糊综合评价模型,对影响灌区用水综合效益的因素进行了分析.结果表明,工程状况与灌区节水灌溉的发展对灌区灌溉水利用效率的影响较为显著.     

麦后移栽棉适宜调亏灌溉模式研究

【目的】探讨麦后移栽棉适宜的调亏灌溉模式。【方法】在麦后移栽棉蕾期、花铃期分别设计不同亏水灌溉处理,研究了不同调亏灌溉处理对麦后移栽棉生长发育、产量、品质和灌溉水利用效率的影响。【结果】蕾期和花铃期的水分亏缺均会抑制棉花株高、茎粗等营养生长,其中蕾期水分亏缺影响程度相对较大;无论是蕾期还是花铃期,轻度亏水灌溉对棉花生长发育无明显影响;叶片相对含水率随缺水程度的增加呈下降趋势,蕾期或花铃期轻度亏缺灌溉均有利于地上干物质积累;与全生育期充分灌溉(CK2)处理相比,蕾期轻度调亏灌溉节省灌溉用水5.45%,增产9.16%,灌溉水利用效率提高15.05%;花铃期轻度调亏灌溉节省灌溉用水9.09%,增产2.34%,灌溉水利用效率提高12.90%;调亏灌溉对麦后移栽棉马克隆值和伸长效率影响不明显,但蕾期或花铃期轻度调亏灌溉都有提高棉纤维长度、整齐度和断裂比强度的趋势。【结论】在水资源供应较为充足时,蕾期轻度调亏灌溉、花铃期充分灌溉可获得最高的籽棉产量和较高的灌溉水利用效率;而在水资源不足的条件下,蕾期充分灌溉、花铃期轻度调亏灌溉是较为适宜的省水、高产、高效灌溉模式。     

河西绿洲灌溉农业区发展节水农业探析

通过对甘肃省河西绿洲灌区主要河流的供水和工农业生产、生活、人畜饮水及生态用水等供需平衡以及发展潜力的研究表明,河西绿洲灌区水资源严重短缺,农牧业生产用水是水的主要消耗产业,达到89.03%,且水的经济效益非常低,但发展节水农业潜力巨大.因此,必须采取树立农民的节水意识,增加节水比较效益,增强发展节水农业的内驱力,调整产业结构,发展节水作物,理顺用水机制,加强政府对节水农业的补助,建立健全发展节水农业法规,保障生态农业规范发展,加大对节水灌溉设备和器材生产企业的扶持力度,加强科技支持力度等措施来发展节水农业.     

石津灌区农业水资源利用效率的初步研究

采用灌溉水利用系数、灌溉效率和水分生产率3种指标,结合石津灌区2004~2005年冬小麦生育期内的耗水量和产量,从灌区管理与水资源利用的角度,评价了该灌区农业水资源的利用状况。同时运用地下水位观测资料分析计算了田间渗漏水量和垂向回归水量,定量分析了垂向回归水补给量对灌溉效率的影响。经计算,灌溉水利用系数为0.476、灌溉效率平均为0.667、灌溉水分生产率不同尺度分别为1.214、1.350、1.490、1.751 kg/m3。回归水的再利用使得灌溉效率值平均提高了18.8%。     

华北平原滴灌施肥灌溉对冬小麦生长和耗水的影响

针对华北平原地区冬小麦水肥利用效率低且造成一定的面源污染问题,研究了滴灌施肥灌溉对冬小麦生长、产量及其构成要素、耗水量、水分利用效率、灌溉水利用效率和土壤养分分布的影响。结果表明:滴灌施肥灌溉条件下,2013—2014、2014—2015和2015—2016年冬小麦平均产量为7 120.5 kg/hm2,相比当地产量(6 000 kg/hm2)提高了18.7%,冬小麦穗粒数和千粒质量表现较好,千粒质量平均提高了4.3 g。2013—2014、2014—2015和2015—2016年冬小麦全生育期耗水量平均为387.9 mm。播种期-拔节期降水量占阶段耗水量的比例最大(52%),拔节期-抽穗期灌水量所占比例最大(78%),而抽穗期-收获期土壤储水量的消耗量所占比例最大(54%)。3年度冬小麦全生育期耗水量各组成所占比例表现为:灌水量所占比例最大,为49%,其次是土体储水量的消耗量,占总耗水量的25%,降水量占总耗水量的24%,地下水补给量占总耗水量的比例最小,仅2%。冬小麦水分利用效率和灌溉水利用效率分别为1.8、3.9 kg/m3,相比地面灌溉分别提高了38%、95%。养分主要分布在根区0~40 cm土层内,养分利用率高,养分淋失少。因此,华北平原地区控失肥作为底肥,采用滴灌施肥灌溉进行随水追肥,当施肥量为当地施肥量的70%时,可提高冬小麦产量18.7%,穗粒数和千粒质量表现较好。此外,滴灌施肥灌溉可节水36%,节肥30%,提高灌溉水利用效率95%,提高水分利用效率38%。     

