激光精细平地对畦田灌水质量的影响及节水效果分析

在田间试验基础上,利用WinSRFR3.1模型模拟方法,开展了激光精细平地技术对内蒙古河套灌区畦田秋浇灌水质量影响和节水效果研究。结果表明,实施激光精细平地后,土地平整度达1.85cm,绝对改善程度为2.28cm,相对改善程度为55.2%,土地平整状况可得到大幅度改善。激光精细平地技术可使河套灌区秋浇灌水效率提高9.4%,灌水均匀度提高8.1%,深层渗漏减少17mm,节约水量9.7%,灌水质量提高明显,节水效果显著。     

内蒙古河套灌区小麦套种玉米秋浇覆膜灌溉试验研究

内蒙古河套灌区是全国3个特大型灌区之一,灌区每年农业用水量45亿m3左右,其中秋浇用水量占到1/3。秋浇是河套灌区特有的灌水方式,也是灌区节水保墒的关键。以河套灌区具有代表性且种植面积较大的小麦套种玉米田块为研究对象,进行秋浇覆膜灌溉新技术的试验研究,通过对不同试验方案的跟踪观测,系统地分析了这种灌溉新技术的节水增产效果。     

内蒙古河套灌区田间水利用效率测试与区域分异规律

利用"田间实测法"对河套灌区上中下游不同灌域、不同土壤质地、不同田块大小的田间水利用效率进行测算,并对河套灌区田间水利用效率分异规律进行分析,证实了河套灌区相同区域内不同作物和相同作物的田间水利用效率以及不同区域的田间水利用效率随田块面积的增大而减小,说明了缩地(减少畦块面积)可以有效提高田间水利用效率,从而可以节约田间用水量;拟合出了内蒙古河套灌区不同区域田间水利用效率与田块大小的变化规律。这些结论对于提高灌区建设水平和灌溉管理水平,加强农业节水工作的指导,加快建设节水型社会,落实国家、内蒙古自治区政府"三条红线"考核指标等方面均具有重大现实意义。     

基于熵权TOPSIS法的灌溉用水效率评价

【目的】对灌区灌溉用水效率进行评价,为灌区节水改造提供科学依据。【方法】通过构建灌溉用水效率综合评价指标体系,基于熵权TOPSIS法对2017—2020年新疆兵团第二师6个灌区的灌溉用水效率进行评价。【结果】熵权TOPSIS法的评价结果与灌区实际情况相符,评价结果排序与灌溉水有效利用系数排序、AHP—模糊综合评价结果排序均具有显著相关性,且熵权TOPSIS法相比AHP—模糊综合评价法的变异系数更大,更有利于灌区灌溉用水效率的等级划分;根据灌区各评价指标等级与灌溉用水效率综合评价等级之间的差异,确定了灌溉用水效率的主控因素。【结论】基于熵权TOPSIS法的灌溉用水效率评价具有可行性,灌区在节水改造建设的同时,应确定合理的灌溉制度,提高灌溉用水效率,建设现代化高效节水灌区。     

灰色关联理论-TOPSIS法的大型灌区运行状况综合评价

首先对大型灌区运行状况建立了客观、科学的评价指标体系;然后运用博弈论的思想将G1法计算的主观权重与变异系数法计算的客观权重进行综合集成,得到最终的指标权重;最后将灰色关联理论与TOPSIS法相结合,对大型灌区的运行状况进行评价验证.通过以陕西省大型自流渠灌区洛惠渠为实例进行验证,评价结果显示洛惠渠灌区在2007—2012年的相对贴近度分别为0.179 1,0.156 1,0.214 9,0.415 1,0.509 1,0.768 2,运行状况级别分别为中等、中等、中等、良好、良好、良好.灰色关联理论-TOPSIS法的综合评价结果与可拓评价法结果基本一致,都随着时间的推移,洛惠渠灌区评价级别从中等逐渐变为良好,运行状况越来越好,这也符合洛惠渠灌区的客观实际和发展规律.因此,灰色关联理论-TOPSIS法可以运用在大型灌区运行状况综合评价中.     

