平原丘陵地区水土资源联合优化配置

通过对区域水资源和土地资源概况进行研究,利用大系统递阶优化思想,以供水对象相对缺水率最小和农业经济效益最大为目标,建立了区域水土资源联合优化配置模型,并以句容市为例,对平原丘陵地区的水资源在时间和区域上进行了合理安排、设计、组合和布局,对农业种植结构进行了调整。研究结果表明:水资源是土地资源发挥最大优势的基本条件,水资源利用合理与否,直接影响到土地资源的生产效率;而土地资源的利用程度也影响着水资源的变化,土地资源利用效率高,则为水资源的合理开发利用创造条件。     

水分非均匀分布条件下土壤CO_2的排放特征

为了研究水分非均匀分布条件下旱地土壤CO2的排放特征,采用静态箱-气相色谱法测定了SI、SDI12、SDI15及SDI18共4个处理的CO2排放通量。结果表明:总体上CO2排放通量平均值表现为SISDI12SDI15SDI18,但仅SI处理与SDI18之间的差异具有显著性;2次灌水后SDI处理土壤CO2排放较高的WFPS范围分别是25.9%~33.8%和31.5%~33.0%,低于SI处理出现高峰排放的WFPS分别为47%和34.1%;由于温度的影响第2次灌水后CO2排放通量总体上高于第1次灌水后,但第1次灌水后CO2排放通量与温度具有较强的相关性,而第2次灌水后两者之间相关关系不显著,可能存在过高温度下的土壤呼吸抑制。此外降雨发生时空气湿度的增加对微生物的呼吸有刺激作用,各处理降雨后出现了短期的CO2排放通量的小高峰。     

地下水埋深对棉花灌溉制度的影响

针对黑龙港流域地下水位总体趋势持续下降的现象,结合沧州市南皮县棉田的原位试验,采用HYDRUS 1D模型进行数值模拟,分析不同地下水埋深条件下,地下水对棉花根系层的补给作用对灌溉制度的影响。结果表明,当全生育期地下水平均埋深为1.5、2m时,地下水对棉花根系层的补给量相当于实验棉田0.5~1.5倍的灌水定额。由此制定3种(1.5、2、3m)地下水埋深条件下不同降水水平年的棉田灌溉制度:播前灌之后,50%水平年不再灌溉;75%水平年当地下水平均埋深为3m时,灌一次花铃水;85%水平年在地下水平均埋深为2、3m时,各灌一次花铃水。地下水补给作用对棉花根系层土壤含水率存在着不可忽视的影响,特别是当地下水埋深不超过2m时制定棉田的灌溉制度应充分考虑地下水的补给作用。     

基于气温预报和神经网络的参考作物腾发量预报

采用反向传播人工神经网络(BP-ANN)逼近气象因子-参考作物腾发量ET0函数关系,以天气预报中的最高和最低气温为输入进行短期ET0预报。收集了南京站实测的2010年7月1日至2013年7月7日逐日气象数据和2012年7月1日至2013年6月30日逐日对未来7d的气象预报数据,以最高、最低气温及相应的日序数为3个输入因子,ET0为输出建立一个包含一个隐含层的3层BP网络,以2010年7月1日至2012年6月30日实测气象数据及通过FAO-56PM公式计算的ET0进行网络,以2012年7月1日至2013年6月30日实测气象数据及通过FAO-56PM公式计算的ET0进行网络验证。将2012年7月1日至2013年6月30日逐日对未来7d的气象预报中的最高、最低气温输入训练及验证后的网络,得到2012年7月1日至2013年6月30日逐日对未来7d的ET0预报值,并与FAO-56PM公式计算的ET0值进行比较以验证预报精度。结果表明,预见期1~7d内,预报的ET0和计算的ET0变化趋势基本一致,预报精度随着预见期的增加而降低;平均准确率(±1.5mm/d以内)达88.08%,相关系数为0.77,均方根误差为1.28mm/d,显示出了较高的预报精度。在局部时间段内出现的ET0,PM和预报ET0的较大差别的原因是该时段内的ET0更多地受到除了日最高和最低气温之外的其他因素的影响。提出的方法 ET0预报,随着气象预报准确度的提高,可实现较为精确的ET0预报。     

Estimation irrigation water requirements with derived crop coefficients for upland and paddy crops in ChiaNan Irrigation Association,Taiwan

