河套灌区解放闸灌域地下水数值模拟

应用MODFLOW软件,模拟分析了解放闸灌域地下水动态的变化特征,模拟结果表明河套灌区引黄水量减小到40亿m3后,在现有耗水结构条件下,解放闸灌域地下水位6年后的降幅为0.5 m左右,而12年后降幅为1m左右,且下降主要发生在中部和东北部地区,南部相对较小.为解放闸灌域治理土壤盐碱化,合理利用地下水资源提供重要的参考依据.     

内蒙古河套灌区荒地水盐运移规律模拟

该文以内蒙古河套灌区为背景展开荒地水盐运移规律研究。在田间试验基础上,分析荒地土壤水盐的运移机理,利用HYDRUS-1D模型对荒地土壤水盐的迁移规律进行了模拟。荒地做为灌区盐分的贮存地,成为灌区水盐平衡的重要调节因素,荒地水盐动态研究对于干旱灌区具有重要意义。结果表明,强蒸发是荒地水盐运移的原动力,5 cm土层EC值上升了66.10%,20 cm土层EC值上升了63.89%。荒地在作物生育期是积盐的过程,在秋浇期是流失盐分的过程。经检验,HYDRUS－1D模型对盐渍化地区荒地水盐在垂直方向运移的模拟具有较高的精度,为区域水盐管理和灌区的可持续发展提供科学依据。     

基于HYDRUS-2D盐荒地干排盐作用模拟研究

【目的】探究河套灌区典型区域在干排作用下的排盐量及耕地盐分向荒地运移所需的容泄区。【方法】于2017—2018年开展田间定位监测试验,建立二维饱和-非饱和土壤水盐迁移模型,利用HYDRUS-2D模型研究向日葵农田灌溉制度下的土壤盐分向荒地的迁移量及迁移范围。【结果】耕地与所需承载盐分的容泄区面积之比介于1.48～1.53,耕地全年向荒地的排盐量1.98～2.06 t。【结论】耕地盐分向荒地运移所需的容泄区范围取决于耕地面积及其占整个区域面积的比例,研究结果可为调节区域水盐平衡和盐荒地土壤改良提供科学依据。     

河套灌区永济灌域地下水数值模拟

以内蒙古河套灌区永济灌域为研究对象,采用Visual Modflow软件建立了地下水三维非稳定流模型,运用手动调参和Pest模块调参相结合进行参数率定,选取的14口观测井的观测值和模拟值趋于一致,表明本文率定的参数合理,具有较高的精度。利用该模型模拟了不同开采方案下的地下水埋深变化,同一开采条件下,灌区南部地下水位埋深下降相对北部和中部较小,可适当加大南部的地下水开采量来减少引黄灌溉,该模拟结果存在一定的实用价值。     

内蒙古河套灌区解放闸灌域土壤水盐空间变异性研究

以河套灌区解放闸灌域的节水改造项目区作为研究对象,从统计特征值、半方差函数和克立格法绘制的分布图几个方面对比分析了节水改造前后的土壤水分和盐分的空间变异性。结果表明:2007年与2008年土壤水分和盐分可分别用球状模型和指数模型进行拟合,空间自相关距离表明二者具有中等强度的空间自相关性,且2008年土壤水分和盐分的相关性都大于2007年,2008年较2007年土壤水盐的空间变化趋于连续。对克里格插值结果分析可知:土壤水分和盐分在空间上的分布都具有明显的逐渐变化趋势,表现为相近值的局部聚集;而且2008年的土壤水分和盐分分布与2007年相比在较大的范围内颜色变化幅度小且较连续。通过对灌区节水改造前后大尺度采样分析,了解区域土壤水盐分布状况和空间变异情况,为灌区今后的节水灌溉、盐碱地分区治理、区域化水资源管理提供一定得理论依据。     

河套灌区义长灌域耗水机制分析

目前黄河流域自然环境脆弱，水资源匮乏，但同时存在耗水机理不清、水的利用率低等许多问题。选择引黄灌区内蒙古河套灌区中的典型灌域-义长灌域，深入研究了区域水平衡和耗水机制，为沿黄灌区水资源的高效利用提供参考。     

基于MWatNet模型的河套灌区解放闸灌域灌溉水体提取

为提高灌溉农田中灌溉水体的识别精度,以河套灌区解放闸灌域作为研究区,基于Sentinel-2遥感影像,结合灌区实际情况对地表水体提取模型(WatNet)进行改进,得到MWatNet模型并提取灌溉水体。采用总体精度（Overall accuracy,OA）、平均交并比（Mean intersection over union,MIoU）、F1值等水体提取精度指标进行综合评价。结果表明：改进后的地表水体提取模型(MWatNet)在解放闸灌域农田灌溉水体的提取上具有较好的识别精度,模型总体精度达到96%,平均交并比达到83%,F1值为80%,实地调研验证准确度为85.7%;对比原WatNet、水体语义分割模型(Deeplabv3_plus)和水体提取模型(Deepwatermapv2),MWatNet在灌溉水体提取的连结性、剔除道路和城镇干扰等方面,均表现出更好的效果和模型运行效率。利用该模型可以实现灌溉水体定量化表征,为灌溉用水调度提供了数据支撑。     

