农田排涝模数计算方法的比较

正确计算排涝模数,对于确定排涝工程的适宜规模具有重要现实意义。该文以湖北省四湖流域螺山排区为例,根据排区下垫面条件进行产流计算,分别采用经验公式法和平均排除法计算不同排涝标准下的排涝模数,分析2种计算方法中排涝天数、排涝模数及排涝重现期之间的关系。结果表明:经验公式法对应于平均排除法的排涝天数为3.5d。当经验公式法求得的排涝模数小于平均排除法求得的排涝模数时(本区对应排涝天数小于3.5d),选用平均排除法计算排涝模数偏于安全;而当经验公式法求得的排涝模数大于平均排除法求得的排涝模数时(本区对应排涝天数大于3.5d),则选用经验公式法计算排涝模数偏于安全。此外,在排涝模数确定的条件下(即工程的排水能力一定),采用不同的排水公式校核排水标准时存在差异。一日暴雨时,采用平均排除法(采用三日排除)10年一遇和20年一遇的设计标准分别相当于经验公式法15年一遇和33年一遇的设计标准;而在三日暴雨下,平均排除法(采用五日排除)10年一遇和20年一遇的设计标准则分别相当于经验公式法4年一遇和7年一遇的设计标准。研究成果对合理选择排涝模数计算方法具有一定参考价值。     

干热河谷地带坡耕地综合治理模式实践

干热河谷区的坡耕地试点治理工程所采取的治理措施包括坡改梯措施、水利措施、机耕路、排水措施及沟道治理措施。通过对干热河谷区坡耕地的综合治理,流域内水土流失综合治理度达到98%,可实现试点区年减蚀量达1.43万t,年蓄水效益达8.86万m3,流域内土壤侵蚀模数由原来的6 500 t/(km2·a)降到500 t/(km2·a),每年增加经济效益达30 420元/hm2。     

沟塘组合除涝工程设计方法与应用

鉴于极端降雨事件增加和流域下垫面改变抬高排涝模数对传统沟道除涝工程形成挑战,该文结合塘堰滞涝功能提出了沟塘组合除涝工程技术及其设计方法。基于水文资料缺乏小流域的涝水形成规律,离散设计暴雨历时并假设离散时段内流量过程线符合三角形分布下,采用改进SCS模型和小流域汇流方程推求涝水流量过程线;采用水位-容积关系和堰流公式进行质量平衡演算设计塘堰工程规格。在淮北平原低洼区的农沟和斗沟尺度上组合堰宽分别为0.6和2 m的塘堰工程发现,3、5和10年一遇24 h设计暴雨下涝水流量峰值减少了25%以上,延迟了0.5~1 h,3或5年一遇设计暴雨除涝能力排水沟的除涝标准可分别提高到5或10年一遇。沟塘组合除涝工程为缓解排区和下游区域洪涝压力提供可选方案。     

基于GIS的祖厉河流域土壤侵蚀治理模式模拟研究

借助RS图像信息提取技术,对祖厉河流域遥感影像进行校正与信息提取。利用GIS栅格数据空间分析功能,将研究区空间化为30m×30m的栅格单元。根据土壤流失方程RUSLE生成各因子栅格图,借助GIS空间分析功能,实现该区土壤侵蚀评估模拟。结果表明:祖厉河流域1995年、2005年、2015年土壤侵蚀模数分别为2 877,3 372,3 713t/(km2·a);从侵蚀量变化来看,1995年总土壤流失总量为29 608 397t/a,2005年总土壤流失总量为34 694 588t/a,2015年总土壤流失总量为38 202 817t/a,年平均流失模数为3 713t/(km2·a)。从土壤侵蚀空间分布和侵蚀量变化来看,研究区土壤侵蚀度呈现南北低、中部高;河流深切区低,高山林立区高的特点。针对研究区,提出4种模拟治理并进行验证,分析得出完全采取人工提升林区植被增长速度,主要包括全力发展坡地退耕还林还草的高效治理模式是该区最佳治理模式,可有效改善土壤流失状况,使平均土壤流失模数降为2 656t/(km2·a)。     