Field experiments were performed at the HsuehChia Experimental Station from 1993 to 2001 to calculate the reference and actual crop evapotranspiration, derived the crop coefficient, and collected requirements input data for the CROPWAT irrigation management model to estimate the irrigation water requirements of paddy and upland crops at the ChiaNan Irrigation Association, Taiwan. For corn, the estimated crop coefficients were 0.40, 0.78, 0.89 and 0.71 in the initial, crop development, mid-season and late-season stages, respectively. Meanwhile, the estimated crop coefficients for sorghum were 0.44, 0.71, 0.87 and 0.62 in the four stages, respectively. Finally, for soybean, the estimated crop coefficients were 0.45, 0.89, 0.92 and 0.58 in the four stages, respectively. With implementation of REF-ET model and FAO 56 Penman–Monteith method, the annual reference evapotranspiration was 1268 mm for ChiaNan Irrigation Association.In the paddy fields, the irrigation water requirements and deep percolation are 962 and 295 mm, respectively, for the first rice crop, and 1114 and 296 mm for the second rice crop. Regarding the upland crops, the irrigation water requirements for spring and autumn corn are 358 and 273 mm, respectively, compared to 332 and 366 mm for sorghum, and 350 and 264 mm for soybean. For the irrigated scheme with single and double rice cropping patterns in the ChiaNan Irrigation Association, the CROPWAT model simulated results indicate that the annual crop water demands are 507 and 1019 mm, respectively, and the monthly water requirements peaked in October at 126 mm and in January at 192 mm, respectively.     

引黄济津应急调水工程河北段输水能力计算

针对引黄济津应急调水工程河北段的输水能力进行了研究。渠段的输水能力是指渠段所能通过的最大入流量，即渠段的首端断面所能通过的最大流量。根据引黄济津应急调水工程近4年的实测数据，构建了适于干河床水流推进过程渗漏损失的改进模型、小水深情况下的糙率加大模型，并采用均匀试验优选方法对水力参数进行了反演，利用非恒定流模型对引黄济津河北段渠系输水能力进行了计算。结果表明，建立的渗漏损失改进模型、小水深情况下的糙率加大模型是合理的，反演得到的参数是精确的；由于在水流推进与涨水阶段渠床的非稳定渗漏起了较大作用，所以各渠段的输水能力在非稳定输水阶段比稳定输水阶段稍大。输水能力的计算结果可以为引黄济津未来几年的输水规划与调度提供具体的指导。     

利用CT扫描技术确定土壤大孔隙分形维数

土壤大孔隙的大小、形状和分布对水及溶质在土壤中的运移有着深刻影响,由于土壤大孔隙的分布呈现分形规律,根据采用CT扫描法得到的原状土柱各断面图像,采用计盒维数法计算出各断面土壤大孔隙的分形维数。     

京杭运河底泥起动和冲刷率试验研究

京杭运河是南水北调东线工程的重要输水通道,减少底泥冲刷引起的污染对保护其水质有重要的作用。利用文献中的底泥起动流速公式和冲刷率公式,推导出起动摩阻流速与湿密度公式、摩阻流速与冲刷率公式。以京杭运河底泥在水槽内进行不同湿密度的起动试验和不同水流条件下的冲刷率试验。试验结果用最小二乘法进行拟合,得到底泥起动时临界起动摩阻流速与湿密度的相关关系,冲刷时摩阻流速与冲刷率的相关关系。结果表明,有关试验数据的相关性较好,对实际工程应用有一定的指导意义。     

Prediction of daily reference evapotranspiration by a multiple regression method based on weather forecast data

Prediction of daily reference evapotranspiration (ET ₀) is the basis of real-time irrigation scheduling. A multiple regression method for ET ₀ prediction based on its seasonal variation pattern and public weather forecast data was presented for application in East China. The forecasted maximum temperature (T _max), minimum temperature (T _min) and weather condition index (WCI) were adopted to calculate the correction coefficient by multilinear regression under five time-division regimes (10 days, monthly, seasonal, semi-annual and annual). The multiple regression method was tested for its feasibility for ET ₀ prediction using forecasted weather data as the input, and the monthly regime was selected as the most suitable. Average absolute error (AAE) and root mean square error (RMSE) were 0.395 and 0.522 mm d^?1, respectively. ET ₀ prediction errors increased linearly with the increase in temperature prediction error. A temperature error within 3 K is likely to result in acceptable ET ₀ predictions, with AAE and average absolute relative error (AARE) <0.142 mm d^?1 and 5.8%, respectively. However, one rank error in WCI results in a much larger error in ET ₀ prediction due to the high sensitivity of the correction coefficient to WCI and the large relative error in WCI caused by one rank deviation. Improving the accuracy of weather forecasts, especially for WCI prediction, is helpful in obtaining better estimations of ET ₀ based on public weather data.     

基于四大家鱼产卵需求的汉江中下游生态流量研究

针对汉江中下游梯级电站开发后水文节律变化造成四大家鱼栖息地生境质量降低的问题,分别通过几种常用水文学法和栖息地模型计算了汉江中下游河道最小生态流量和四大家鱼产卵适宜生态流量,并在最小生态流量的基础上,结合四大家鱼产卵适宜生态流量以及生态水文特征在5-8月进行了脉冲设计,综合确定出了满足四大家鱼产卵需求的生态流量过程。结果表明,Lyon法和7Q10法最适宜汉江中下游最小生态流量的计算,流量为294~863 m3/s;通过栖息地模型计算,彭市和仙桃江段四大家鱼产卵适宜生态流量为1233~3950 m3/s;流量日涨幅在139.1~534.8 m3/s,持续5 d的涨水过程可为四大家鱼产卵提供良好的条件。该研究从考虑四大家鱼产卵需求的角度,为汉江中下游梯级电站的生态调度提供科学参考。