灌区地下水位动态调控模型及其应用

根据割离井法的思路，充分考虑降水、灌溉、开采对地下水位动态的综合影响，建立了灌区地下水位动态调控的数学模型。通过模型在黄土高原灌区的应用实例，分析了该模型对灌区地下水位动态调控计算的可靠性和有效性。     

不同引水量条件下位山灌区地下水位动态研究

为定量评价引黄水量的变化对位山灌区浅层地下水位动态的影响，利用地下水位观测数据和气象资料，建立了输入延迟神经网络模型(IDNN)和递归神经网络模型(RNN)，并对模型的表现进行了比较，结果表明，RNN模型对于地下水位动态的模拟更为有效。利用RNN模型，在引黄水量减少条件下，对不同气候条件下灌区地下水位动态情况进行了定量分析，并提出了位山灌区适宜引水量为10～14亿m^3／a。     

大安灌区地下水动态特征及灌区实施后的生态环境响应

针对大安灌区存在的水资源短缺、土地退化以及新一轮土地整理可能带来的生态环境问题,在广泛收集该区多年地下水动态资料的基础上,进行了地下水动态特征分析,运用GM（1,1）模型预测了水位埋深。为分析灌区实施后对生态环境的影响,分别计算了灌区建成后引起的地下水位变化回渗量、地下水位上升值,得出了大安灌区水位最高上升1.11m,小于该区地下水位年变幅3.5m,采用计算的水位埋深进行了次生盐碱化发生的可能性分析。     

基于支持向量机的井渠结合灌区地表水地下水合理配置

地表水和地下水的合理配置是井渠结合灌区实现水资源优化,合理调控地下水位的重要途径。以陕西省泾惠渠地下水位变化的主要影响因素为输入变量,以当年平均地下水位为输出变量,建立了基于支持向量机的地下水位动态模拟模型,模拟不同水文年不同渠首引水量和地下水开采量等17种组合情景的地下水位及其变幅,并以多年采补平衡为地表水地下水合理配置的目标。结果表明,丰、平、枯不同水文年的井渠用水比分别为0.3~0.4、0.2~0.3、0.44~0.55时,可实现灌区地下水多年采补平衡。     

基于地下水合理埋深的井渠结合灌区水资源联合调控

以泾惠渠灌区为例,针对井渠结合灌区地下水超采及地下水位上升而导致的农田灌溉水环境等问题,从水位调控水量的角度出发,提出了基于地下水位合理埋深的水资源调控模式。在确定不同水文地质单元和不同植被类型条件下地下水位合理埋深上下限的基础上,结合PSO-RBF神经网络对地下水位埋深预测的结果,设计了基本、节水两种水资源联合方案,对不同保证率下的灌区水资源进行了联合调控。结果表明:泾惠渠灌区地下水位合理埋深上限介于1.76~3.50m,下限介于8.7~25.0m,不同水文地质单元、植被类型的水位埋深上下限值差异较大;水资源联合调控时,局部地区出现地下水超采,需加强节水灌溉和多水源的联合调控。     

人民胜利渠灌区适宜井渠用水比研究

为合理利用灌区地表水和地下水资源,改善灌区生态环境,以人民胜利渠灌区为例,在对灌区地下水开发利用现状及其水位动态进行分析的基础上,将地下水模拟模型与GIS技术进行结合,并设置8个情景方案,预报了灌区5 a后地下水位变化趋势,并提出了灌区适宜的井渠用水比。结果表明,目前灌区地下水位呈不断下降趋势,削减灌区地下水开采量对地下水位的恢复有明显的作用。平水年削减10%的地下水开采量,人民胜利渠灌区井渠用水比例调整为1/0.78,上游调整为1/1.24,中游调整为1/0.85,下游调整为1/0.41,灌区机井数从原来的20 261眼削减到14 315眼,可以基本实现地下水的采补平衡。     

灌区地下水位动态预报模型介绍

灌区地下水位动态预报模型介绍１回归分析模型回归分析模型是最早应用于地下水动态的定量分析计算，且目前应用最广泛，理论上最成熟的一种方法。该模型充分考虑了地下水位动态与之影响因素的关系，因而对于影响因素剧烈变化的地下水系统，应用此方法常常会取得其它方法达...     

