SLURP模型及其在灌区水管理应用中的研究进展

为探讨农业节水灌溉的尺度问题,常借助水文模型模拟研究灌溉系统的水分循环以及水量平衡要素的变化规律。SLURP模型具有一定的物理基础,能够充分利用RS／GIS空间信息,考虑灌溉系统内大坝、水库、取水设施等影响,模拟不同地质、土壤、植被以及不同管理措施情况下的灌区水分循环。阐述了SLURP模型的原理、结构和功能和模型参数,总结了模型在国外灌区的应用研究现状及其进展。结合灌区水管理研究的经验,分析了模型存在的不足,对模型在灌区水管理及节水灌溉策略分析中的应用前景进行了展望。     

SLURP模型及其在灌区水管理应用

为探讨农业节水灌溉的尺度问题,常借助水文模型模拟研究灌溉系统的水分循环以及水量平衡要素的变化规律。SLURP模型具有一定的物理基础,能够充分利用RS/GIS空间信息,考虑灌溉系统内大坝、水库、取水设施等影响,模拟不同地质、土壤、植被以及不同管理措施情况下的灌区水分循环。阐述了SLURP模型的原理、结构和功能和模型参数,总结了模型在国外灌区的应用研究现状及其进展。结合灌区水管理研究的经验,分析了模型存在的不足,对模型在灌区水管理及节水灌溉策略分析中的应用前景进行了展望。     

漳河灌区灌溉用水量及水分生产率变化分析

根据湖北省漳河灌区长系列灌溉用水量、作物产量及灌溉面积等资料 ,从田间、灌溉系统及整个灌区3个不同尺度分析了漳河灌区历年来灌溉用水量及灌溉水分生产率变化情况。结果表明 ,漳河水库农业灌溉供水从第一阶段的 8.5亿 m3减少到第三阶段的 3.94亿 m3 ,单位面积灌溉供水量从第一阶段的 5 94 6m3 /hm2减少到第三阶段的 30 91 m3 /hm2 ,灌溉水分生产率从第一阶段的 0 .6 5 kg/m3提高到第三阶段的 2 .37kg/m3。相应的在灌溉系统和田间尺度 ,单位面积灌溉供水量及灌溉水分生产率呈现同样变化规律。由于灌溉系统和灌区尺度水的重复利用程度逐渐提高 ,使从田间、灌溉系统到灌区灌溉水分生产率逐渐提高。分析灌溉水利用率及水分生产率提高的原因表明 ,节水灌溉技术的推广应用以及通过各类调蓄设施提高水的重复利用率等占一半 ,农业结构的调整及作物品种改进使粮食单产提高等占另一半。     

漳河灌区灌溉用水量及水分生产率变化分析

根据湖北省漳河灌区长系列灌溉用水量、作物产量及灌溉面积等资料，从田间、灌溉系统及整个灌区3个不同尺度分析了漳河灌区历年来灌溉用水量及灌溉水分生产率变化情况。结果表明，漳河水库农业灌溉供水从第一阶段的8.5亿m^3减少到第三阶段的3.94亿m^3，单位面积灌溉供水量从第一阶段的5946m^3/hm^2减少到第三阶段的3091m^3/hm^2，灌溉水分生产率从第一阶段的0.65kg/m^3提高到第三阶段的2.37kg/hm^3。相应的在灌溉系统和田间尺度，单位面积灌溉供水量及灌溉水分生产率呈现同样变化规律。由于灌溉系统和灌区尺度水的重复利用程度逐渐提高，使从田间、灌溉系统到灌区灌溉水分生产率逐渐提高。分析灌溉水利用率及水分生产率提高的原因表明，节水灌溉技术的推广应用以及通过各类调蓄设施提高水的重复利用率占一半，农业结构的调整及作物品种改进使粮食单产提高等占另一半。     

变化环境下岩溶灌区水分循环响应过程研究

岩溶灌区水文特性分析中,要考虑岩溶区(覆盖岩溶区、裸露岩溶区)、非岩溶区的产汇流特点以及岩溶区和非岩溶区之间的水分转化关系。由于受岩溶区多孔隙、地上地下双重空间结构基岩的水文系统的影响以及人类活动和水管理措施的影响,岩溶灌区水分循环呈现复杂性和脆弱性的特点,对变化环境的响应十分显著。基于岩溶灌区水分循环特点,建立岩溶灌区分布式水文模型,将气候变化模型、人类活动参数化模型和分布式水文模型有机耦合,研究灌区水分循环对变化环境的响应过程,可为岩溶灌区水资源高效利用提供参考,制定农业节水、水资源调配应对策略。     

