基于SWAP和MODFLOW模型的引黄灌区用水管理策略

大部分引黄灌区并没有实现地表水和地下水的合理利用,存在着水源浪费和地下水过度开采等问题。为了合理调配水资源,该文以河南柳园口灌区为背景,运用SWAP和Visual-MODFLOW分别建立了土壤水分运动模型和地下水三维非稳定流模型,用实测资料进行了率定和验证。利用SWAP模型模拟了2006年至2007年不同灌溉标准条件下的灌溉制度,提出了适宜的灌水控制标准,并且根据提出的灌水控制标准对多年的灌溉制度及不同地下水埋深下的灌水量及产量状况进行了模拟,得到了地下水埋深适宜范围。由SWAP模拟的灌溉制度确定地下水开采并且根据不同的种植结构和井渠灌溉比拟定了7个方案,利用MODFLOW模型对灌区地下水系统对各方案的响应进行模拟。结果表明,北部引黄量的30%采用抽取地下水并把节省的引黄量输送到南部,可以使地下水埋深基本控制在适宜的范围之内,并能有效地减少潜水蒸发。     

鄂北地区水稻适宜灌溉模式研究

针对鄂北地区干旱现状,采用长渠灌溉试验站水稻试验成果,对ORYZA模型进行了率定与验证。利用ORYZA模型模拟评价了中蓄、浅灌和湿润3种现行灌溉模式。针对现行灌溉模式存在问题,根据不同灌溉下限和灌水定额设置了不同方案,采用模型对不同方案进行了优化分析,提出了鄂北地区水稻适宜的灌溉模式:蓄水深度为60 mm;返青期和抽穗开花期灌溉下限为0,黄熟期自然落干,其他生育阶段灌溉下限设定为耕作层土壤饱和含水率的80%;灌水定额为30~40 mm/次。     

氮磷调控及紫云英配施提高早稻冠层特性和产量

为揭示不同氮、磷施用量及配合翻压适量紫云英入田对早稻冠层特性和产量的影响,在7个施氮、3个施磷及2个不施氮/磷水平下,开展早稻全生育期叶面积指数LAI、冠层光合有效辐射PAR传输特性、叶片叶绿素SPAD值、生育后期剑叶净光合速率Pn及产量的试验观测。结果表明,氮磷调控可显著影响早稻LAI、叶片叶绿素含量和叶片光合速率,进而通过调节LAI影响冠层PAR传输特性,最终表现为产量上的差异。缺氮对早稻的影响显著高于缺磷,但在施肥充足时,磷肥对产量的影响比氮肥更加显著。早稻冠层特性和产量随氮、磷施用量的增加表现出边际递减效应,当施用量超过某一值时出现拐点,最终表现为产量的下降。在赣抚平原灌区,187.5~225 kg/hm2施氮量和60~120 kg/hm2施磷量以及翻压15 000 kg/hm2紫云英鲜草入田可有效提高早稻LAI和冠层PAR截获率In以及叶片叶绿素含量,维持剑叶生长期内较高的净光合速率Pn,获得高产。     

湖北省早稻灌溉定额修订方法研究

湖北省现行灌溉用水定额标准颁布于2003年,已难以适应当前及今后的水资源管理需求。早稻作为湖北省主要灌溉作物,修订其灌溉定额,对于实现总量控制、定额管理及落实最严格水资源管理制度具有重要意义。分析了湖北省不同分区早稻作物系数、稻田渗漏量、泡田期水面蒸发量、饱和需水量、生育期、水层控制标准等灌溉定额计算参数,基于早稻灌溉定额影响主因子,提出了不同耕作方式与灌溉模式组合下不同分区不同频率早稻灌溉定额,能够更全面真实地反映湖北省早稻灌溉用水水平,对其他地区水稻灌溉定额修订工作具有重要指导与借鉴意义。     

虾稻共作灌溉定额确定方法研究

近年来,中国长江中下游流域大面积发展了虾稻共作适水农业,该种养模式改变了田块结构及用水模式,其灌溉定额计算有别于普通农作物且具有一定复杂性,目前还未见相关研究报道。该文在实地调研的基础上,根据虾稻共作田块结构与用水特点,将1个周年划分为水稻非生育期阶段、水稻生育期虾稻分养阶段、水稻生育期虾稻共养阶段3个阶段,基于水量平衡原理,提出虾稻共作灌溉定额确定方法。以湖北省潜江市为例,通过资料搜集和计算参数确定,采用该文提出的计算方法对虾稻共作灌溉定额进行了计算,虾稻共作灌溉定额多年平均12 945 m3/hm2。该研究成果为虾稻共作灌溉定额提供了理论依据,对指导虾稻共作灌溉用水及水资源管理具有重要意义。     

农业水权分配方法研究

农业灌溉用水受降雨、蒸发等气象因素影响较大,为了使农业水权分配科学合理,在分配时应采用动态水权,然而农业动态水权还没有统一的计算方法.以湖北省引丹灌区李楼镇为研究对象,基于研究区历史供水、气象、种植结构等资料分析,采用现状分配模式计算得到项目区农业基本水权为1519万m3,提出了基于降雨或干旱指数的农业动态水权计算模型...     