广安市水土保持工作成就初报

广安市位于四川省东部的华蓥山,地处长江上游嘉陵江和渠江河畔,山高坡陡,暴雨集中,植被稀疏,水土流失严重.据1988年遥感资料,全市水土流失面积为4055 km2,年土壤侵蚀总量为3 005 t,土壤侵蚀模数为年7 410 t/(km2·a).1989年以来,全市五区(市、县)先后被列入长江流域水土保持重点防治区,采取工程、生物和耕作措施相结合,进行水土流失综合治理,13 a来,全市水土流失面积降至3 042 km2,年土壤侵蚀量降至1 280万t,年土壤侵蚀模数降至4 208 t/(km2·a).水土保持工作呈现出广安的地方特色.     

贵州常态地貌区降雨侵蚀特征分析——以龙里县羊鸡冲小流域为例

为了解贵州常态地貌区降雨侵蚀力特征,以贵州省龙里县羊鸡冲小流域为研究区,根据小流域2009年6个标准径流小区的定位观测资料,利用统计分析方法,确定研究区侵蚀性降雨雨量标准,估算降雨侵蚀力,分析其年内分布规律及与侵蚀模数之间的关系。结果表明:研究区侵蚀性降雨雨量标准为23.6 mm;出现侵蚀性降雨的5个月(4、5、6、7、9月)中,6月份降雨侵蚀力最大,为2 589.10 MJ·mm/(hm~2·h),侵蚀模数也最大,为5 606.4 t/(km~2·a),4月份降雨侵蚀力最小,为818.49 MJ·mm/(hm~2·h),侵蚀模数也最小,为2 277.6 t/(km~2·a);拟合侵蚀模数与次降雨量的关系曲线为y=1 377.6ln x-3 849.1(R~2=0.607 2),两者相关性显著。     

平原湖区外江水位变化对排涝流量的影响

为准确模拟排区涝水产汇流过程及水量,以湖北省四湖流域螺山排区为例,通过耦合SCS和MIKE11模型来建立排区尺度的涝水产汇流模型,分别采用1980年、1983年和1991年、1996年螺山泵站站前的实测水位数据对模型进行率定和验证,并通过设置不同设计暴雨和外江水位的组合,以评估外江水位变化对排涝流量的影响。结果表明:率定期1980年和1983年模拟水位和实测水位的相对误差分别为-0.20%和-0.40%,相关系数分别为0.980和0.952,效率系数分别为0.949和0.849;验证期1991年和1996年模拟水位和实测水位的相对误差分别为-0.10%和1.70%,相关系数分别为0.919和0.967,效率系数分别为0.782和0.906,表明耦合模型模拟效果较好,适用于螺山排区产汇流模拟。根据5年一遇、10年一遇3日暴雨与5年一遇、10年一遇汛期最高5日平均水位、泵站设计外江水位组合下排涝流量的模拟可知,在相同的设计暴雨下,外江水位越高,泵站的抽排流量越小,并且对内涝造成的不利影响越大。如按排涝泵站水泵的性能曲线进行模拟,精度将提高19.6%~53.8%。     

辽河重污染支流招苏台河径流和泥沙模拟研究

在3S技术和基础信息数据库的支撑下,应用SWAT模型对招苏台河流域径流和泥沙进行了模拟研究,利用2004—2009年的日径流量、输沙率等水文实测数据对模型进行校准和验证,评价参数满足要求。模拟结果表明:研究区年平均径流量和输沙量为1.64m3/s、6.90万t,土壤侵蚀模数为62.93t/(km2·a),侵蚀强度为微度侵蚀,耕地的土壤侵蚀模数最大,是该河泥沙的主要来源;径流量和输沙量在时间分布上具有季节性特点;根据研究区的水土流失特征,提出拟采取的水土保持措施,并模拟了河流两岸不同尺度植被缓冲带控制情景条件下的水文响应。该研究揭示了招苏台河流域径流和泥沙产生的规律和特征,为研究区水土保持和重污染河流的治理提供数据和管理决策支持。     

