基于循环修正的灌溉用水效率综合评价方法

灌溉用水效率是最严格水资源管理制度建设中用水效率控制红线的重要组成部分,也是衡量灌区节水改造进展与效果的重要指标。针对灌溉用水效率评价中存在的单一方法评价结果不一致的难点问题,该文以12个灌区用水水平与用水效率实地调查分析为基础,首先采用突变理论评价方法、熵值法和层次分析法进行灌溉用水效率评价,再以Spearman等级相关系数作为检验标准,利用平均值法、Board法、Copeland法、模糊Borda法4种组合评价方法对单一评价结果进行组合,反复迭代,得到各灌区农业用水效率综合评价排序。最后,根据影响灌区排序的主要指标将灌区分为3类,指出了影响各灌区灌溉用水效率的主要因素及其改进措施,对灌区节水改造与农业用水效率管理具有参考意义。     

基于层次[0]分析-蚁群算法的内蒙古大型灌区节水改造综合评价

内蒙古大型灌区节水改造工程建设已开展15a,各灌区改造效果差异较大,全面系统的评价灌区节水改造效果可为灌区管理及进一步节水改造实施提供科学依据。该文针对内蒙古14个不同类型大型灌区（引黄、水库取水、河流取水、扬水灌区及井灌区）复杂条件,利用层次分析法的层次框架思维模式与蚁群算法的自适应性及人为干扰少等特点,在种植种类、灌溉方式、运行管理不同,经济效益迥异的环境中,构建了层次分析-蚁群算法。选择灌区的作物种植、节水效益、运行管理及经济效益等4个要素的14项评价指标,采用层次分析法获得权重值,再利用蚁群算法确定各灌区的优属度,对其中10个典型灌区的节水改造效益进行综合评价与分析,旨在研究各灌区节水改造效果。获得10个灌区优属度（值）的排名为：山湾子灌区（0.91）、镫口灌区（0.95）、河套灌区（0.97）、黄河南岸灌区（0.98）、甸子灌区（1.005）、察尔森灌区（1.01）、英金河灌区（1.115）、西辽河灌区（1.14）、麻地壕灌区（1.165）、莫力庙灌区（1.185）。结果表明山湾子灌区和镫口灌区的节水改造效果最好,莫立庙灌区节水改造效果最差。该评价结果符合灌区实际情况,表明该基于层次分析-蚁群算法的评价结果具有一定的可信度。因此,层次分析-蚁群算法可用于大型灌区节水改造工程综合评价。其评价结果可为管理机构进行灌区改造综合评价提供一条新的思路与方法,并为相近大型灌区节水改造综合效益评价提供参考。     

基于层次分析-蚁群算法的内蒙古大型灌区节水改造综合评价

内蒙古大型灌区节水改造工程建设已开展15a,各灌区改造效果差异较大,全面系统的评价灌区节水改造效果可为灌区管理及进一步节水改造实施提供科学依据。该文针对内蒙古14个不同类型大型灌区(引黄、水库取水、河流取水、扬水灌区及井灌区)复杂条件,利用层次分析法的层次框架思维模式与蚁群算法的自适应性及人为干扰少等特点,在种植种类、灌溉方式、运行管理不同,经济效益迥异的环境中,构建了层次分析-蚁群算法。选择灌区的作物种植、节水效益、运行管理及经济效益等4个要素的14项评价指标,采用层次分析法获得权重值,再利用蚁群算法确定各灌区的优属度,对其中10个典型灌区的节水改造效益进行综合评价与分析,旨在研究各灌区节水改造效果。获得10个灌区优属度(值)的排名为:山湾子灌区(0.91)、镫口灌区(0.95)、河套灌区(0.97)、黄河南岸灌区(0.98)、甸子灌区(1.005)、察尔森灌区(1.01)、英金河灌区(1.115)、西辽河灌区(1.14)、麻地壕灌区(1.165)、莫力庙灌区(1.185)。结果表明山湾子灌区和镫口灌区的节水改造效果最好,莫立庙灌区节水改造效果最差。该评价结果符合灌区实际情况,表明该基于层次分析-蚁群算法的评价结果具有一定的可信度。因此,层次分析-蚁群算法可用于大型灌区节水改造工程综合评价。其评价结果可为管理机构进行灌区改造综合评价提供一条新的思路与方法,并为相近大型灌区节水改造综合效益评价提供参考。     