基于ORYZA＿V3模型的水稻水肥综合调控模式研究

[目的]探索赣抚平原灌区不同水文年型适宜的水稻水肥综合调控模式,为灌区水稻水肥管理提供决策依据。[方法]基于江西省灌溉试验中心站2012 2013年晚稻试验资料对ORYZA_V3模型进行了率定与验证,并以率定后的模型模拟分析了不同水文年组及水肥模式下晚稻灌溉定额、产量、氮肥利用率等指标。[结果]降低灌前水分下限能降低腾发量与灌溉定额。耕作层灌前土壤含水率大于饱和含水率的70%~75%时,降低灌前水分下限均能提高晚稻的产量与氮肥利用率。耕作层灌前土壤含水率低于饱和含水率的60%~65%时,晚稻产量、氮肥利用率均有所下降。施氮肥量增加会降低氮肥利用率,施氮肥次数增加能提高氮肥利用率,二者增加均能增加晚稻产量,但会导致晚稻耐旱能力降低。从节水、增产、增效的角度,推荐试验区采用的水肥综合调控模式:氮肥量135 kg/hm2,分3次施用(基肥∶分蘖肥∶穗肥为5∶3∶2),丰水年采用重旱节水灌溉模式(耕作层灌前土壤含水率下限占饱和含水率的60%~65%),平、枯水年采用中旱节水灌溉模式(耕作层灌前土壤含水率下限占饱和含水率的70%~75%)。[结论]与传统水肥模式相比,所推荐水肥模式在丰、平、枯水年能分别节水41.4%、30.0%、21.9%,增产7.5%、5.4%、3.4%,提高氮肥利用率57.3%、51.2%、44.9%,节省氮肥25%。     

四湖流域水稻耗水与降雨匹配度及水稻旱涝易损特征分析

水稻是中国主要粮食作物之一，研究气候变化环境下降雨特征及其与水稻耗水之间的匹配关系，明晰水稻水分盈亏状况及旱涝易损特征，可为区域水资源配置规划与灌溉排水管理等提供重要依据。该研究以湖北江汉平原四湖流域为研究区域，基于5个气象站点1961—2020年逐日气象资料，利用Penman-Monteith公式、Mann-Kendall趋势检验、气候倾向率、空间插值分析等方法，分析了降雨量、水稻田间耗水量及水分盈亏指数时空分布特征，基于水分盈亏指数分析了水稻旱涝易损特征。结果表明：四湖流域多年平均降雨量为1209.2mm，且以35.1 mm/10a的平均速度显著上升，东南部降雨量及上升趋势均高于西北部；1）早、中、晚稻生育期多年平均降雨量分别为492.0、509.9和269.1 mm，早、中稻生育期降雨量分别以17.9 mm/10a和18.4 mm/10a的平均速度呈不显著上升趋势，晚稻生育期降雨量以-10.7 mm/10a的平均速度呈不显著下降趋势；2）早、中、晚稻多年平均田间耗水量分别为411.4、595.5和401.4 mm，中稻田间耗水量远大于早稻和晚稻，早、中稻田间耗水量分别以-5.54 mm/10a和-11.43mm/10a的平均速度显著下降，晚稻田间耗水量以-1.52 mm/10a的平均速度呈不显著下降趋势；3）早、中、晚稻多年平均水分盈亏指数分别为0.22、-0.12和-0.31，早、中稻水分盈亏指数以0.06/10a和0.04/10a的平均速度呈不显著上升趋势，晚稻水分盈亏指数以-0.03/10a的平均速度呈不显著下降趋势，早、中稻水分盈余程度在增加，晚稻水分亏缺加剧；4）四湖流域早、中、晚稻干旱频率分别在10.0%～16.7%、28.3%～40.0%和51.8%～60.0%之间，晚稻最容易受干旱威胁。早、中、晚稻雨涝频率分别在1.7%～15.0%、1.7%～3.3%和0～1.7%之间，早稻更容易受雨涝威胁。总体上，四湖流域早稻发生旱涝灾害的频率较小（20.7%），中稻次之（37%），晚稻最容易受旱涝威胁（56%），水稻耗水与降雨匹配程度为：早稻＞中稻＞晚稻，要特别注意晚稻干旱缺水问题。     

湖北省晚稻灌溉定额计算参数与修订方法研究

针对湖北省现行灌溉定额标准存在问题,采用灌溉试验成果和典型县实地调研资料,计算分析了不同分区晚稻灌溉定额计算参数及其变化规律。考虑耕作方式与灌溉模式对晚稻灌溉定额影响,计算了湖北省不同分区不同频率4种组合模式(人工耕作+浅灌适蓄、机械耕作+浅灌适蓄、人工耕作+间歇灌溉、机械耕作+间歇灌溉)晚稻灌溉定额,并进行了合理性分析。经分析,该计算成果能够更全面真实反映湖北省晚稻灌溉用水水平,并提出了不同类型灌溉定额适用条件。该研究成果对湖北省水资源管理与其他区域晚稻灌溉定额修订具有重要指导意义。     

基于分形理论的地下水位时间序列特征分析

通过R/S分析法和q阶矩结构分割函数法对柳园口灌区地下水位时间序列特征进行了研究。结果表明,地下水位时间序列存在着分形特征,分形维数处于1.054～1.311之间,并且地下水位具有长程相关性,对初始条件较为敏感;同时地下水位时间序列也具有多重分形特征,但多重分形特征较弱。