人民胜利渠灌区水资源高效利用调控技术研究

在分析总结近几年灌区水资源高效利用调控理论与技术发展的基础上,提出适用于人民胜利渠灌区水资源的调控技术方案:作物种植结构调整和井渠用水比例调整,并建立引黄灌区地表水-地下水联合优化调度模型,定量分析其引、用、耗水关系及地下水变化规律.结果表明,人民胜利渠灌区通过采用作物种植结构调整和井渠灌水比例调整,从节水、经济、生态等方面均可以达到高效利用水资源的目的.     

北京市粮食作物种植结构调整对水资源节约利用的贡献研究

研究作物种植结构调整对水资源节约利用的影响,可以为缺水地区农业产业结构调整和水资源优化配置提供参考。采用联合国粮农组织推荐的作物需水量和灌溉需水量计算方法,分析了北京市主要粮食作物近年来的种植结构调整情况,定量评估了粮食作物种植结构调整对全市水资源节约利用的贡献率。结果表明:11990—2012年,北京市由于粮食作物种植结构调整节约的灌溉需水量为7.50×108 m3,占同期农业用水减少量的60.29%;21990—2012年,冬小麦种植结构调整对北京市水资源节约利用的贡献率最大,相对于水资源总量和农业用水量的贡献率分别为13.07%和55.51%。结合目前的种植结构和不同作物的灌溉需水特征,北京市未来粮食作物种植结构调整的对象首先是冬小麦。     

西北地区农业结构与水资源的相关分析

农业内部不同种植方式对水资源的消耗不同,农业结构与农业用水结构间的相关度也不一样.为促进西北地区有限水资源可持续利用与农业可持续发展,在运用相关分析理论和模型揭示农业结构与农业用水结构之间相互关系的基础上,探讨通过农业结构调整优化农业用水结构的可能性,得出西北地区应降低粮食作物种植比重,发展经济作物与人工草业的结论.     

节水灌溉与水资源优化配置对农业种植结构影响研究

安徽省水资源紧缺,发展节水灌溉是缓解水资源供需矛盾,实现水资源优化配置,促进农业种植结构调整,实现农业可持续发展的根本措施.建立了相应的水资源优化配置数学模型,分析了节水灌溉和水资源优化配置对农业种植结构的影响,并给出实例分析,对安徽省8个节水灌溉分区分别提出了不同的农业种植模式.     

北京市农村用水分析与预测

对北京市农村各业用水的现状进行了分析,并以耕地面积和水资源为约束条件,以获得最大经济效益为目标,采用了线性规划的方法。探讨了不同水文年的农业种植结构调整方案,在此基础上,对不同农业种植结构调整方案的农村用水及水资源供需平衡进行了预测,提出了北京市农业节水的潜力及保证水资源可持续利用的对策和措施。     

改进粒子群算法在农业种植结构优化中的应用

【目的】促进地区农业水资源高效利用,在保证粮食安全的基础上,降低灌溉需水量,推动农业节水、提高产量和效益。【方法】以安阳市为例,以经济、社会、生态和水资源效益最大为综合目标,引入惯性权重衰减和粒子变异策略,建立了基于改进粒子群算法的多目标农业种植结构优化模型。【结果】通过对现状水平年2018年、规划水平年2025年(近期)、2035年(远期)的种植结构调整,在结合现状缺水程度下,压减耗水量大的小麦、玉米等粮食作物种植比例,增加油料、蔬菜及食用菌等经济作物种植比例,经济、社会、生态、水资源目标的综合效益分别提升13.59%、10.90%、9.82%;同时,在满足农作物全生育期需水量的情况下,缺水率分别缩减9.02%、9.56%、9.95%,在一定程度上缓解了农业水资源供需矛盾。【结论】改进粒子群算法使种植结构得到平衡优化,在提高综合效益及产量的同时能够降低灌溉需水量。     