浙江省灌溉水利用系数测算过程中的问题及对策分析

灌溉水利用系数是衡量灌区从水源引水到田间作物吸收利用水的过程中水利用程度的一个重要指标,也是集中反映灌溉工程质量、技术水平和用水管理的一项综合指标,是评价农业水资源利用,指导节水灌溉和大中型灌区续建配套及节水改造健康发展的重要参考。本文作者根据2016年浙江省农田灌溉用水利用系数测算项目在舟山、萧山等地的工作实践,分析项目实行中存在的问题,并找出相应的解决办法进行补救,对提高灌溉水利用系数测算的准确性以及衡量农业用水率具有现实意义。     

综合集成赋权法在灌区节水改造效益评价中的应用

为了合理确定大型灌区节水改造后评估指标权重,从而对节水改造效益进行科学评价,应用基于单位化约束条件的综合集成赋权法进行指标权重确定计算,并将该方法应用于陕西省关中大型灌区节水改造项目效益评价中。应用结果表明,与单纯的主观赋权法和客观赋权法以及目前其他已有的综合集成赋权法相比,基于单位化约束条件的综合集成赋权法能够兼顾主客观影响因素,且原理科学、计算过程简便,有较好的实际应用价值。     

两种综合赋权法应用于灌区节水改造效益评价的比较研究

在灌区节水改造项目综合后评估中,指标权重的确定对于评价结果的客观合理性起着至关重要的作用.为了科学合理地确定指标权重,选用两种不同原理的综合赋权法对灌区节水改造资源性效益评价指标权重进行了确定,并分别应用得出的权重值计算了灌区节水改造资源性效益综合评价值.结果表明,两种综合赋权方法得出的指标权重向量大小排序结果一致,应用于灌区评价时所得4个灌区节水改造资源性效益两种综合评价值大小不一样,但排序结果一致.最后,对该结果出现的原因及两种综合赋权法的适用条件进行了分析.     

基于熵权的改进的TOPSIS模型在灌区运行状况综合评价中的应用

为了评价灌区节水改造后的运行状况和分析近年来节水改造的综合效益,提出了一种灌区运行状况评价的改进TOPSIS模型评价方法,选择影响灌区运行状况的主要因素作为评价分析的特征指标,引入信息熵来计算各评价指标的权重,利用求得的贴近度综合评价灌区的运行状况。通过某灌区实例分析可知该灌区在10 a里的节水改造中,2006年的评价样本最优解的相对贴近度最大,灌区运行状况最优。该方法克服传统的TOPSIS法在确定评价指标的权重因子时采用专家意见打分或单一样本材料造成主观因素的影响,计算过程简单科学,结果合理,可为灌区节水改造后的运行评价提供科学依据和良好思路。     

基于SPA-VFS耦合模型的河套灌区灌溉用水效率分级

针对大型灌区用水效率分级评价问题,该研究构建河套灌区用水效率综合评价指标体系和指标分级标准,采用改进熵值法对评价指标赋权,将集对分析法(Set Pair Analysis theory,SPA)和可变模糊理论(Variable Fuzzy Set theory,SFS)结合,应用SPA-VFS耦合模型,进行河套灌区用水效率分级评价。结果表明:SPA-VFS耦合模型得到河套灌区用水效率等级为Ⅲ级,与VFS模型和SPA模型的评价结果一致,说明SPA-VFS耦合模型用于河套灌区用水效率分级评价合理可行;SPA-VFS耦合模型和VFS模型所得级别特征值的稳定范围分别为3.12～3.17和3.00～3.33,SPA-VFS耦合模型稳定范围明显小于VFS模型,评价结果更可信,更适宜河套灌区用水效率等级评价。指标评价结果可为河套灌区现代化改造建设提供决策依据,同时为类似灌区的改造建设提供参考。     

关中灌区改造工程综合效益分析

从陕西省关中9大灌区的实际出发,结合关中灌区改造工程世行贷款项目的实施情况,采用模糊综合评价的方法,建立了由社会性指标、资源性指标、经济性指标、技术性指标和生态环境性指标等5大体系8项指标组成的综合评价指标体系,构建了综合评价模型,将综合评价结果分为效益差、效益一般、效益良好、效益优良4个等级,通过模糊分析计算得到综合评价分值。研究表明,陕西省关中灌区改造后效益综合指标提升了一个级别,即从合格级别上升为良好级别。     

