半干旱地区大型灌区水文生态系统质量综合评价——以陕西省泾惠渠灌区为例

根据泾惠渠灌区水文生态现状和存在的主要问题,构建了由3层16项指标组成的综合评价指标体系;基于层次分析法进行了指标权重分配,确定了评价标准和两级模糊综合评判法,并以泾惠渠灌区2000年的具体指标值为例,进行了实例验证。结果表明,水文气象要素和生态环境要素的质量都为中等水平,两者对中等级别的隶属度分别为36.7%和42.3%;而社会经济要素的质量相对较差,对很差级别的隶属度高达61.1%。总体来说该灌区2000年的水文生态系统质量处于中等水平。评价结果与实际情况基本相符,说明层次分析法和两级模糊综合评判法在半干旱地区大型灌区水文生态系统质量综合评价中具有一定的应用价值。     

畦灌糙率系数的变异规律及其对灌水质量的影响?

摘要：【目的】糙率系数是地面灌溉设计和管理的基本参数之一。为了更好地进行地面灌溉系统的设计和管理,研究了畦灌糙率系数的变异规律,并分析了其对灌水效果的影响。【方法】在110m的畦田长度上,观测了水流推进过程及沿程各点的水深,采用曼宁公式的数值解法估算了26条畦田的田面糙率系数,分析了其变异规律,评价了糙率系数对灌水质量评价指标的影响。【结果】结果表明,裸地畦田的平均糙率系数在0.038左右,其变异程度为中等强度。对试验区域内各畦田灌水模拟结果显示,当采用平均糙率系数模拟灌水效果评价指标时,与采用各畦田实际糙率系数相比,灌水效率指标最大相对误差达6.48%,灌水均匀度最大相差66.67%。【结论】因此,在实际地面灌溉设计与管理中,糙率系数的这种差异性不可忽略。     

入沟流量对蟠桃沟灌和蓄水坑灌灌水质量的影响

在三工河流域典型灌溉条件下,进行不同入沟流量的田间灌水技术试验,以灌水均匀度(Ed)和灌水效率(Ea)为指标对蟠桃沟灌和蓄水坑灌的灌水质量进行评价,结果表明:沟灌条件下入沟流量对Ed、Ea的影响较大,总体而言,Ed、Ea随入沟流量的增加而增高,在相近条件下宜采用较大的入沟流量;蓄水坑灌条件下两种入沟流量的Ed和Ea差异较小,表明入沟流量不是影响蓄水坑灌灌水质量的主要因素,在土壤、地形等灌溉条件较差地区,蓄水坑灌法是适宜于果树的地面灌溉技术方式.     

土壤水盐信息的稳健性分析

本文根据区域水环境预测中水盐监测与评价的要求，进行了水盐空间变异性与稳健变异函数的研究。利用内蒙古河套灌区内一个试验区春季水盐采样数据，计算了传统地质统计学变异函数，进行了剔除特异值后计算变异函数的尝试，并直接计算了两种稳健变异函数，通过计算与分析表明，稳健地质统计学方法可以移植到农田水利与水土科学中应用。     

景电灌区灌水计划编制现状研究

景电灌区是高扬程、多梯级、大流量的提水灌区。灌区灌水计划的制定是保障农业生产的重要基础,也是实施灌区水资源优化配置的重要保障措施。本文主要介绍了景电灌区的基本概况、阐述了灌水计划的编制现状与水量调度管理情况,总结了目前景电灌区灌水计划编制存在的问题,并提出了加强水量统一调度、加快灌区信息化建设等对策。     

蔬菜设施栽培中灌水方法的优选

本文分析了蔬菜设施栽培中影响灌水方法和灌水质量的几个因素,提出了相应的评价指标和优选方法,并给出示例,结果表明本优选法具有一定的实用性。     

地形坡度下滴灌毛管铺设长度及灌水小区进口压力分析

地形坡度是影响滴灌系统灌水均匀度的重要因素。计算不同地形坡度条件下滴灌毛管铺设长度时,要分析地形坡度对铺设长度的影响。根据滴灌系统灌区实际布置,计算灌水小区水头损失,推导流量偏差率公式,进而计算灌水小区进口压力。结果表明:地形坡度对毛管铺设长度影响明显,地形坡度0.05时,逆坡毛管铺设长度减少一半,顺坡增加1倍。而采用灌水小区进口压力新的计算方法,灌区小区压力计算结果与实际更吻合。     