基于虚拟水贸易的灌区种植结构多目标优化模型

为提高地区农业综合效益的同时节约灌溉用水量,促进地区水资源高效利用,以人民胜利渠灌区为例,在分析计算农作物虚拟水量的基础上,建立了基于虚拟水贸易的灌区种植结构多目标优化模型。结果表明,灌区虚拟水量相对较大的作物为棉花、油菜和水稻,虚拟水量较小的作物为花生、小麦和玉米。通过模型的优化调整,最终优化方案与现有方案相比,水稻和油菜的种植面积均有所减少,而花生的种植面积有所增加。优化后灌区粮食总产量可达6.4亿kg,灌区的粮食安全得以保障。经济效益值增加了1.8亿元,占现状年效益的15.4%;生态效益值增加了1.2亿元,占现状年效益的3.1%;节约灌溉水6 370.7万m3,占现状年用水量的15.6%;节约虚拟水1 659.5万m3,占现状年虚拟水量的2.0%。可见,考虑虚拟水贸易来指导种植结构的调整,在提高灌区综合效益的同时,还促进了灌区水资源的高效利用,缓解了水资源压力,为灌区种植结构调整提供了一种新途径。     

川中丘陵区农业水资源高效利用综合分区

基于＂水-水文循环-生态环境变化＂这一关键性农业生态系统环境要素,结合水的资源属性和水资源的高效利用内涵以及生产力水平、土地利用方式、种植结构、种植模式等几方面,选取构建川中丘陵区农业水资源高效利用综合分区指标体系（16个定量指标、4个定性指标）,采用主成分分析和模糊C-均值聚类算法为区划方法,对川中丘陵区进行量化分区...     

新疆降水资源变化特征分析

新疆降水资源空间差异较大且种植结构迥异,细致分析降水资源的变化规律和分布特征,可为新疆地区合理利用降水资源、调节种植结构、适应气候变化提供科学参考.本文利用新疆41个气象站点1961-2010年逐日降水资料,以1981年为时间节点,将过去50年分为1961-1980年和1981-2010年两个时段,系统分析了研究区小雨、中雨、大雨及暴雨各等级降水量和降水日数在全年降水量和降水日数中的比例,以及降水在一年四季中的分配特征.所得结论可为明确研究区降水资源变化及种植结构和作物布局调整提供参考.     

种植业用水结构演变与种植结构调整研究——以石河子垦区为例

基于垦区1950-2014年的种植面积及其用水数据,从种植面积变化入手分析种植业演变特点,借助信息熵理论考察垦区种植业用水结构的稳定性及其用水特征。分析表明,垦区种植结构逐步由以粮食作物生产为主的时代转变为以棉花生产为主的时代。受棉花种植规模的扩张影响,农业水资源在种植作物间的分配随时间变化呈"X"型分布,到2014年,水资源严重超载。经过测算,宜耕土地面积为1 960.0km2,应退耕550.0km2。同时,扩大207.0km2的粮食作物播种面积,以保证粮食生产安全,棉花播种面积控制在1 156.4km2范围以内,结构调整之后种植业需水8.56亿m3。     

基于遥感和蚁群算法的多目标种植结构优化

针对农业种植结构与水资源不匹配的问题,以主要作物不同生育期需水特点和区域降水特点吻合性为基础,建立了考虑灌区节水效益、经济效益和生态效益的多目标种植结构优化模型,并以宝鸡峡五泉灌区为例,利用遥感快速获取灌区种植结构信息,并以不同口粮面积约束为条件建立2种优化方案,采用蚁群算法对模型在不同约束下的2种优化方案进行优化求解.结果表明：方案1,2的灌区需水总量为现状的85.4%和83.4%,纯收入比现状在平水年低5.4%和高7.1%,在干旱年低5.9%和高7.3%,降雨耦合度分别在平水年高12.6%和15.6%,干旱年高17.5%和28.6%,对2种不同约束方案优化结果比较得出,方案2为最优调整方案.该研究在未改变原有灌区种植面积的条件下,经种植结构优化调整后,既可保持灌区生态环境的可持续发展,又使灌区经济收入有很大的提高.这对农业节水规划具有较高的实用价值和理论意义.     