提高小麦单产的田间排水暗管规格模拟

改进内蒙古河套灌区田间排水系统的规格对灌区提升作物产量和保障粮食生产有重要现实意义,因此,在河套灌区对所构建的分布式SWAP-WOFOST模型进行了参数率定和验证,然后,对2000—2010年灌区春小麦种植条件下适宜的田间排水暗管规格进行探讨,并模拟评价了该条件下作物产量和水分生产力(WP)的时空分布特征。结果表明,所构建的分布式模型在河套灌区具有较高的适应性。春小麦种植条件下,灌区大部分耕地面积推荐采用田间排水暗管的规格为间距100.0m或75.0m,埋深为2.5m。相比现有排水系统,采用推荐的排水暗管规格,春小麦多年平均作物产量提高了18.5%,多年平均WP提高5.2%。研究结果为进一步改进灌区田间排水系统的效果提供了一定的参考。     

基于WinSRFR软件的河套灌区水平畦田规格的优化

为了提升河套灌区的土地资源与灌水质量,以大田水平畦灌试验水流推进与消退实测数据为基础,采用数值模拟和分析方法,对河套灌区现状畦田规格进行优化设计.通过WinSRFR软件系统设计功能,基于田间各灌水要素,采用水量平衡法计算灌水质量指标并采用零惯量模拟率定.模拟出不同畦田规格组合的灌水质量指标等值线图,确定了满足灌水要求并具有较高灌水质量的灌溉系统的优化范围,考虑土地权属与畦田规格现状,提出了典型田块设计方案.方案1:合并田-毛渠-田,畦长为102 m、畦宽为65~95 m,畦田面积为6 670 ~10 005 m².方案2:合并田-毛渠-田-路-田,畦长为154 m、畦宽为65~110 m,畦田面积为10 005 ~16 675 m².     

内蒙古河套灌区隆胜节水农业示范区水盐动态分析

通过水管部门组织科技人员对河套灌区调研为基础,以农业综合节水为目的,在灌区的中游永济灌域隆胜乡境内建设了节水农业示范区,面积为0.28万hm2.节水农业改造工程主要措施:渠道防渗衬砌、平地缩块.节水农业改造工程2002年竣工后,在运行中监测了3年,得出灌溉水量平均减少了12.3%;对示范区水盐动态进行了分析.     

河套灌区农业综合开发节水灌溉工程评价

宁夏河套灌区深度开发的关键是解决水资源可持续利用问题,解决好上述问题的根本出路是大力发展规模化农业和高效节水技术。在总结前三期农业综合开发节水灌溉新技术的基础上,针对今后的开发目标,用模糊综合评价理论,建立综合评价指标体系及结构模型,提出灌区节水灌溉工程实施最佳方案。     

基于博弈论赋权的灌溉用水效率GRA—TOPSIS评价模型

在构建区域灌溉用水效率综合评价指标体系的基础上,运用博弈论(Game theory,GT)思想将层次分析法(Analytic hierarchy process,AHP)所得主观权重与改进熵值法(Improved entropy value method,IEVM)所得客观权重进行综合集成以获取组合权值,并将灰色关联分析(Gray relation analysis,GRA)与逼近理想解排序(Technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS)相结合,以三江平原10个大型灌区为例进行验证,对区域灌溉用水效率作综合评价。采用Spearman等级相关系数检验灌溉水有效利用系数排序与GRA-TOPSIS法排序,得到的相关系数高达0.863,且GRA-TOPSIS法、GRA法、TOPSIS法对同一灌区综合排序的位次相差均不超过2,表明评价结果具有合理性和一致性;GRA-TOPSIS法所得综合值的极差为0.343,变异系数为0.267,均高于单独使用GRA法或TOPSIS法的极差与变异系数,更有利于对灌区灌溉用水效率进行辨识分区。此外,根据目标层与准则层排序差异度将灌区分为3类,辨识各灌区灌溉用水效率主控因子,对区域灌溉用水效率发展策略的制定具有参考价值。     