河北省石津灌区水资源联合利用数值模拟与方案分析

针对河北省石津灌区地下水位不断下降的现状,根据灌区的水文地质条件,运用地下水数值模拟软件MODFLOW建立了地下水三维非稳定流模型,并利用地下水位实测资料进行率定验证。模型验证结果表明:模型能较好的反应该研究区域的实际情况,可用于该区域的地下水位预测。本研究利用该模型对井灌和井渠联合灌区地下水位进行模拟预测,并考虑井灌次数、井灌定额、渠灌定额等3种因素,提出了5种解决方案。结果表明:方案2(对灌区采用井渠联合灌溉方式,调整灌水时间:3月份采用井灌模式,单井平均抽水量为45m3/h,5月份和10月份采用渠道灌溉模式,平均灌水定额为1 800m3/hm2)是比较合理的方案,它能有效控制灌区地下水位,促进灌区的可持续发展,简单实用。     

BP神经网络技术与稳健地质统计学在土壤水盐空间变异中的比较研究

本文以内蒙古河套灌区内一典型实验区的土壤水盐空间变异性为案例,进行了普通克立格、BP神经网络与稳健克立格估计对比分析。发现对于土壤水分预测,BP法可在一定程度上克服克立格法的平滑效应;在盐分预测中,稳健克立格与BP法对特异值影响估值问题尚未很好解决。BP神经网络技术对原始数据没有参数及严格地采样分布要求,简单而实用。     

都江堰灌区水资源开发利用程度综合评价

以大型灌区都江堰为例,探讨了水资源系统开发利用程度的综合评价方法,并将模糊物元理论应用于该研究,建立了水资源开发利用程度综合评价模型,应用熵值法来确定权重系数,避免了权重系数确定的主观性。结果表明,该方法的评价结果与各灌区水资源的利用现状基本吻合。同时该方法简单、易懂,更适合于有标准的系统质量评价。     

滴灌条件下水溶性肥料对灌水器堵塞影响

为探究滴头流量等因素对水肥一体化滴灌系统灌水器堵塞的影响规律,指导滴灌系统的防堵塞管理工作,以相对流量作为堵塞程度的评价指标,通过单因素试验分析了肥液浓度、滴头流量、滴头工作压力、过滤器类型、滴头类型5个因素对灌水器堵塞情况的影响,采用正交试验筛选出抗堵塞的最佳灌溉模式。结果表明,肥液浓度越大,滴头和过滤器越易发生堵塞;滴头流量越大,相对流量也越大,大流量滴头相对不易发生堵塞;相对流量随着滴头工作压力的增大呈现先增后减趋势,工作压力过大也会引起滴头堵塞,农业灌溉过程中应选取适宜的滴头工作压力;叠片式过滤器比网式过滤器过滤效果更好;压力补偿式滴头抗堵塞性能优于八孔流量可调式滴头。最佳灌溉模式为:水溶性肥料稀释比例为1∶200,滴头工作压力为0.1 MPa,滴头为流量4 L/h的压力补偿式滴头。     

由膜孔灌水流推进和消退资料推求灌溉质量指标研究

[目的]寻求简化灌水质量指标推求的方法。[方法]根据膜孔灌大田灌水试验实测资料,研究相同流量不同次灌水的水流推进和消退规律,基于充分供水条件下膜孔灌入渗规律的特点,提出了利用膜孔灌大田水流推进和消退资料推求膜孔灌灌水均匀度和灌水效率的方法。[结果]随着灌水次数的增加,水流推进加快,消退变慢,积水消退时间明显延长;膜孔灌田面水流推进和消退曲线满足一元二次函数关系。随着灌水次数的增加,畦首渗水时间变化不大,尾部渗水时间变化较大;研究提出的简化灌水均匀度计算公式,能简单而有效地求得大田膜孔灌灌溉质量指标。[结论]该研究为膜孔灌技术要素设计和灌水质量评价奠定了基础。     

基于前池水位高程的简易灌区量水法

农业灌溉用水的计量是灌区量中的重要环节,针对灌区已经安装好的泵站,提出了利用前池水位法测定泵站运行流量的方法.在东台三灶灌区,通过对泵站工作时的运行流量Q及与之对应的前池水位hq进行实测后,拟合出hq-Q回归曲线,根据曲线和实测hq值可进行灌区灌水量计算.实测结果表明,在泵站正常运行流量范围内,hq-Q呈良好的二次曲线关系,5次前池水位测定即可拟合出满足计算流量精度要求的hq-Q回归曲线,因此前池水位法是一种简便易行的灌区量水方法.     