干旱区玉米的作物水分响应模型

通过在位于我国干旱区的河套灌区进行的玉米非充分灌溉试验,选择国际上具有代表性的作物水分响应模型分析了玉米产量与各生育阶段水分的关系,选择出了适合于河套灌区玉米的作物水分响应模型,并确定了其敏感指标和水分敏感生育阶段,以为河套灌区节水灌溉管理提供科学依据。     

区域尺度灌溉用水效率考核指标及计算方法

随着节水灌溉尺度效应的深入研究,灌溉回归水重复利用被认为是导致农业用水效率尺度效应的重要因素之一。传统的基于田间试验或统计得到的单位面积灌溉用水量指标并未考虑回归水的重复利用。针对这一问题,考虑灌区管理部门干支渠灌溉系统管理的实际需求,分析了中等尺度区域灌溉回归水重复利用过程,首次提出了农业用水效率考核新指标"千公顷灌溉取水量"的概念,给出了相应的计算依据、方法及适用条件。经湖北省漳河灌区千公顷典型区域水平衡试验观测与模拟模型计算,论证了回归水利用在提高农业用水效率中的重要作用,表明"千公顷灌溉取水量"作为我国中等尺度区域特别是南方长藤结瓜灌溉系统农业用水效率考核指标,是必要和可行的。     

不同尺度节水潜力计算方法研究

灌区通过节水改造可以节约灌溉用水量,但节水灌溉存在尺度效应,灌区节水改造措施在田间尺度的节水潜力并不代表其灌区或流域等大尺度上的节水潜力,田间尺度的节水在较大尺度上会产生一定的负面影响.从区域或流域整体的可持续发展角度出发,只有弄清不同尺度的节水潜力,才能做到区域水资源的优化配置和流域水资源的科学合理调度管理.从灌区灌溉水的循环转化过程,分析了节水措施在不同尺度上产生的节水效果,在此基础上提出了目前常用节水措施的田间、灌区、地表水和地下水等不同尺度节水潜力的计算公式,并以青铜峡灌区为例,对不同尺度的节水潜力进行了对比分析.     

月灌溉用水量分布式优化模型

针对大型灌区作物种植结构复杂、不同区域作物需水量差异较大的特点,以GIS为平台,建立了灌区月灌溉用水量分布式优化模型.模型将灌区栅格化,以每个栅格的月灌溉用水量作为决策变量,以作物生育阶段作物水分生产函数为基础,以灌区作物产量最大为优化目标,考虑了水量平衡、渠系配水能力、水资源投入量、灌水时间、可供水量以及非负共6个约束条件.以澳大利亚马兰比季灌区2006—2007年8月、10月和12月的优化结果为例,优化后月灌溉用水的高峰期与河流径流的高峰期同期,且优化后的灌溉用水量小于同期观测值.此外,优化后的配水结果存在将有限的水资源向经济价值高的作物转移的趋势.因此,月灌溉用水量分布式优化模型可以用于大型灌区内不同尺度月灌溉用水量的优化模拟,且优化后的配水方案更加节水高效.     

江苏省大型渠灌区尾部节水改造技术方案研究

大型渠灌区的尾部节水改造是提高灌区水资源利用率与利用效率,缓解目前灌区用水紧张矛盾的重要措施。分析江苏省大型渠灌区农业灌溉方面普遍存在的问题,以江苏省宿迁市船行灌区为例,提出将大型渠灌区尾部从原灌区分离形成若干独立的小型灌溉系统、进行灌区尾部节水改造的3种可能方案,并通过经济分析对方案进行优选。最终得到在大型渠灌区尾部建立内部小型提水灌溉系统,采用管道输水灌溉和渠道输水灌溉相结合是技术经济效果理想的可行节水技术改造方案,对未来江苏省大型渠灌区的节水改造与发展具有重要的指导意义。