基于水足迹的河套灌区多目标种植结构优化调整与评价

针对黄河水量逐年减少和农业面源污染日趋严重等因素导致内蒙古河套灌区农业用水短缺、生态环境不断恶化的问题,本文将水足迹概念（蓝水足迹、绿水足迹、灰水足迹）引入多目标优化模型和多目标决策评价模型,对灌区有限的水资源进行合理配置。以河套灌区为例,本文选取小麦、玉米、葵花、瓜类、番茄5种典型作物,从经济、社会、资源以及生态4个角度对作物的种植结构进行优化,并耦合模糊层次分析和TOPSIS法对多种优化方案（多目标优化方案、单目标优化方案、现状情景方案）进行评估优选。结果表明,在保障粮食作物产量的基本需求下,减少粮食作物小麦、玉米的种植面积,增加经济作物葵花、番茄和瓜类的种植面积,可以达到增加经济收入、保证社会公平性、提高水资源利用效率及减少粮食生产过程中给环境带来负面效应的目的。并且,评价结果表明多目标优化方案兼顾经济、社会、资源和生态多方面,优化结果优于单目标优化结果和现状情景。研究可为河套灌区及类似地区作物种植结构调整提供相应的理论依据和决策支持,助力灌区可持续发展。     

基于渗漏损失的渠系水利用系数分析

渠系水利用系数是衡量灌区渠系输水效率的一个重要指标,其准确推算,对于评估灌区渠系状况和管理水平具有积极意义。以内蒙古河套灌区义长灌域皂火干渠人民支渠控制范围为研究区,通过现场勘测渠系分布状况,采用以考斯加科夫渠道渗漏经验公式法为基础的渠系水利用系数测算软件对研究区的渠系水利用系数进行推算。根据可能存在的衬砌状况、渠道流量、地下水埋深设置了不同的情景,计算各情景的渠系水利用系数。结果表明:该区现状渠系水利用系数为0.728;若渠道不采取防渗措施,渠系水利用系数仅为0.567;若全部渠道均设有混凝土衬砌,渠系水利用系数可高达0.934。分析表明,如果对渠道进行部分衬砌,优先选择渠道上游位置衬砌,可提高渠系水利用系数;在衬砌条件相同的情况下,输水流量较大或地下水位较高时,渠系水利用系数也较高。上述结果对于选择衬砌方案和渠道的运行管理具有实际意义。     

内蒙河套灌区建立回归水灌溉系统可行性分析

通过详实可靠的资料及多种因素分析 ,对河套灌区建立回归水灌溉系统的可行性进行了论证     

西北寒旱灌区裸露地表粗糙度SAR反演建模方法研究

快速获取大范围土壤地表粗糙度的空间分布是一个急需解决的科学难题。以快速获取内蒙古河套灌区解放闸灌域土壤地表粗糙度为目的,研究了RADARSAT-2雷达影像数据的地表粗糙度信息提取技术,通过剖面板法实测地表粗糙度数据。利用BP(Back Propagation)人工神经网络和LMBP(Levenberg-Marquardt Back Propagation)人工神经网络模型2种方法建立了土壤地表粗糙度的定量反演模型,并对模型进行验证。结果表明,LMBP模型的反演效果优于BP模型,其决定系数R2分别为0.888 3、0.689 2。建立的雷达后向散射系数反演土壤地表粗糙度的人工智能模型,能够在一定程度上满足快速获取土壤地表粗糙度的需要,为微波遥感监测土壤墒情及土壤盐渍化提供重要基础参数。     

膨润土防水毯新材料在衬砌渠道中的应用研究

在内蒙古河套灌区首次采用膨润土防水毯衬砌渠道作为渠道防渗抗冻的新技术。简要说明膨润土防水毯原理,通过室内试验得出膨润土防水毯性能,通过施工实践总结出膨润土防水毯施工工艺。应用已有和自行开发的膨润土防水毯,进行防冻、抗渗观测试验,对冻深、冻胀量、防渗效果和工程造价作出定量结论,已在大型灌区节水改造工程中推广应用。     