地下滴灌灌水下限与灌水器流量对冬小麦生长发育的影响

为探明地下滴灌条件下灌水下限与灌水器流量对冬小麦生长的影响,采用3种灌水器流量(0.1、0.9和1.5 L/h)与2种灌水下限(试验地土壤田间持水量的80%和60%)的全因素试验,分析不同试验处理对土壤水分分布及冬小麦生长的影响。结果表明:试验处理下较高流量的地下滴灌灌溉水分下渗量较大,使得40～80 cm土层土壤含水率提高,较小流量的地下滴灌水分主要保存在上层土壤;灌水下限为80%田间持水量较60%田间持水量能够促进冬小麦株高、叶面积指数、干物质积累量和产量的增加,同时能够减缓灌浆期旗叶叶绿素含量的降低;不同灌水器流量处理以0.9 L/h处理冬小麦叶面积指数最高,提高灌水器流量能够减缓灌水下限为60%田间持水量处理下灌浆期旗叶叶绿素含量的降低。综合作物生长、产量及水分利用效率,本试验条件下最优灌溉制度为,灌水下限80%田间持水量,灌水器流量0.9 L/h。     

枯草芽孢杆菌rocG基因插入失活突变株的构建

枯草芽孢杆菌中有2个编码谷氨酸脱氢酶(GDH)的基因:rocG基因和gudB基因。其中Bacillus subtilis 168菌株的rocG基因编码有活性的GDH,而gudB基因编码没有活性的GDH。敲除168菌株的rocG基因后,gudB基因会自发突变为gudB1基因,后者编码有活性的GDH(gudB1-GDH)。为了研究gudB1-GDH在代谢中的作用及调控机制,构建了pMUTin4-rocG插入突变重组质粒,将其转化至B.subtilis 168,成功获得了1株rocG失活突变株BS-△rocG。对BS-△rocG和野生株的生长情况及GDH酶活进行了比较,发现BS-△rocG生长情况和野生株相当,但其GDH酶活为4.641U/mg蛋白,高于野生株的3.042U/mg蛋白。由此推测BS-△rocG中,gudB可能自发突变为gudB1,从而能够编码有活性的GDH,这一结果为研究枯草芽孢杆菌gudB1-GDH在代谢中的作用及调控机制奠定了基础。     

低压条件下蓄水灌灌水均匀度实验分析

[目的]研究分析毛管供水长度与管径、供水压力、蓄水时间、不同规格末级导水微管水量对灌水均匀度的影响关系.[方法]通过不同低压条件下单条供水毛管上各蓄流灌水器的流量观测试验,得到不同的供水管长度与直径,不同的供水压力下的蓄流灌水器出水流量值以及分析了蓄流灌水器出水量均匀度.[结果]当其它影响因素相等条件下,灌水均匀度随供水毛管铺设长度的减少而增加,随管径的增大而增大;灌水均匀度随供水时间延长而增长;末级导水微管管长为3.5m,管径为4 mm的微管最合理.[结论]当供水压力从30～ 60 cm变化时,供水压力对灌水均匀度没有太大影响,并且灌水器均匀度都能达到0.9以上.这表明蓄流灌溉方式是解决和处理自然低水头微灌系统灌溉均匀性差的一种有效技术方法.     