泾惠渠灌区地下水位动态分析

陕西泾惠渠灌区地下水开采力度不断加大,地下水位不断下降,威胁灌区的水文生态安全。利用绘制潜水等水位线图法和ArcGIS软件,分析灌区地下水位动态。结果表明,灌区地下水位显著下降,主要原因是管理不到位,井渠使用失调。控制地下水位下降的根本途径是水资源统一管理。     

基于农户灌溉用水模型的渠井结合灌区渠井用水比例研究

为应对变化环境下农业用水供需矛盾日益突出的挑战,确定渠井结合灌区适宜的渠井用水比例,实现渠井结合灌区地下水多年动态平衡和生态系统的可持续发展.采用半结构化访谈的方式在典型渠井结合灌区——陕西省宝鸡峡灌区进行了大量田间调查,获取了作物种植类型、产量和种植成本,灌溉水源选择、灌溉用水量等基础数据,并将观察到的农户灌溉行为概念化和程序化,将农户灌溉用水行为与作物根区水文过程进行耦合,开发了一个具有物理机制的农户灌溉用水模型,模拟了不同渠井灌溉用水比例对地下水位动态、作物产量和农户生计的影响.模型在典型区域应用的纳什效率系数为0.58,表明模型可以用来模拟渠井结合灌区的地下水位.结果表明:若要维持灌区地下水位稳定和地下水采补平衡,塬上灌区丰、平、枯水年的渠井用水比例应分别为2:98、28:72、30:70,塬下丰、平、枯水年的渠井用水比例应为全井灌(0)、28:72、29:71.考虑丰蓄枯补原则,丰水年塬上灌区和塬下灌区的渠井用水比例分别为10:90和17:83时,地下水位可上升2 m;枯水年塬上灌区和塬下灌区的渠井用水比例分别为21:79和13:87时,地下水位可下降2 m.仅改变渠井用水比例时作物产量不变,且井灌比例增加时亩均净收入略有下降.开发的农户灌溉用水模型可以用来模拟渠井结合灌区的农户灌溉用水对地下水的影响,并可以量化渠井用水比例对地下水位、作物产量和农户生计的影响,可以确定不同水平年塬上、塬下灌区适宜的渠井用水比例,为灌区地表水地下水联合高效安全利用提供强有力的技术支撑.     

GM(1,1)模型在滦河下游地区地下水位预测中的应用

首先对GM(1,1)模型的结构进行了研究和改进,给出了模型参数计算方法和精度检验方法.依据所建GM(1,1)模型,选用滦河下游地区节水工程改造后地下水位资料,对滦河下游地区地下水动态进行分析和数值模拟,利用实测资料对计算结果进行了验证.研究表明,模型预测拟合精度高,方法简便,可操作性强,对灌区地下水位预测评价和地下水合理开发利用具有一定的实用价值.     

辽源市地下水水位动态特征分析及预测研究

利用辽源市1980-2011年地下水动态监测数据,采用地质、水文地质学理论和方法,分析研究区地下水动态变化规律,及地下水动态类型。同时运用BP神经网络模型对辽源市地下水水位进行模拟预测。结果表明:研究区的地下水动态类型主要有降水入渗-蒸发型、径流型、降水入渗-开采型;利用BP神经网络技术建立辽源市地下水位预测模型,预测结果较为理想;研究区地下水位多年来呈下降趋势,2006-2012年地下水位下降2m左右。通过对辽源市地下水动态特征的研究,为今后对辽源市地下水的研究和生产、生活的开采利用提供了科学依据和指导意义。     

井渠结合灌区水资源多目标优化配置模型与应用

将灌区的经济效益和生态环境效益结合在一起综合考虑，在灌区水资源配置时不仅只追求获得最大经济效益，同时尽量将地下水位控制在适宜范围内，以维持地下水资源的采补平衡，实现水资源的可持续利用。按此原则，建立了井渠结合灌区水资源多目标优化配置模型。实例计算表明：应用此模型指导井渠结合灌区的水资源配置可实现真正意义上的地表水和地下水联合运用，提高水资源利用效率。     