基于RUSLE的北洛河上游流域侵蚀产沙模拟研究

以RS、GIS和RUSLE模型结合SEDD模型,分析了退耕还林前后北洛河上游流域1990年、2000年和2010年土壤侵蚀强度和产沙量的时空变化特征。结果表明:3个时期年平均土壤侵蚀模数分别为18189.72,7 408.93,2 857.76t/(km~2·a),年均输沙模数分别为14 093.31,5 997.65,2 394.37t/(km~2·a),均呈减小趋势。3个时期的土壤侵蚀量在地形上的分布表现出趋同性,即高程上均在1 475~1 575m内平均侵蚀模数和侵蚀量表现出最大值。随着坡度增加,平均侵蚀模数增加,流域内75%以上的侵蚀量均来自于坡度15°区域。3个时期平均侵蚀模数均遵循阳坡半阳坡半阴坡阴坡的规律。研究为该区域生态环境建设效益评价及水土资源合理利用提供有益信息。     

南汀河流域土壤侵蚀的时空分异

[目的]分析南汀河流域坡面土壤侵蚀的时空分异特征,为流域水土保持和边疆生态环境建设提供科学参考。[方法]基于通用土壤流失方程(USLE),运用RS和GIS技术计算南汀河流域1990,2000及2010年3个时段的土壤侵蚀模数。[结果]3个时段内研究区侵蚀模数呈现先升后降的趋势,年均侵蚀模数从24.75t/(hm2·a)升到30.05t/(hm2·a),然后降为25.87t/(hm2·a)。3个时段内,流域内强烈侵蚀及其以上的侵蚀面积仅占总侵蚀面积的19.94%,但对流域总侵蚀量的贡献高达73.56%。1990—2000年,强烈及强烈以下侵蚀面积减少了1 059.85km2,强烈侵蚀以上的侵蚀面积则增加了112.29km2;2000—2010年,微度侵蚀面积有小幅增加,其余侵蚀等级的侵蚀面积都有所下降。当坡度小于20°时,侵蚀模数随着坡度的增加而增加,坡度超过20°后,侵蚀模数有降低的趋势;从海拔上看,高侵蚀模数区域主要位于海拔500~2 000m范围。[结论]流域内的土壤侵蚀治理已初见成效,但在局部地区,土壤侵蚀仍有加剧现象。     

水稻沟田协同控制灌排模式的节水减污效应

南方地区水稻生长期暴雨较多,高施肥量下的稻田易使大量氮磷随排水流失,导致水体环境恶化。该文提出稻作区沟田协同控制灌排技术的概念,即在农田蓄雨控排的基础上,利用农沟对农田排水再次拦截,并滞蓄农沟控制区内沟渠、道路以及农田侧渗排水,利用农沟和农田的湿地效应,减少排水量及氮磷浓度,降低污染物负荷。2013年采用大田试验,测试农田和农沟尺度上的灌排水量、灌排次数和氮磷流失量,对上述模式进行验证。结果表明,农田尺度上,蓄雨控排模式较对照处理(浅水勤灌)需水量和耗水量减少18.8%和15.3%,灌溉定额和地面排水量分别减少28.0%和60.6%,氮、磷负荷分别减少58.6%和58.8%,灌水次数减少4次,处理间差异显著(P0.05),处理间籽粒产量无显著差异(P0.05)。农沟尺度上,沟田协同控制灌排技术较非控排模式排水量减少55.9%,总氮和总磷负荷分别减少59.7%和66.7%;降雨初期农田和农沟水中氮磷浓度高且随滞留时间衰减较快,控制排水能有效减少氮磷负荷;渗漏水量中氮磷浓度较低。沟渠、道路等非农田的地面排水量占沟道总排水量的31.3%~38.7%,也是重要的氮磷负荷来源。结果表明沟田协同控制灌排技术具有较好的节水、省工和减排、控污效果,对南方稻作区灌排管理具有指导意义。     