水利普查对辽宁省大型灌区配套决策的参考

本次辽宁省水利普查通过对有效灌溉面积3.33 hm2以上灌区的清查、133.33 hm2以上灌区的普查,全面掌握了辽宁省灌区的基本情况。通过大型灌区普查成果与辽宁省大型灌区续建配套与节水改造规划情况进行分析对比,发现灌区水量计量和消费收取中存在的问题,对大型灌区续建配套与节水改造决策有重要的参考价值。     

河网区灌溉水利用系数的尺度转换

大尺度灌区灌溉水利用系数的测定条件难以保障,而小尺度灌区的灌溉水利用系数可以通过试验测定,如何通过小尺度灌区的灌溉水利用系数来预测大尺度灌区的灌溉水利用系数,就有必要对灌溉水利用系数的尺度转换问题进行研究。河网灌区的特点是没有统一的水源引水口,通常是由若干个小灌区合并成一个大灌区,是一个典型的自相似系统。论文以地处里下河水网地区的盐城市水稻灌区作为研究对象,于2012-2013年对9个县区不同规模的样点灌区进行了灌溉水利用系数的试验观测,利用分形理论研究了河网灌区的分形特征,运用盒维数法计算了盐城市河网灌区和不同尺度灌区的盒维数,其盒维数介于1.703~1.996之间,并随着面积尺度的增加而增大。基于灌溉水利用系数与灌区面积、盒维数的相关性,建立了河网灌区灌溉水利用系数尺度转换模型,并通过验证,表明该尺度转换模型能够较好地预测河网灌区灌溉水利用系数,同时也能够很好地实现灌溉水利用系数的尺度转换,为分析河网灌区灌溉水利用系数及其尺度效应提供了新途径。     

基于改进SWAT模型的南方多水源灌区灌溉用水量模拟分析

为提出一种合理有效的南方多水源灌区灌溉用水量模拟统计方法,该文针对南方多水源灌区水循环及灌溉取水特点对SWAT模型进行改进,尤其添加了多水源自动灌溉模块用于模拟作物不同水源类型的灌水量,并统计推求灌区灌溉用水量。以浙江省浦江县通济桥水库灌区为例,应用改进SWAT构建灌区水循环模型,利用灌区出口实测月径流数据及4条干渠渠首监测的灌水量数据校正及验证模型,其中月径流在验证期的Nash-Suttclife效率系数为0.89,干渠灌溉用水量模拟值与观测值相对误差的绝对值最大不超过20%,表明改进SWAT模型具有良好的模拟效果。利用所建模型模拟分析通济桥水库灌区长系列灌溉用水量,结果显示灌区灌溉用水量呈现丰水年小、干旱年大的变化规律;除监测的骨干水源通济桥水库及浦阳江取水以外,灌溉用水量的41.40%来源于灌区内部的河道、塘堰及小型水库,说明只监测干渠渠首灌水量无法统计整个灌区灌溉用水量;随着灌区节水改造投入,灌区灌溉水利用系数提高,其灌溉用水量减少。基于改进SWAT模型进行多水源灌区灌溉用水量模拟为灌区灌溉用水量统计分析提供了一种有效的方法。     

绿洲灌区小麦水分生产率在不同尺度上的变化

水分生产率是衡量农业生产水平和农业用水科学性与合理性的综合指标。文章根据民乐县洪水河灌区1995-2006年的气象、灌溉用水量、灌溉面积、作物产量资料,从田间、斗渠、干渠、灌区4个不同尺度分析了小麦灌溉水分生产率年份间的变化情况。结果表明：不同尺度上平均灌溉水分生产率不同,田间尺度为1.414 kg/m3,斗渠尺度为1.013 kg/m3,干渠尺度为1.089 kg/m3,灌区尺度为0.894 kg/m3,并且不同尺度上的灌溉水分生产率在年份间的差异也比较大。2001年洪水河灌区实施了节水灌溉工程,不同尺度上的平均灌溉水分生产率在2001-2006年较1995-2000年有所提高,田间、斗渠、干渠、灌区分别提高了7.9%、19.4%、16.5%、7.4%,说明目前斗渠、干渠尺度上节水力度大,节水效益明显,而灌区尺度还有较大的节水潜力,应成为未来农业节水研究的重点。     

现代农业与生态节水的技术创新与未来研究重点

指出了我国农业与生态节水技术研究领域在试验仪器设备条件、节水灌溉技术与设备研发、精准灌溉和灌溉系统的自动控制、非常规水资源利用与区域农业水资源配置等方面存在的问题及与国际水平的差距,分析了现代农业与生态节水技术研究中在地面灌溉、喷微灌、节水机具、节水材料与制剂、污水灌溉利用、渠道防渗与水量调配、精准灌溉等方面的发展态势,提出了我国农业与生态节水技术创新的总体目标,提出了我国农业与生态节水技术创新的几个重大研究课题,论述了我国农业与生态节水技术创新的保障条件建设内容.     