美国德克萨斯州高地平原区地下水灌溉管理方法研究

德克萨斯州高地平原区是美国灌溉和旱地作物的生产基地,其灌溉水源主要来源于奥加拉拉(Ogallala)地下水含水层。然而,自从1950年灌溉农业发展以来,由于对奥加拉拉含水层地下水的过度开采,使得区域地下水位严重下降,有些地区地下水位下降超过50 m。为了保护地下水资源和实现地下水可持续利用,2000年以来美国德克萨斯州高平原地区在节水压采方面开展了一系列工作,取得了较好的成效。采取的主要措施包括:用德克萨斯州高地平原蒸腾蒸发网络(The Texas High Plains Evapotranspiration Network, TXHPET)进行灌溉及地下水管理,改变作物品种,改进灌溉技术,改变种植结构,保护性耕作方法,加强降雨管理,将小部分灌溉农田转为旱作农田等。该区域1958年的灌溉面积为183万hm~2,1974年灌溉面积达到峰值,为242万hm~2;1989年灌溉面积降为159万hm~2,由于喷灌技术的推广应用,2000年灌溉面积恢复到187万hm~2。1958年大多数灌区为地面灌溉,仅有11%的灌溉面积为喷灌。1974年之后,灌溉总面积在减少,主要灌溉方式转为喷灌,中心支轴式喷灌面积稳步增长。自1989年之后,喷灌在该区域快速发展,2000年喷灌面积已占该区域灌溉面积的72%。早期的喷灌系统在较高压力下运行,自20世纪80年代,低压喷灌系统已全面使用。我国华北地区长期超量开采地下水与美国德克萨斯州高原区地下水超采情况及问题相似。兹系统介绍了美国德克萨斯州高地平原区在地下水超采情况下采取的综合措施拟为我国地下水超采地区的地下水管理工作提供技术与经验参考。     

再生水灌溉对土壤盐碱性影响的大田试验研究

选择北京市大兴区北野厂灌区内3个典型区域作为研究对象,通过田间试验研究了再生水灌溉对土壤盐碱性的影响。研究发现:再生水灌溉量占总灌水量的比例越高的区域,农田和农沟断面处的土壤浸提液的EC值越大,pH值则越小。农田和农沟断面处土壤浸提液的EC值均随着深度的增加逐渐下降直至保持某一定值,而pH值正好与此相反。此外,合理利用再生水灌溉以及制定科学的农业措施能够有效防止土壤盐碱化。     

灌区土壤盐渍化发展模拟预测与对策研究

以秦王川灌区观测和调查资料为依据,采用目前广为实用的MODFLOW地下水模拟软件,对灌区地下水动态进行了预测和分析,并对地下水质的发展趋势作出评价。灌溉实施以来,秦王川灌区地下水位逐年上升。未来10年内盐沼区面积扩大约为28 km2,并且将继续增加,地下水埋深0~2 m的面积达31.4 km2,占灌区面积的比例约为6%。未来20年地下水埋深0~2 m的面积达47 km2,占灌区面积的比例为10%左右。根据地下水位的变化特征,对控制土壤盐渍化发展的因素和对策进行了分析,提出以明沟排水为主,加大灌区下游地下水排泄能力;以渠灌为主,适度发展井灌,大力推行田间节水灌溉技术等对策。     

Hydrological impacts of rainwater harvesting (RWH) in a case study catchment: The Arvari River, Rajasthan, India: Part 2. Catchment-scale impacts