人类活动条件下民勤绿洲地下水动态模拟研究

以石羊河流域下游民勤绿洲区域地下水为研究对象,运用地下水位动态ANN-FEFLOW模型模拟了不同情景下(现状条件、灌溉面积减少、节水灌溉实施、地表来水增加及综合工程措施等)地下水动态变化。结果表明,民勤绿洲现状条件下地下水将持续下降;灌溉面积减少可以明显缓解地下水位下降速度,节水灌溉对地下水的影响并不明显。地表来水为2.51×108 m3/a时,湖区地下水将出现正均衡;综合工程措施情景下,湖区和泉坝区地表来水分别为1.45×108 m3/a和2.51×108 m3/a时,地下水位回升。     

广东省灌溉水有效利用系数年度变化与影响因素关系分析

采用分形理论的位序-规模法,系统研究了广东省2005—2011年间样点灌区各年度灌溉水有效利用系数的尺度变异规律。结果表明,样点灌区灌溉水有效利用系数年度变化总体呈明显的双分形结构,分维值为5.95~10.92,整体呈逐年增大和均衡发展趋势。同时,基于优势分析法,种植结构、输配水、用水管理、灌溉技术和田间用水5类因素中,用水管理和灌溉技术因素贡献作用最大,占总贡献的48.25%。     

基于农田灌溉系统水能关系的农业节水管理分区研究——以上海为例

【目的】对不同类型的农业灌溉区域进行节水的节能潜力分析并开展相关管理对策探讨。【方法】根据上海农业灌溉系统水资源消耗与能源消耗特征,构建了农业节水管理分区指标体系,采用Ward系统聚类法对上海镇域尺度上的农业灌溉区域进行聚类分析,通过实证研究将上海农业灌溉区域分为4类,并讨论了具有针对性的节水与节能管理对策。【结果】(1)增加水利基础设施建设投入在提升农业用水效率的同时,需兼顾农业灌溉系统的能源利用效率,以提升区域农业灌溉系统的综合效益;(2)在上海当前节水管理水平和区域水资源利用条件下,小规模分散型农业灌溉模式向规模化灌溉方式转变,对提升区域农业用水效率与用能效率的效果并不明显;(3)针对分散型小规模农业灌区实施用水与用能的价格激励机制是实现农业用水效率与用能效率共同提升的一项有益尝试;(4)针对灌溉用水与用能等生产成本占总生产成本比重较小的规模化大型农场,为提高生产经营者的灌溉节水节能意识与动力,应加强农业水总量控制与定额管理,并利用水价的市场调节作用,激励其用水效率与用能效率的共同提升。【结论】基于农田灌溉系统用水与用能关系综合分析的农业节水分区研究,可以为上海及其他平原河网地区农业灌溉系统节水与节能综合效益提升提供科学的管理建议。     

基于区域回归水重复利用的理论灌溉水利用系数研究

灌溉水有效利用系数作为国民经济发展的一项重要的资源利用效率指标,也是实行最严格的水资源管理制度中用水效率控制红线的三项主要指标之一,国家提出了明确的阶段目标。通过以水量平衡法为主线,采用根据年度区域作物结构变化修正的"浮动定额"法计算了广东省1997-2011年间理论灌溉水利用系数,并以全省6个地理分区为单元,采用彭曼公式计算了历年灌溉需水量,并计算得到各年度灌溉回归水量。结果表明,期间广东省多年平均灌溉回归水利用系数为0.27,考虑灌溉回归水基础上的年度理论灌溉水利用系数值多年均值为0.56,年际间变化总体表现出灌溉水利用系数上升而回归水利用系数下降的趋势。比2005-2011年度的实测值年均高0.16,说明灌溉回归水的影响客观存在。研究对于计算区域理论灌溉水利用系数和灌溉回归水利用系数提供了新的途径。     

