不确定性条件下分布式农业生产预警模型构建与应用

构建了基于梯形模糊数和分布式作物模拟模型的空间分布式农业生产预警模型来实现作物产量和水分生产力综合警情预警预报。模型采用空间分布式作物产量和水分生产力作为警情指标来计算系统警级,引入梯形模糊数来表征目标产量和水分生产力的不确定性,采用空间分布式作物模拟模型来模拟常规灌溉、0.8倍常规灌溉和0.6倍常规灌溉下的作物产量和水分生产力,进而对现状1976—2012年和未来RCP4.5情景下2026—2045年不同灌溉水平下进行农业生产风险预报预警,并衡量了未来20年产量和水分生产力的静态协调度和每5年4个周期的动态协调度。结果表明,同一作物在不同土壤类型和不同灌溉水平下预警等级不同,警级随着灌溉水平的降低呈现不规则变化规律,协调性随着灌溉水平的降低而减小。模型能够识别出未来气候变化不同节水灌溉水平下的空间异质性作物产量和水分生产力的警级,实现精准化农业生产风险预警预报,有利于实现高效率降警处理。     

黄土丘陵沟壑区坡沟系统切沟侵蚀数值模拟

切沟侵蚀过程既是侵蚀输沙发生变化过程,也是其侵蚀地貌的发展演变过程,为了说明切沟形态随时空演化过程,应用质量守恒原理和理论分析方法,论述切沟侵蚀过程与形态发育模型实现的原理和过程,建立切沟侵蚀输沙微分方程、下切方程,并进行数值模拟.通过模拟计算,得到不同时刻和不同坡长下的切沟底部高程变化数据;经过与坡沟系统模型试验观测结果进行比较检验,沟深平均相对误差在15％以内,取得了较高的模拟精度.这表明建立的模型合理,模拟结果与实际切沟下切的动态变化过程相符,可以用于模拟切沟下切发育过程.     

河道冲淤调整对窟野河产沙量影响初步分析

实测资料表明窟野河流域神木—温家川区间输沙模数异常偏大,通过对该区间泥沙冲淤调整特点的分析和洪水期河道冲刷增加沙量的计算,阐明了河道冲淤调整对窟野河产沙量的影响,并提出了水土保持综合治理建议,以期为预测黄河来沙量及流域水土保持提供支持。     

额济纳绿洲植被生态需水量空间分布

生态环境需水量是当前水资源管理等学科研究的重点和难点。以额济纳绿洲为例,采用GIS技术进行生态分区的基础上采用阿维里扬诺夫方法估算绿洲植被生态需水。结果表明:现状2009年绿洲植被最低生态需水总量为4.72262×108m3。从地区分布看,东河上段、东河中段、东河下段、西河、两湖区和中戈壁的植被生态需水分别占绿洲植被总需水量的8.8%、2.8%、34.3%、46.3%、6.8%、1.0%。要将植被恢复到20世纪80年代的规模,绿洲植被最低生态需水总量为7.12841×108m3。从地区分布看,东河上段、东河中段、东河下段、西河、两湖区和中戈壁的植被需水占绿洲植被总需水量的12.7%、4.5%、30.6%、39.6%、10.6%、2.0%。在现状流域水量分配方案下,平水年和枯水年都存在不同程度的缺水量。以上研究成果可为目前实施的生态水量调度提供技术支撑和参考。     

模拟降雨侵蚀产沙量与其影响因子的灰关联分析

在20°和25°坡度上,选用4种雨强条件进行人工模拟降雨实验,对土壤水蚀动力过程进行了系统模拟,并运用灰色关联度的分析方法,研究了坡面侵蚀产沙量与其影响因子之间的关联程度。研究结果表明,在实验条件下,雨强与坡面降雨径流产沙量的关联度最大,水流功率次之,可以用雨强和水流功率来描述坡面径流产沙量,并建立了坡面径流产沙量与雨强和水流功率的相关关系式。     