基于层次分析-熵权法的内蒙古农牧交错带农业用水水平综合评价

在我国北方干旱半干旱地区,农业灌溉是水资源消耗的主要途径,农业水资源利用效率的高低,直接决定着区域可利用水资源量。为探究我国北方农牧交错带农业用水水平,以内蒙古农牧交错带农业灌溉用水为研究对象,在综合分析用水现状的基础上,通过层次分析—熵权法和模糊综合评价相结合的方法,选取体现农牧交错带农业用水特征的代表性指标,构建农牧交错的农业用水水平综合评价体系,对2020年内蒙古农牧交错带农业用水进行综合评价。结果表明：内蒙古农牧交错带各旗县间农业灌溉用水量相差较大,整体呈现东高西低趋势,灌溉水量为582.41～4 905.86 m³/hm²,灌溉水利用效率为51%～84%;各旗县农业用水综合评价得分为2.26～3.67,农业用水水平整体处于中等偏上,29个旗县中较高水平占比44.80%,中等水平占比55.20%;与作物水分利用效率(WUE)对比,构建的综合评价体系可以更真实地反映出农牧交错带农业用水实际情况,对于农牧交错带中农业用水水平处于中等偏下水平的旗县地区,需加大力度发展农业节水措施,提升农业水资源利用效率。     

基于改进SWAT模型的多水源灌区节水潜力尺度效应

灌溉节水潜力是指导和评价灌区节水改造的重要参数,其分析需要考虑尺度效应。该研究以湖北漳河灌区杨树垱流域为背景,采用改进SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型构建灌区分布式水文模型,并利用实测径流、蒸发蒸腾量及灌溉用水量校正及验证模型。以子流域嵌套方式将研究区划分为6个尺度,基于现状情景,设置增加塘堰汇流面积、提高渠系水利用系数及采用水稻节水灌溉模式3种节水情景。基于改进SWAT模型不同情景的模拟结果,定义并计算分析不同节水情景下传统的及考虑回归水重复利用的2种节水潜力及其随尺度变化规律。结果表明,改进SWAT模型具有良好的模拟效果(R20.80,纳什效果系数大于0.80)。在增加塘堰汇流面积情景下,由于不同尺度塘堰供水比例的变化,2种节水潜力均随着尺度的增大呈现先增加再降低继而趋于稳定的规律;在提高渠系水利用系数情景下,由于漳河水库在不同尺度的供水比例的变化,2种节水潜力均随尺度增大逐渐降低并趋于稳定;在水稻节水灌溉模式情景下,由于不同尺度水稻节水灌溉面积占比的变化,2种节水潜力均随尺度增大呈现先减小再增大继而趋于稳定的规律。3种节水情景下的2种节水潜力的大小关系,主要由节水措施实施前后不同尺度灌溉用水量变化及灌溉回归水重复利用量变化共同决定。研究可为灌区水管理及节水改造工程布局提供决策依据和指导方向。     

大棚种植川贝母分区变量灌溉系统研制

名贵中药材川贝母喜湿、怕高湿特性成为人工灌溉的难点,智能化精准灌溉系统可实现川贝母按需节水灌溉。该研究开发了基于无线传感器网络的川贝母分区变量灌溉系统。在人工种植试验过程中,采用电容法和土壤水分测定仪获得了川贝母生长需水及灌溉用水数据,建立了川贝母生长含水率模型和灌溉含水率模型。为了实现川贝母分区变量灌溉,建立了灌溉模糊控制决策模型,该模糊控制器为双输入单输出结构,利用遗传算法优化模糊控制量化因子、比例因子、模糊控制规则和隶属函数,实现遗传算法优化的模糊控制对川贝母灌用水进行精确决策和川贝母分区变量灌溉。在川贝母种植大棚内应用了该分区变量灌溉技术和系统,结果表明,模糊控制决策的灌溉有一定节水效果,遗传算法优化后的模糊控制每次灌溉用水主要分布在5%～7%,灌溉用水有明显下降。特定种植密度下灌溉用水结果表明,优化后川贝母变量灌溉误差能控制在±5%附近,满足川贝母按需灌溉需求,分区变量灌溉效果明显;随川贝母种植密度增加,所需灌溉用水也增大,基本呈线性关系（R2=0.975）;川贝母分区变量灌溉节水率与种植密度比之间呈抛物线关系,最佳节水在标准种植密度附近,年节水率大于27.6%。该研究可为川贝母种植密度和灌溉节水提供参考和技术支持。     