A key question in relation to rainwater harvesting (RWH) is whether the technique increases the sustainability of irrigated agriculture. A conceptual water balance model, based on field data from the Arvari River catchment, was developed to study and understand catchment-scale trade-offs of rainwater harvesting (RWH). The model incorporates an effective representation of RWH function and impact, and works on a daily time step. Catchment spatial variability is captured through sub-basins. Within each sub-basin hydrological response units (HRUs) describe the different land use/soil combinations associated with the case study catchment, including irrigated agriculture. Sustainability indices, based on irrigated agriculture water demand, were used to compare conceptual management scenarios. The results show that as RWH area increases, it reaches a limiting capacity from where additional RWH structures do not increase the benefit to groundwater stores, but reduces stream flow. If the irrigation area is increased at the optimal level of RWH, where the sustainability indices were greatest, the resilience of the system actually decreased. Nevertheless RWH in a system increased the overall sustainability of the water resource for irrigated agriculture, compared to a system without RWH. Also RWH provided a slight buffer in the groundwater store when drought occurred. The conceptual analysis highlights the important link between irrigation area and RWH area, and the impact of RWH on the catchment water balance.     

宁夏银北灌区井渠结合灌溉三维数值模拟与分析

为实现银北灌区水资源联合调度 ,减少引黄水量 ,充分利用地下水的目标 ,对选定典型区的地表水、地下水联合调度进行模拟 ,对井渠结合灌溉模式和运作方式进行了计算。通过三维的数值模拟计算发现 ,在规划渠系利用条件下 ,可以根据当地实际情况 ,在来水保证率低的春灌或冬灌期实施井灌 ,以控制地下水位 ,减少土壤返盐 ,也可以对部分农田采用集中井灌的方式 ,以提高用水效率。     

基于新陈代谢GM（1,1）-Markov链模型的有效灌溉面积预测

采用新陈代谢GM（1,1）模型对全国有效灌溉面积的动态变化进行初次拟合和预测,并根据有效灌溉面积时间序列波动的随机性,利用Markov链模型对新陈代谢GM（1,1）模型的残差进行修正,以概率形式确定出未来全国有效灌溉面积的动态变化区间,并依此模型预测未来10年全国有效灌溉面积的发展趋势。结果表明,该模型预测结果准确可靠...     

Sustainability of conjunctive water use for salinity control in irrigation areas: theory and application to the Shepparton region,Australia

The long term sustainability of conjunctive water use for controlling irrigation salinity is affected by increase in groundwater salinity over time. This paper uses mass conservation of salt and water to assess groundwater degradation over long time scales. Management options which affect this rate of degradation are also examined. The groundwater model developed is illustrated using data from the Shepparton Irrigation Region in the Murray Basin, Australia. The model predicts rapid groundwater deterioration when conjunctive use is conducted over only a fraction of the area of influence of a groundwater pump. Where the pumped aquifer is underlain by deeper groundwaters, the rate of groundwater degradation is also affected by leakage into or out of the conjunctive use system. Surface redistribution of groundwater from pumps installed in zones of regional groundwater discharge to areas recharging the regional groundwaters, reduces excessive degradation in the zones of discharge. With optimal surface distribution of groundwater, the rate of degradation is low. The rate of groundwater degradation also depends on salt inputs from irrigation water and rainfall, and the average depth from the soil surface to the base of the aquifer. The rate of degradation resulting from applied salts in surface water and rainfall is typically about 0.01 dSm^-1 per year for shallow aquifers in the Shepparton region, but the rate is lower where deeper aquifers are pumped. Partial irrigation also reduces the rate of degradation because of the reduced rate of salt inputs. Where poorer quality groundwater lies within the area of influence of the groundwater pump, a greater rate of deterioration in the quality of pumped groundwater can be expected from groundwater mixing. In some irrigation regions limited export of groundwater through surface water conveyance structures to a river is possible, so that a regional surface salt balance could be maintained. However, salt exports made equal to the rate of surface imports into the irrigated area will only significantly impact groundwater salinity in the very long term, or where only shallow aquifers can be pumped. In addition, this export can be costly for downstream water users, or if construction of additional conveyance infrastructure is extensive; export can have a detrimental impact on riverine ecosystems. Other management options such as the depth of pump installation and the spatial distribution of irrigation water and pumped groundwater, which affect the redistribution of salts within the groundwater system, have the potential to have a much greater impact on local groundwater salinity.