集雨农业雨水利用转化效率及其提高途径分析

集雨农业是指收集、存储雨水径流并将其作为农村家庭人畜饮用水、环境卫生用水和农业补充灌溉用水的农业生产活动,包括收集、存储、输送、利用等多个过程,但目前各地的集雨农业技术研究多注重单项技术研究,而没有把它们当作一个整体来进行研究,导致许多地方出现收集与存储、收集与利用、存储与输送、存储与利用等脱节的现象,使各个环节的雨水利用转化效率普遍偏低。本文首先比较系统完整地提出了集雨农业雨水利用转化效率的概念,将集雨农业的雨水收集、雨水存储、雨水输送和雨水利用等各个过程看作一个整体进行研究分析,然后结合有关试验资料提出了提高集雨农业雨水利用转化效率的途径。     

华北地区城市浅山区海绵绿道设计方法研究———以石家庄鹿泉区山前大道为例

华北地区年降雨量偏少,降水集中、多暴雨且年蒸发量大,导致严重的雨洪问题与水资源短缺问题。山麓迎风区多暴雨的气候特征对平原地区构成了雨洪灾害的威胁,在城市浅山区建设海绵绿道作为径流缓冲区,对于缓解雨洪灾害有着重要意义。为解决华北地区城市浅山区雨洪管理问题与水资源短缺问题,本研究通过分析华北地区的气候特征、城市浅山区的雨洪灾害情况及其特点,首先探讨了在华北地区城市浅山区建设海绵绿道的必要性。在此基础上,结合河北省石家庄市鹿泉区山前大道项目,提出了适用于华北地区浅山区的海绵绿道设计方法。该海绵绿道的设计策略综合考虑到3个维度:1)华北城市浅山区作为自然基底;2)绿道作为雨水径流缓冲带;3)低影响开发措施作为绿道设计内容之一。本研究基于雨水安全与利用两个视角综合考虑设计策略。最后,本文利用暴雨洪水管理模型(SWMM)量化模拟LID设施对雨水径流的控制效果,将海绵绿道与传统绿道的调蓄效能进行对比。结果显示,海绵绿道在控制径流总量、峰值流量以及推迟峰现时间方面具有更好的效能,能有效解决场地的雨水调蓄问题。      

雨水叠加利用对干旱牧区牧草生长的影响

为了研究干旱牧区利用雨水灌溉青贮玉米的可行性,在不同的坡度上布置产流区向下方汇水,形成雨水叠加以增加下方土壤储蓄的雨水,从而增加常量提高雨水利用效率。研究结果表明,5°坡面和12°坡面径流区的集水效率分别为82.5%和87.3%;12°坡面上青贮玉米的长势、产量和水利用效率较5°坡面的高,12°坡面和5°坡面上的青贮玉米的平均株高为71.8和34.1cm,平均产量为18.6和0.63t/hm2,水利用效率分别为126.41和44.23kg/(hm2.mm)。研究结果可为在干旱牧区利用雨水叠加措施种植青贮玉米提供理论参考。     

旱地籽瓜降水高效利用覆膜模式研究

采用田间小区试验分析比较了旱地籽瓜不同覆膜模式的水分利用机理。结果表明,全膜覆盖垄上沟播技术特别是秋季全膜覆盖垄上沟播和顶凌全膜覆盖垄上沟播,能显著增加播前和籽瓜生长前期土壤水分含量。籽瓜播前至伸蔓期,秋季全膜垄上沟播、顶凌全膜垄上沟播、播前全膜垄上沟播0～20 cm土壤含水量较对照播前半膜平铺分别提高4.1～5.4、3.1～4.4和0～2.8个百分点;1 m土壤贮水量较播前半膜平铺分别增加40.0～50.8、30.2～40.1和0～26.3 mm。全膜覆盖垄上沟播技术特别是秋季全膜覆盖垄上沟播技术和顶凌全膜覆盖垄上沟播技术,大幅度提高了农田降水利用率和籽瓜水分利用效率,秋季全膜垄上沟播、顶凌全膜垄上沟播和播前全膜垄上沟播降水利用率分别较播前半膜平铺提高18.9、14.2和6.2个百分点,籽瓜水分利用效率分别较播前半膜平铺增加2.51、1.66和1.42 kg/(mm.hm2),在旱地籽瓜农田降水高效利用方面取得了明显突破。与全膜双垄沟播、全膜平铺穴播、半膜平铺穴播相比,全膜覆盖垄上沟播技术具有显著的经济效益。     

城市透水面集水效应现场试验

现场试验是获得城市透水面雨水下渗特性的重要手段。为了探索和验证城市透水面集水效应的现场试验方法,并初步率定嵌草砖铺装路面的渗流特性,通过城市嵌草砖铺装路面的降雨模拟现场试验,观测试验面出口的径流过程。结果证实：1）该试验系统的降雨模拟装置可移动性好,节水显著;径流观测装置对试验区周围地貌改变微小,其灵敏度和可操作性符合试验要求。2）嵌草砖铺装路面初期产流量较小,其主要原因是高出地面的嵌草及低于地面的水坑阻挡了地表径流;试验场出口径流过程曲线有波动,造成这种现象的主要原因是流场中嵌草的起伏和摆动。3）当地表充分湿润、降雨强度为1.19 mm/min时,嵌草砖铺装路面的渗流率约为0.42。     