灌区节水改造中防渗渠道断面的优化设计

渠道防渗工程是当前灌区节水改造的重要内容之一,对原灌区骨干渠道系统的梯形土渠进行节水改造,其断面形式选用弧形坡脚梯形断面,其断面形式接近最佳水力断面、水流条件好、流速快、输沙能力强、防渗效果好、抗冻性能较高等优点.在此基础上,建立渠道纵横断面设计的系统动态规划模型,对灌区改造渠道进行纵横断面优化设计,并通过实例比较证实,该设计方法可以大幅度节省灌区节水改造项目的工程投资.     

利用地下水模型模拟分析灌区适宜井渠灌水比例

为了获取泾惠渠灌区适宜井渠灌水比例,科学合理地确定农业节水方案,该文综合应用ArcGIS和PMWIN地下水模拟软件建立了灌区的地下水分布模拟模型,根据灌区历年农业用水实际情况设定了10种灌溉情景模拟灌区地下水位的变化趋势,通过地下水模型分析研究了灌区井渠灌水比例。利用VB程序语言改写EVT蒸发蒸腾子程序包,使其能模拟非线性蒸发,潜水蒸发量计算精度得到较大改进。研究表明:1)渠首有效灌溉引水量在3.7～4.1亿m3,井渠灌水比例控制在0.35～0.55,基本可以保持灌区地下水采补平衡;2)渠首有效灌溉引水量在1.5～2.0亿m3,井渠灌水比例控制在0.5～0.7,也能实现灌区地下水采补平衡;3)目前井渠灌水比例在0.9～1.2,已引起灌区地下水超采。建议井渠灌水比例控制在0.5～0.7,加大农业节水力度、增加水价财政补贴、进行地下水人工调蓄,实现灌区水资源高效持续利用。     

精细水平畦灌灌水质量及效益评价

针对河套灌区宽畦田、大畦块导致的灌水效率低的问题,为探求变化环境下适宜畦田规格参数,通过不同畦宽下的精细水平畦灌灌水试验,分析了水流运动状态、灌水质量以及成本效益等变化情况。结果表明:(1)畦宽对土壤入渗水深以及灌水质量均有较大影响,畦宽为23m时水流推进时间延长,畦首入渗水深增大,有效水利用效率BWUF和灌水均匀度Du仅有59.78%~77.40%,84.61%~87.02%,灌水效果不佳;畦宽缩小到10~15m时,BWUF和Du分别增加11.96%~20.61%和2.49%~5.95%,灌水质量有显著提高;畦宽缩小到5m时,相对入畦单宽流量增大,大量灌溉水聚集在畦尾,使得畦尾入渗水深增加,畦首入渗不足,导致田面水流分布不均匀,灌水质量降低。(2)通过分析各处理成本构成以及产量效益情况,可以发现农业生产中花费最大的仍然是化肥、种子、地膜等其他费用,占到总种植成本Tc的70%以上;实施激光平地和缩宽等措施后田埂数量增加,导致机械成本较当地对照处理增加0.3~4.6倍,尽管水费略有减少,但Tc仍增加2.72%~9.98%。(3)在开展节水试验时,其节水效果和经济效益通常是矛盾的,节水效果好的方案往往经济效益较差,而节水效果较差的方案其经济效益反而会有所提高,建议在灌区推广节水新技术时按照1095~1665元/hm^2的补贴标准对农民发放节水补贴进而来增加农民积极性。(4)通过分析经济、节水效益不同权重组合下的综合效益函数,初步确定在进行方案优选时,若优先考虑节水可适当缩小畦宽,若优先考虑经济效益可适当放大畦宽,均可使其综合效益达到最大。研究结果可为灌区农业高效可持续发展提供理论依据。