基于山东省农业用水合理利用的多目标农作物种植结构调整

山东省是水资源极度匮乏的农业大省，农业用水依然是用水大项。为节约农业用水，在保证粮食安全的前提下，结合山东省农业供给侧改革内容，从种植效益和节水效益角度出发，运用多目标优化模型对农作物种植结构进行调整研究。结果表明:调整后山东省农作物种植结构由原粮、经2类变为粮、经、饲3类，种植比例也由3∶1转变为10∶5∶1，调整后7类作物（小麦、玉米、水稻、棉花、花生、大豆及蔬菜）种植净利润增加59.49亿元，节约农业用水量490.66万m3。种植结构优化调整达到了农业节水目的，同时增加了农业产值，且饲草种植比例的增加也符合农业供给侧改革调整方向。      

西藏拉萨河谷灌溉供需水分析

以拉萨河下游河谷地区为研究对象,依据1989-2010年拉萨、墨竹工卡气象站气象资料和Landsat卫星遥感影像提取的主要作物(青稞、冬小麦及油菜)种植面积,计算不同典型年份研究区总灌溉需水量;结合拉萨水文站1989-2010年径流序列资料,分析区域灌溉用水的供需平衡.结果表明:拉萨河谷地区的种植模式以粮食作物为主,河谷区种植面积在1990-2010年间增长约8%,作物种植结构没有发生显著性的变化.农作物种植面积的增加引致灌溉需水量大幅度增加,2010年的灌溉需水量达到16亿m³,比1990年增长约35%,青稞为灌溉需求最大的作物.河流径流量及灌溉用水需求的季节性变化存在差异,每年4-6月灌溉供需关系较为紧张,灌溉量占径流量近10%~20%,每年12月至次年4月正值河流枯水季,尽管该期间灌溉需水量较低,但对水资源造成的压力也是不容忽视的.拉萨河谷地区水资源供需关系较为紧张.     

变化环境下农业需水量演变趋势及驱动力

根据宝鸡峡灌区11个气象站近30 a的气象及近20 a种植面积资料,分析了气候及作物种植结构的变化特征,计算了作物需水量和农业需水量,研究了灌区农业需水量的演变趋势,并利用主成分回归分析法揭示了影响农业需水量变化的驱动因素.结果表明:灌区气温呈显著上升趋势,相对湿度和风速呈显著下降趋势,蒸发量和日照时数略有增多,降水量有所减少.灌区农业种植结构变化较大,粮食作物与经济作物种植面积比例显著降低,由1991年的4.08减小为2010年的1.83;粮食作物与农作物总播种面积比例也呈下降趋势,由1991年的0.46减小为2010年的0.40.灌区小麦、玉米、油菜、棉花等4种主要作物需水量呈递增趋势,其中油菜需水量递增速率最快,约为3.558 mm/a;灌区农业需水量呈递减趋势,其递减速率为3.35×107m3/a.影响农业需水量变化的主要驱动因素为种植面积、降水量和蒸发量.降水量的减少和蒸发量的增多使得作物需水量明显增多,而农作物种植面积的减少,引起农业需水量的显著减少.     