Proportions of subsurface drainages in large areas—methodological study in the Middle Mulde catchment (Germany)

High nitrogen (N) input to rivers requires measures for the reduction of diffuse N pollution. Beside the groundwater, artificial subsurface drainage systems are the main pathways of diffuse N input into rivers. Nevertheless, the N discharge via subsurface drainage systems is one of the main missing links for modeling, especially because of the lack of data bases of subsurface drainage areas. We introduce a method to calculate the normally unknown proportions of drained areas in arable lands improving the existing method by Behrendt et al. (2000). The method is applied for the catchment of Middle Mulde river (area: 2,700 km²) in Saxony/Germany. The data records of the mesoscale soil mapping are allocated to the subsurface‐drainage areas digitalized in representative areas using ARC/INFO GIS. In this way, it is possible to establish a differentiated record of the proportion of subsurface‐drainage area of each regional site type. The results were extrapolated to the entire area by transferring the proportions of subsurface‐drainage areas to areas where no information on drainage areas was available. The approach is well‐suited for future model approaches on a regional scale. By creating and integrating new data sets derived from modern GIS operations, the approach reduces the uncertainty of modeling N and water fluxes.     

利用DRAINMOD模型模拟银南灌区稻田排水过程

宁夏灌区大量的农田排水是目前造成黄河及其周边地表水域污染的原因之一。为了改善灌区水管理状况，该文利用美国农业部所推荐的田间水文模型——DRAINMOD，对宁夏银南灌区稻田排水过程进行了模拟研究。结果表明：模拟的农沟排水量与试验观测值极为接近，年平均排水量误差仅为0.4%；日地下水埋深预测值的Nash Sutcliffe效率系数达到了0.86；由于理论方法无法考虑田间水位的动态变化，按照平均田间水位计算的生长期内排水量超过实测值36%。这表明利用模型可以更详细地描述田间水文过程，并灵活地对灌区长期运行进行预测。     

暗管排水治理渍害低产田效果研究

1990年早造,在广西宾阳县大桥乡进行了暗管排水治理溃害低产田试验.结果表明:暗管排水对降低地下水位效果显著,提高了土壤的通透性,减少了土壤中的有毒物质,改善了水稻的土壤生态环境;亩产稻谷578.16kg,比农艺措施相同的明沟排水田增产57.99kg,增11.15%;比上年未安装暗管时亩增产202.16kg,增53.8%.其增产幅度大,经济效益显著,是一条根治渍害低产田的有效途径.     

从水盐平衡的角度分析控制排水在银南灌区实施的可行性

宁夏银南灌区目前普遍存在排水过量问题。为了减少由此带来的由于农业污染物流失造成的环境问题，控制排水措施可以灵活调节现有系统的排水能力。该文根据控制排水的定义、作用及其适用条件，结合银南灌区的地理条件及其1979～1998年19年的水盐引排状况和水稻不同生育期的耐盐特性，从水盐平衡的角度分析，结果表明目前银南灌区处于脱盐状态且土壤盐分尚未达到作物的耐盐临界值，控制排水技术在银南灌区运用是可行的。     

