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。     

SLURP模型及其在灌区水管理应用中的研究发展

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

新书介绍

《节水灌溉管理决策专家系统》《节水灌溉管理决策专家系统》依据近几年来多项节水灌溉管理的课题研究资料和研究成果 ,采用人工智能中的专家系统技术 ,开发并集成了四个不同层次的农业专家系统 ,即灌溉预报与节水灌溉决策子系统、灌区计划用水与水量调配管理子系统、灌区管理体制改革子系统及陕西省旱情决策子系统等。同时介绍了节水灌溉管理决策专家系统的理论基础、系统结构以及实际应用情况 ,反映了当前计算机和信息技术在节水灌溉管理决策实际中的应用现状。《节水农业新技术研究》《节水农业新技术研究》是“九五”国家科技攻关计划“…     

大型灌区智慧灌溉系统开发与应用

为解决大型灌区信息共享能力差、用水决策智能化水平不高等问题,基于灌区实时信息采集布点优化技术、实时信息监测技术、实时灌溉预报模型、渠系动态配水模型、互联网技术、闸门监测控制技术,构建基于B/S架构的大型灌区通用化智慧灌溉系统。系统包括实时信息监测子系统、信息通讯子系统、历史及实时数据管理子系统、实时灌溉预报及渠系动态配水子系统、闸门监测控制子系统、文件管理子系统共6大功能模块。系统在2017年应用于赣抚平原灌区,实现了灌区用水信息全面实时监测、配水优化管理及闸门监测控制,较传统管理模式节水15.3%,提高了灌区用水管理水平。     

节水灌溉土壤水分扩散规律与布管方式研究

以饱和-非饱和带水分运移理论为基础,对赛西灌区不同灌溉模式下土壤水分的运动过程、浸润范围、水量需求进行数值模拟计算,分析了不同灌溉条件下的水分运移状态,并对节水灌溉效果和经济性进行评价。结果表明,在达到相同灌溉效果情况下,节水灌溉的用水量明显少于大水漫灌。根据小麦生长周期的需水量,提出了节水灌溉通量值0.375 cm~3/h以及在该通量值下布管间距100 cm的地下布管深度范围:50～60 cm,且节水灌溉具有较好的经济性。对土壤水分扩散模拟的结果能够为灌区的节水灌溉提供理论依据。     

天津市渠灌区节水灌溉工程与管理技术研究

针对天津市渠灌区节水灌溉工程发展现状,提出了渠灌区管道输水灌溉系统适宜的控制规模,并在现有技术基础上,研究了新型的泵站结构形式,开发出玻璃钢给水栓,研制了灌溉用水计量管理系统,实现了渠灌区节水灌溉技术的提升。     

基于农田灌溉系统水能关系的农业节水管理分区研究——以上海为例

【目的】对不同类型的农业灌溉区域进行节水的节能潜力分析并开展相关管理对策探讨。【方法】根据上海农业灌溉系统水资源消耗与能源消耗特征,构建了农业节水管理分区指标体系,采用Ward系统聚类法对上海镇域尺度上的农业灌溉区域进行聚类分析,通过实证研究将上海农业灌溉区域分为4类,并讨论了具有针对性的节水与节能管理对策。【结果】(1)增加水利基础设施建设投入在提升农业用水效率的同时,需兼顾农业灌溉系统的能源利用效率,以提升区域农业灌溉系统的综合效益;(2)在上海当前节水管理水平和区域水资源利用条件下,小规模分散型农业灌溉模式向规模化灌溉方式转变,对提升区域农业用水效率与用能效率的效果并不明显;(3)针对分散型小规模农业灌区实施用水与用能的价格激励机制是实现农业用水效率与用能效率共同提升的一项有益尝试;(4)针对灌溉用水与用能等生产成本占总生产成本比重较小的规模化大型农场,为提高生产经营者的灌溉节水节能意识与动力,应加强农业水总量控制与定额管理,并利用水价的市场调节作用,激励其用水效率与用能效率的共同提升。【结论】基于农田灌溉系统用水与用能关系综合分析的农业节水分区研究,可以为上海及其他平原河网地区农业灌溉系统节水与节能综合效益提升提供科学的管理建议。     

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.     

景电灌区主要作物不同节水灌溉模式效益综合分析

景电灌区是以农业经济为主的高扬程跨流域灌区,干旱缺水成为制约农作物高产稳产的主要因素,节水灌溉技术在景电灌区得到大力推广,合理的节水灌溉方式可以节约用水,提高单方水效益,有利于推进水资源集约节约利用和建设节水型灌区。如何科学合理地选择节水灌溉模式是目前迫切需要研究的问题。基于熵值法,从社会经济效益、生态环境效益等方面构建节水灌溉效益评价体系,对灌区主要作物进行了不同节水灌溉模式的效益分析。结果表明,高效节水灌溉效益普遍高于其他灌溉方式,而滴灌模式则是该地区最优节水灌溉模式。评价结果与实际基本一致,说明这种方法应用到灌区中评价效益是可行的,对灌区的综合评价具有指导意义。     

不同尺度节水潜力研究初探

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.     

节水型冬季储水灌溉技术及其应用前景

储水灌溉在北方灌区被普遍应用,目的是将秋冬季多余的水分储存于土壤,供作物来年生育期利用。但储水灌溉灌水定额普遍偏高,水分利用率低,因此在北方缺水地区,研究提高储水灌溉的水分利用率,是节水灌溉制度研究的重要内容。对储水灌溉的水分利用效率进行了研究,探讨了在河西内陆区实行节水型冬季储水灌溉的可行性,分析了节水潜力。     

新型节水灌溉低功耗自动控制阀的研究

灌溉控制阀及其控制装置作为自动化节水灌溉系统的主要控制设备,其运行可靠性对整个灌溉系统影响重大。针对国内外同类产品在实际应用中存在的阀门堵塞及工作不稳定等问题,开发研制出了一种新型灌溉低功耗控制阀及其控制器,通过性能试验验证了其满足设计要求,具有无线自动控制、低功耗、不易堵塞、状态智能反馈等特点,大幅度提高了灌溉系统的运行可靠性及灌区自动化节水灌溉技术水平。     

节水型冬季储水灌溉技术及其应用

储水灌溉在北方灌区被普遍应用，目的是将秋冬季多余的水分储存于土壤，供作物来年生育期利用。但储水灌溉灌水定额普遍偏高，水分利用率低，因此在北方缺水地区，研究提高储水灌溉的水分利用率，是节水灌溉制度研究的重要内容。对储水灌溉的水分利用效率进行了研究，探讨了在河西内陆区实行节水型冬季储水灌溉的可行性，分析了节水潜力。