新疆农业水资源利用效率测度及其影响因素分析

利用2004-2013年新疆14个地州的面板数据,采用随机前沿生产函数(SFA)方法测算了新疆农业生产的技术效率,并在此基础上计算了灌溉用水效率,并利用面板Tobit模型对农业用水效率的影响因素进行分析。研究发现:新疆农业用水效率远低于生产技术效率,但是近年来用水效率处于不断上涨的态势,不同地区的用水效率差异在明显缩小,北疆是最具节水潜力的区域;人均水资源占有量及地表水占供水总量的份额对农业用水效率具有负向相关性,有效灌溉面积、水库数量、人均GDP、棉花播种面积对农业用水效率具有正向相关性,灌溉水费、全年降水量、全年日照时间及种植结构对各地区农业用水效率的影响方向不同,表明要视当地的情况合理规划农田水利设施,制定水价,安排农作物种植结构。     

干旱缺水地区春小麦经济灌溉定额的确定

根据水资源与耕地资源配置不协调的情况,以农田灌溉试验成果为基础,并考虑作物种植的投入与产出,用数学分析的方法,给出了一种能够充分发挥水资源和耕地资源综合效益的经济灌溉定额的求解方法。     

黑龙江省抗旱节水灌溉集成技术模式研究

黑龙江省水资源总量为810.33亿m3,人均占有量和耕地亩均占有量都低于全国平均水平,水资源时空分布不均、季节性干旱频发、作物生育期内水量分布不均等因素加剧了农业灌溉用水短缺,严重影响了旱作区作物种植面积的发展和产量的稳定与提高。分析了机械化暗式注水灌溉技术、中耕补水技术、喷滴灌技术等抗旱节水灌溉技术的特点效果,根据玉米调亏水分灌溉指标、作物受旱生态表现及土壤干旱状况分级,提出了抗旱节水灌溉集成技术模式,缓解了水资源供需矛盾,减少了干旱带来的损失,为实现粮食持续稳产高产提供技术支持。     

基于作物空间信息特征的灌区种植结构优化研究

针对目前北方许多大型灌区种植结构不合理、农业需水量偏大、水资源紧缺等问题,提出了一种基于作物空间信息特征的种植结构优化方法,通过调整种植结构和优化空间分布,减少农业需水量,提高农业效益。利用地统计学(GS)和地理信息系统(GIS)的空间处理能力,分区计算了灌区多年平均参考作物需水量(ET0)和作物需水量(ETc),并统计分区内作物单产和产值信息;构建了基于作物空间信息特征的多目标优化模型,设计了2种作物种植结构方案。结果表明,与传统多目标种植结构优化模型相比,基于作物空间信息特征的种植结构优化方法在节水效果和农业效益上都有一定的优势。     

改善种植方式提高农业经济效益——以陕西省关中地区为例

陕西省关中地区的农业发展自古以来就受到自然环境的制约与影响,关中地区特有的干旱天气与地质结构,不仅导致了农作物产量得不到有效的提高,也限制着当地农业经济的发展。随着政府对农业发展中的技术落后和资金缺乏等问题的逐渐解决,同时引进相应的技术人才和管理经验以提高关中地区农业经济的发展。该文针对“小麦与果树”的结合种植如何提高土地的经济价值,“数字大棚”对四季蔬菜的培育和“水资源”合理灌溉等方式对当地农业经济发展的帮助,进行简单的论述。      

CPSP模型在华北井灌区农业水管理中的应用

为研究不同农业水管理措施对区域水平衡的影响,选择北京市大兴区为华北井灌区代表性研究区,以CPsP模型为技术支持,研究了提高灌溉水利用率、采用亏缺灌溉、改善农业种植结构及利用区外水源等不同水管理措施影响下区域水平衡、区域耗水、区域取水及用水指标的变化规律.结果表明,在资源型缺水区域,提高灌溉水利用率、采用非充分灌溉及改善农业种植结构在一定程度上能缓解区域水资源紧缺的压力,特别是采用非充分灌溉及改善作物种植结构能显著减少区域取水及耗水总量,并能减少地表水及地下水的补给量中回归水所占比例,在缓解区域水资源紧缺压力的同时也降低了区域水质遭受回归水污染风险.另外,在未来情景中,因经济快速发展及人口持续增长,工业及居民生活用水量增加,区域水资源供需矛盾将会加剧,为确保区域水资源良性循环,势必采取积极有效的水资源管理模式.