水稻控制灌排模式的节水高产减排控污效果

为合理地集成控制灌溉和控制排水技术,实现节水、高产、减污目标的统一,该文应用控制灌排技术于2015-2016年在涟水县水利试验站开展大田小区试验,对稻田灌溉用水量、产量及氮磷流失情况进行监测和分析。2 a研究结果表明:与对照处理(控制灌溉)相比,采用轻旱控制灌排技术并不导致水稻减产,且稻田灌溉定额能够降低11.89%(P0.05),同时由于排水峰值和排水次数明显减少,总磷、铵态氮、硝态氮稻田表面径流流失负荷分别降低54.58%、36.29%和60.10%(P0.05),但在雨量较多的年份会增加渗漏量,从而造成总磷、铵态氮淋失负荷升高;采用重旱控制灌排技术时,水稻减产不显著,稻田灌溉定额减少29.88%,排水定额减少58.95%,总磷、氨态氮、硝态氮地表径流流失负荷分别降低59.23%、38.88%和62.97%,但淋失负荷分别增加了24.57%、30.17%和15.88%,可能造成地下水污染。应用基于序关系分析法和熵值法组合权重的TOPSIS理想解法对水稻灌排方案进行优选决策,结果表明轻旱控制灌排在保证粮食生产量的前提下具有良好的节水减排控污效果。     

渭干河灌区灌排管理与水盐平衡研究

灌排管理不当是干旱地区灌区土壤次生盐碱化发生和扩展的主要原因.该文以新疆渭干河灌区为例,利用多年的水盐监测资料,采用水盐平衡方法,确定了渭干河灌区的临界排灌比为9.19%,并深入讨论了确定排灌比的主要影响因素和在灌区灌排实际管理中的应用问题;通过对耕地和新垦荒地盐分动态的对比分析,表明干排盐措施在渭干河灌区具有可行性和必要性;探讨了节水条件下的灌区土壤盐分管理,指出在灌溉规模的一定的条件下,提高田间水分利用效率和保持必要的淋洗比是实现灌区土壤盐分平衡的关键.该研究对干旱半干旱区灌溉农业的可持续发展具有指导意义.     

控制排水条件下农业非点源污染物流失特征

通过在宁夏回族自治区青铜峡灌区进行的自由排水与控制排水的对比监测试验,系统分析了控制排水条件下排水量以及农田排水中盐分、总磷、硝酸盐氮、氨氮浓度和负荷的变化特征,分析了控制排水的节排减污机理。研究结果表明：相比于自由排水,控制排水在稻田生长期可累计减少排水43.01%,并降低农田排水中各类污染物浓度,盐分、总磷、硝酸盐氮、氨氮浓度分别减少7.68%、17.39%、18.16%、9.20%;农田排水中盐分、总磷、硝酸盐氮、氨氮污染负荷相应减少46.49%、44.46%、57.51%、38.89%;污染负荷的     

灌溉排水耦合调控稻田水分转化关系

该文利用装配有地下水位自动控制系统的蒸渗仪,分析节水灌溉与旱地控制排水技术耦合调控对于稻田水分转化关系的影响。结果表明,灌排耦合调控在小幅减少水稻产量的同时,显著减少了稻田灌溉水量、地下排水量及水稻蒸发蒸腾量,最终显著增加了水稻水分生产效率。与常规灌排稻田相比,灌排耦合调控稻田水稻产量减少1.9%,灌溉水量、地下排水量及水稻蒸发蒸腾量分别显著减少41.7%、49.9%及24.9%,水分生产效率增加30.5%。随着控灌稻田排水控制限的提高,稻田灌溉水量、地下排水量及水稻蒸发蒸腾量减少,水稻产量保持稳定,使得水稻水分生产效率进一步增加。提高控灌稻田的排水控制限,减缓了稻田土壤水分的衰退速度,并增加稻田地下水位低于排水控制限的比例,稻田灌溉次数与发生地下排水的时段均减少,使得控灌稻田灌溉水量与地下排水量下降,两者综合作用下控灌稻田水稻蒸发蒸腾量减少。在采用控制灌溉模式的基础上,适当提高稻田排水控制限,可以较好地实现水稻生产中水分的高效利用,研究结果可为优化稻田水管理模式提供依据。