干旱绿洲区灌溉水价与灌溉用水量

以新疆兵团1997年～2005年农业灌溉水价和与之对应的每公顷毛灌溉定额资料为基础，应用计量经济学需求函数模型，研究干旱绿洲区农业灌溉水价与灌溉用水量的定量关系。将以上研究成果对兵团灌溉水价改革进行预测，结果显示灌溉水价调整将会使农业灌溉用水产生明显的抑制作用，节水效果非常明显。     

拔节期水氮处理对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响

【目的】探索黄淮地区冬小麦适宜水氮管理模式。【方法】通过田间小区试验,研究了不同灌水量(90 mm (W1)、60 mm (W2)、0 mm (W3))和施氮量(300 kg/hm2(N1)、225 kg/hm2(N2)、150 kg/hm2(N3))对冬小麦耗水特性、产量和水分利用效率的影响。【结果】灌水量从0增加到90 mm,冬小麦耗水量增加了67～106 mm,降水和土壤供水量占耗水量的比例降低;随施氮量增加,冬小麦耗水量和土壤供水占耗水量的比例增加,降水所占比例降低。相同灌水条件下,灌水量和降水量占总耗水量比例随施氮量增加而降低;施氮量从150 kg/hm2增加到300 kg/hm2,土壤贮水量消耗占总耗水量的比例从1.6%～4.9%增加到8.3%～9.9%。拔节期灌水、追施氮肥提高了拔节—开花期、开花—成熟期阶段耗水量和平均日耗水强度;与W3N3处理相比,随灌水和施氮量的增加,拔节—成熟期的耗水量增加了7.4%～63.5%;增加灌水量降低了冬小麦水分利用效率、土壤水利用效率和灌溉水利用效率,提高了降水利用效率。在W1条件下,N1、N2处理的水分利用效率、降水利用效率和灌溉水利用效率分别比N3提高了18.18%～22.98%、24.66%～26.32%和24.68%～26.32%;在W2、W3条件下,水分利用效率、降水利用效率、灌溉水利用效率随施氮量的增加逐渐增加,土壤水利用效率随着施氮量增加逐渐减小。【结论】在试验条件下,综合考虑籽粒产量和水分利用效率,拔节期灌水90 mm、施氮225 kg/hm2和拔节期灌水60 mm、施氮300 kg/hm2为产量和水分利用效率兼优的灌溉施肥组合。     

干旱绿洲区灌溉水价与灌溉用水量关系研究

以新疆兵团1997-2005年农业灌溉水价和与之对应的每公顷毛灌溉定额资料为基础,应用计量经济学需求函教模型,研究干旱绿洲区农业灌溉水价与灌溉用水量的定量关系.将以上研究成果对兵团灌溉水价改革进行预测,结果显示灌溉水价调整将会使农业灌溉用水产生明显的抑制作用,节水效果非常明显.     

灌区用水效率与效益评价——以天津市里自沽灌区为例

以天津市宝坻区里自沽大型灌区的基本资料为基础.选取灌溉水利用系数、渠系水利用系数、田间水利用系数、灌溉水生产效率、耕地有效灌溉率、节水灌溉工程面积率6个指标,构建了模糊综合评价模型,对影响灌区用水综合效益的因素进行了分析.结果表明,2004-2008年,里自沽大型灌区综合评价指数分别为3.299、3.423、3.624、3.679、3.687整体上呈现明显的上升趋势,其用水效率状况处于较好阶段.利用模糊综合评价法,对灌区用水效率与效益进行了评价.结果表明,工程状况与管理水平对于灌区用水系数的影响较显著.必须加大灌区节水改造以及灌区管理体制改革力度,进一步提高农业灌溉水的利用效率和效益,促进水资源的可持续发展.