Stem flow of seed-maize under alternate furrow irrigation and double-row ridge planting in an arid region of Northwest China

Maize is widely planted throughout the world and has the highest yield of all the cereal crops. The arid region of Northwest China has become the largest base for seed-maize production, but water shortage is the bottleneck for its long-term sustainability. Investigating the transpiration of seed-maize plants will offer valuable information for suitable planting and irrigation strategies in this arid area. In this study, stem flow was measured using a heat balance method under alternate furrow irrigation and double-row ridge planting. Meteorological factors, soil water content(θ), soil temperature(Ts) and leaf area(LA) were also monitored during 2012 and 2013. The diurnal stem flow and seasonal dynamics of maize plants in the zones of south side female parent(SFP), north side female parent(NFP) and male parent(MP) were investigated. The order of stem flow rate was: SFPMPNFP. The relationships between stem flow and influential factors during three growth stages at different time scales were analyzed. On an hourly scale, solar radiation(Rs) was the main driving factor of stem flow. The influence of air temperature(Ta) during the maturity stage was significantly higher than in other periods. On a daily scale, Rs was the main driving factor of stem flow during the heading stage. During the filling growth stage, the main driving factor of NFP and MP stem flow was RH and Ts, respectively. However, during the maturity stage, the environmental factors had no significant influence on seed-maize stem flow. For different seed-maize plants, the main influential factors were different in each of the three growing seasons. Therefore, we identified them to accurately model the FP and MP stem flow and applied precision irrigation under alternate partial root-zone furrow irrigation to analyze major factors affecting stem flow in different scales.     

尊村引黄灌区渠道水流挟沙力研究

[目的]掌握尊村引黄灌区渠道的冲淤情况。[方法]以尊村引黄灌区二干渠为研究对象,分析了渠道的挟沙力及影响因素。[结果]渠道夏灌时挟沙力要比春灌时大,不同灌溉期观测断面挟沙力的变化趋势基本一致;影响渠道挟沙能力的主要因素有流量、来沙含量等。[结论]该研究结果为解决渠道淤积问题提供了参考。     

畦灌田面行水流动的模型与模拟

根据我国地面灌现状提出极限灌水状态和最佳灌水状态及其灌水技术参数的概念。用NewtonRaphson法和Preissman法求解畦灌田面行水流动的零惯性模型，实现了畦灌田面行水流动的模拟。在此基础上探讨畦灌的行水和入渗机理。用计算机模拟试验方法建立极限灌水定额与灌溉技术参数和畦田规格关系的数学模型，并研究它们对极限灌水定额的影响，进而探讨了灌溉技术参数和畦田规格对灌溉系统性能的影响。提出了适宜畦长和单宽流量的确定方法并给出了其量值。     

交替沟灌玉米灌浆期茎流影响因子敏感性分析与模型适用性研究

【目的】应用人工神经网络对不同处理玉米茎流进行精准预测,为推算玉米蒸腾耗水量以及制定合理的灌水方案提供新思路。【方法】试验研究对象为夏玉米,品种为西农985。试验设置3个处理,分别为交替沟灌高水处理（alternate furrow irrigation,AFI1）、交替沟灌低水处理（alternate furrow irrigation,AFI2）和常规沟灌处理（conventional furrow irrigation,CFI）。AFI1、AFI2每次灌水量为CFI灌水量的2/3和1/2。利用通径系数与互信息分析不同处理的影响因素与玉米茎流相关关系,基于人工神经网络理论建立了玉米茎流速率估算模型,以主成分回归模型为对比,对两个模型预测精度和稳定性进行评价。【结果】（1）不同处理对环境因子的响应有所差异,影响CFI、AFI1玉米茎流的主要因素是气象因子,影响AFI2处理玉米茎流的主要因素是土壤水分;（2）不同土层含水量对各处理茎流的影响也有所不同,研究发现10-20 cm和20-30 cm土层含水量与玉米茎流相关程度最高。利用不确定性分析法进一步分析得出,常规处理与高水处理水平下,与茎液流变化关系最密切的土壤含水层为20-30 cm,其次是10-20 cm,低水处理水平下,最敏感的土层为10-20 cm,其次是20-30 cm;（3）根据模型误差分析与模型不确定性分析,神经网络模型RMSE、d-factor值较小,R²值达到了0.9以上,说明神经网络模型预测精度更高,模型更稳定。【结论】与传统方法相比,人工神经网络模型可以快速准确地对茎流进行预测,对指导玉米灌溉具有重要的指导意义。