Effects of Long-Term Fertilizer Application and Rainfall Distribution on Cotton Productivity,Profitability, and Soil Fertility in a Semi-arid Vertisol

Long-term fertilizer experiments were conducted on cotton (Gossypium hirsutum) for 21 years with eight fertilizer treatments in a fixed site during 1987–2007 to identify an efficient treatment to ensure maximum yield, greater sustainability, monetary returns, rainwater-use efficiency, and soil fertility over years. The results indicated that the yield was significantly influenced by fertilizer treatments in all years except 1987 1988, and 1994. The mean cotton yield ranged from 492 kg ha^?1 under the control to 805 kg ha^?1 under 25 kg nitrogen (N) [farmyard manure (FYM)] + 25 kg N (urea) + 25 kg phosphorus (P) ha^?1. Among the nutrients, soil N buildup was observed with all treatments, whereas application of 25 kg N + 12.5 kg P ha^?1 exhibited increase in P status. Interestingly, depletion of potassium (K) was recorded under all the fertilizer treatments as there was no K application in any of the treatments. An increase in soil N and P increased the plant N and P uptake respectively. Using relationships of different variables, principal component (PC) analysis technique was used for assessing the efficiency of treatments. In all the treatments, five PCs were found significant that explained the variability in the data of variables. The PC model of 25 kg N (FYM) + 25 kg N (urea) + 25 kg P ha^?1 explained maximum variability of 79.6% compared to other treatments. The treatment-wise PC scores were determined and used in developing yield prediction models and measurement of sustainability yield index (SYI). The SYI ranged from 44.4% in control to 72.7% in 25 kg N (FYM) + 25 kg N (urea) + 25 kg P ha^?1, which attained a mean cotton yield of 805 kg ha^?1 over years. Application of 25 kg N (FYM) + 25 kg N (urea) + 25 kg P ha^?1 was significantly superior in recording maximum rainwater-use efficiency (1.13 kg ha^?1 mm^?1) and SYI (30.5%). This treatment also gave maximum gross returns of Rs. 30272 ha^?1 with benefit–cost ratio of 1.60 and maintained maximum organic carbon and available N, P, and K in soil over years. These findings are extendable to cotton grown under similar soil and agroclimatic conditions in any part of the world.     

我国农村雨水综合管理措施研究

针对我国已进入城市化快速发展的新时期,农村雨水仅考虑雨养农业的雨水集蓄利用已远远不能满足社会需求的现状.分析了我国农村雨水管理利用存在的问题;借鉴当代城市雨洪管理经验,提出了我国农村不同场地的雨水综合管理应用措施,可为我国新农村建设中出现的水资源短缺和水污染问题提供建议和对策.     

四川省汶川地震灾区震后山地灾害综合风险评价

城市雨水利用效益的定量识别和综合评价是一项前沿性研究工作,其结果可作为雨水利用工程的决策依据。系统分析了城市雨水利用效益评价指标体系,探索应用多层次半结构模糊决策法对雨水集蓄利用效益进行综合评价。以大连市瓦房店工业区雨水利用工程为例,对提出的3个雨水利用方案进行了综合效益评价和方案优选。结果表明,多层次半结构模糊决策法能较好地应用于城市雨水资源利用效益评价中。在雨水中水利用时,充分利用增渗设施和适当增加蓄水池容积可以提高雨水利用的综合效益。     

宁南黄土丘陵区新型集流造林工程的规划设计与应用

为了探索在小流域土壤侵蚀治理基础上的雨水集蓄利用技术和模式,以半干旱黄土丘陵区国家重点治理小流域为研究对象,遵循坡地水量平衡原理和雨水叠加利用理论,提出了一种新型小流域坡地集雨蓄水工程整地造林技术—“88542”集流水平沟。研究这类工程的内涵、集流潜力及其断面参数。并对工程集蓄的径流通过典型工程应用,分析研究了集流水平沟对土壤水分的恢复调控和土壤的改良效果。结果表明,在半干旱黄土丘陵地区适宜修建“88542”集流水平沟,在0~100 cm土层,与自然坡面相比土壤平均含水量提高5.26%;粉砂粒和粘粒含量提高0.67%和1.53%;有机质提高80%;容重降低11.59%;土壤饱和持水量、田间持水量、毛管持水量、总孔隙度、透气度分别增加了0.63%、2.03%、1.92%、2.71%、5.29%,而且林木的生长量也大幅度提高。     

城市雨水资源化的探讨

我国水资源短缺,季节性雨水资源比较丰富。城市雨水资源化既能缓解水资源的供需矛盾,又能减少洪涝灾害,具有很大的现实意义。