基于水文要素的黄土丘陵区次降雨泥沙输移比模型

以黄土丘陵区桥沟小流域为研究对象,利用该流域不同地貌部位的野外径流场及沟道水文站网观测资料,探讨了小流域次暴雨泥沙输移比的时空变化特征。依据相关分析法,确定了影响桥沟流域次降雨泥沙输移比的主导因素。结果表明,径流侵蚀力、泥沙相对重率、降雨特性、土壤前期含水量是影响桥沟流域次降雨泥沙输移比的主导因子。采用统计回归方法,建立了黄土丘陵区桥沟流域次降雨泥沙输移比模型。     

皇甫川流域近期水土保持措施减沙效益分析

利用皇甫川流域降雨量、水土保持措施数量以及皇甫川把口站年径流量和年输沙量资料,采用水文分析法及水土保持分析法计算近期(1997—2006年)流域水土保持措施的减沙效益。计算结果表明,皇甫川流域1997—2006年水土保持措施年均减沙量为657.9万t,经与前期研究成果对比分析,论证了水土保持分析法计算结果的合理性。同时,对减沙效益计算方法进行了评价,分析了目前水文分析法存在的理论缺陷,并建议改进其计算方法。     

大理河流域1970-2002年水保措施减洪减沙效益深化分析

根据实测水文资料,采用"水文法"和"水保法"两种方法,对大理河流域1970-2002年的水沙变化和水土保持综合治理减洪减沙效益进行了比较全面的计算和分析。大理河流域20世纪70,80,90年代降雨量、径流量和输沙量呈递减趋势,其中80年代减幅最大,70,90年代减幅接近。2000-2002年年降水量和汛期降水量分别比基准期增大了8.0%和9.3%,但径流、泥沙依然递减。"水文法"计算结果表明,1970-2002年大理河流域共计减少洪水10.114 5亿m3,年均减少洪水3 065万m3,其中水土保持综合治理年均减少洪水2 370万m3,占减少洪水总量的77.2%,年均减少洪水效益25.2%;共计减沙8.448亿t,年均减沙2 560万t,其中水土保持综合治理年均减沙1 940万t,占总减沙量的75.8%,年均减沙效益37.6%。"水保法"计算结果表明,1970-2002年大理河流域水土保持措施共计减少洪水7.524亿m3,年均减少洪水2 280万m3,年均减少洪水效益24.5%;水土保持措施共计减沙6.138亿t,年均减沙1 860万t,年均减沙效益36.6%。近期流域水土保持综合治理减洪减沙效益显著,水保措施减水减沙比依时序呈下降趋势。     

水生植被类型及淹没度对河道垂线流速分布影响试验研究

采用钢筋刚性材料和弹簧柔性材料模拟了不同类型的水生植被,通过概化水槽物理试验研究了水生植被类型、水生植被淹没度对水生植被对于河流流速垂线分布的影响规律。试验结果表明:不同淹没度条件下刚性植被和柔性植被对河流流速垂线分布影响规律相似性较高,流速垂线分布均展现出分层现象;但不同水生植被材质条件流速垂线分布的分层节点不同,这是由不同材质的水生植被与水流间力学作用机制不同导致的。     

基于用户满意度的农户水权分配研究

针对农户水权分配研究较少,且分配方案不易被农户接受的问题,构建了基于用户满意度的综合加权模型。首先确定确权水量,然后根据综合定额、人口、土地、产出量等单一原则确定水权分配方案,并计算对应的用户满意度,构造基于公平感的权重函数,最终得到多原则综合加权后的分配方案。以沈乌干渠上的直口渠牧业(4)队为例进行水权分配,得出以下结论:基于用户满意度的分配方案能满足个体公平感的要求,平衡后的分配结果能够与确权水量相衔接。该方法兼顾个体公平与整体公平,提高了农户对分配方案的接受度。