盐碱对小麦生理的影响

采用室内水培试验的方法,模拟内蒙古河套灌区具有代表性的三种盐碱土,测试分析了小麦苗期长势、叶绿素、胡萝卜素、光合活性、叶肉细胞等生理指标,得出小麦在不同盐分条件下生长的耐盐标准和死亡样值以及不同类型的盐碱土对小麦的危害程度,从而为盐碱地改良治理,确定冲洗脱盐标准和规划作物种植结构提供了可靠的技术指标和理论依据。     

土壤固化剂新材料在衬砌渠道中的应用研究

在内蒙古河套灌区首次采用固化土衬砌渠道作为渠道防渗抗冻的新技术。简要说明土壤固化剂原理,通过室内试验得出固化土性能,通过施工实践总结出固化土施工工艺。应用已有和自行开发的土壤固化剂制作固化板,进行防渗、抗冻观测试验,对冻深、冻胀量、防渗效果和工程造价作出定量结论,已在大型灌区田间渠道衬砌中推广应用。     

河套灌区地下水适宜埋深、节水阈值、水盐平衡探讨

【目的】分析探讨河套灌区当前地下水适宜埋深、节水阈值和水盐平衡状况。【方法】采用数理统计的方法,对河套灌区1998—2018年的引黄用水量、地下水埋深、水盐平衡等资料进行统计分析。【结果】2016—2018年,灌区由黄河水带来的盐分每年平均约254万t;排入乌梁素海的盐份年均约106万t,每年约有148万t盐分滞留在灌区内,灌区土壤仍然处于连续积盐状态。由于引入和排出大量的生态水,乌梁素海排入黄河的盐分年均188万t,属于脱盐状态,乌梁素海水质持续改善。河套灌区地下水适宜开采量约为3.2亿～3.6亿m3/a,灌区近年地下水实际开采量2016年为2.1亿m3,2017年为2.4亿m3,2018年为2.15亿m3,目前灌区还有约1.5亿m3的地下水开采潜力。【结论】河套灌区目前地下水年均适宜埋深为1.8～2.5 m,认为灌区农业引黄水量下限(节水阈值)约为40亿m3,每年还应该引入3亿～4亿m3的生态用水,用于维持乌梁素海和灌区湖泊湿地的的生态环境。     

基于Visual MODFLOW模型的三湖灌域地下水资源评价

以内蒙古河套灌区下游的三湖灌域为研究背景,采用Visual MODFLOW模型对研究区未来15年的水资源利用及水资源变化趋势作了详细的预测研究。结果显示,到2010年研究区地下水总补给量为9940.76万m3,2015年为8184.34万m3,2020年为6808.72万m3。3个水平年地下水总补给量分别比现状年减少551.68、2308.1和3666.05万m3。3个水平年地下水位下降幅度分别为0.5～2.0 m、0.5～2.5 m之间和0.5～3.0 m之间。到2020年研究区地下水位下降最大达3 m,已接近生态要求最低水位。研究区引黄灌溉水量最少不能低于6000万m3,否则,将会出现地下水量减少、地下水位持续下降的趋势,危及生态环境的安全。     

渠道水利用系数计算方法及误差分析

以内蒙古河套灌区隆胜示范区为研究实例,选取隆胜示范区永刚分干和西济支渠衬砌段测流成果,采用两种近似方法计算渠道水利用系数,即采用渠道首端流量、单公里长度渗漏损失流量和渠道总长度3个参数估算渠道水利用系数,并分别与准确计算渠道水利用系数的方法首尾法即采用同时测流的渠道上下断面流量的计算方法比较,进行误差分析,提出了在缺乏资料前提下相对准确的近似计算渠道水利用系数的方法,用于灌区节水改造后渠道水利用系数的估算和预测,对于计算灌区节水潜力和评判灌区水利用效率都有着十分重要的意义.