河套灌区畦灌灌水方案优化与敏感性分析

针对河套灌区宽畦田、大畦块导致的灌水效率低的问题,为探求变化环境下适宜的畦灌技术参数,在河套灌区沈乌灌域典型试验基础上,采用不同灌溉设计方案对典型砂土较大田块（长×宽为80m×25m）灌水质量进行评价,并在WinSRFR模型模拟基础上分析不同参数对最佳方案灌水质量指标的敏感性变化情况。结果表明：砂土畦田规格（80m×25m）较大时农田灌水效果较差,在中等流量（入畦流量Q=20L/s、单宽流量q=0.80L/(m·s)）水平下,减少尾部25%的田间面积（改水成数从1.0降低至0.75）可节省40%的灌水时间,并可减少16%的灌溉水在水流推进过程中的渗漏损失。采用田块规格+灌水时间设计方案后灌水效果较典型田块得到显著改善,垂直分割田块（80m×12.5m）在较大流量水平（Q为26~30L/s、q为2.08~2.40L/(m·s)）下灌水效率从67%~80%提升至97%~99%,灌水均匀度从0.59~0.79提高至0.84~0.95,储水效率从1.17降低至0.76,并且可以节省当前灌水时间的20%以上,中等流量（Q=20L/s、q=1.60L/(m·s)）下在获得更优灌水质量的同时可以节省40%的灌水时间,节水效果显著。不同参数对灌水质量评价指标具有相同的变化规律,计划需水水深对灌水质量影响明显,极小单宽流量情况下灌水质量受田面坡度、畦田长度影响较小。建议灌区采用的砂土畦田规格为80m×12.5m,并且可根据实际不同来水流量选择所需的最佳单宽流量和灌水时间组合。     

河套灌区畦灌灌水质量评价与优化

针对河套灌区农田规格不合理问题,为探求变化环境下适宜的畦灌灌水技术要素,在不同畦田宽度下进行田间灌水试验,采用模型模拟与回归分析方法,分析了畦灌水流运动状态及灌水质量变化情况。结果表明:畦田宽度为18～23 m时灌水质量不佳,灌水效率、灌水均匀度仅分别为59. 78%～77. 40%和84. 61%～87. 02%,尽管此时储水效率为100%,但其灌水效果仍然较差;畦田宽度缩小到10～15 m时,灌水效率为70. 20%～87. 00%,灌水均匀度为86. 77%～90. 80%,灌水质量最好;当缩小畦田宽度到5 m时,灌水质量反而降低。在此基础上,结合田间实测资料,通过模型模拟、均匀试验设计以及多元回归分析相结合的方法,构建了包含灌水效率、灌水均匀度以及储水效率的单目标优化模型(Single objective optimization model),将单宽流量和灌水时间作为决策变量,采用冒泡排序法(Bubble sort method)对模型进行求解,得到畦灌适宜的单宽流量和灌水时间组合,根据示范区实际入田流量,初步确定最优畦田宽度为10. 7～14. 2 m。研究结果为灌区节水改造设计、水资源高效利用和农业可持续发展提供了理论依据。     

盐渍化灌区盐荒地水盐平衡分析

在野外试验基础上,利用水盐平衡原理对河套灌盐荒地水盐运移规律进行研究。结果表明,盐荒地作物生育期输入盐分27.929kg/hm2,秋浇期流失盐分26.882kg/hm2,盐分积聚1.047kg/hm2,是输入盐分的3.749%。盐荒地具有一定的积盐能力。研究结果可为灌区节水灌溉的实施和土壤盐渍化的防治提供基础理论依据。     

河套灌区加工型番茄膜下滴灌技术研究

试验设计采用9个水分处理,探讨对加工型番茄产量的影响,从而寻求最佳的膜下滴灌灌溉制度。结果表明,随着灌溉定额和滴水次数的增加,产量随之增加,但在番茄需水敏感期(开花期、结果期)滴水次数过少,会严重影响产量。建议试验区加工型番茄膜下滴灌灌溉制度为:滴水10~12次,灌溉定额2 100~3 000 m3/hm2。     

Tape depth and germination method influence patterns of salt accumulation with subsurface drip irrigation

Subsurface drip irrigation (SDI) can result in accumulation of soluble salts at or near the soil surface. In the southwestern USA, rainfall is usually inadequate for stand establishment, thus supplemental irrigation is necessary. Use of sprinklers to minimize salt concentrations near the soil surface is an alternative to using SDI for stand establishment. Our objective was to evaluate the effects of germination method (irrigation with SDI or sprinklers), depth of SDI tape (0.18 and 0.25 m), and irrigation water salinity (1.5 and 2.6 dS m⁻¹) on salt and Br distribution after each of two consecutive growing seasons. Treatments consisted of factorial combinations of these three factors. Bromide was used to trace salt accumulation from the drip tape. After season 1, the highest salt concentrations (ECe up to 11 dS m⁻¹) were in the top 3 cm of soil. Below 3 cm, soil EC dropped significantly and remained constant to 1.05 m. Similarly, Br concentrations were highest in the top 3 cm of soil. The mass of salt and Br recovered in the top 3 cm were significantly affected by tape depth, and water EC significantly affected salt mass. Salt present in the soil after season 1 adversely affected crop emergence in season 2, where SDI was used for stand establishment. After season 2, the highest salt and Br concentrations were at about 25 cm depth, probably due to 210 mm of rainfall that occurred near the end of the growing season. There were no significant differences among treatments in the mass of either salt or Br in the top 3 cm or 16 cm of the soil profile after season 2. Timely rainfall, transplanting rather than direct seeding, and changing bed geometry can reduce dependence on sprinklers for stand establishment.     

河套灌区小麦套种玉米灌溉制度研究

为研究河套灌区小麦套种玉米高产、节水的灌溉制度,在田间试验的基础上分析了小麦套种玉米模式下的耗水规律,运用Jensen模型建立水分生产函数并对灌溉制度进行了优化。结果表明:小麦拔节、抽穗、灌浆及玉米抽雄、灌浆期是作物生长的关键期,适宜的水分条件是促进产量形成的重要因素;通过多元线性回归方法求解得出敏感性指数分别为小麦分蘖-拔节期(0.305 0)、小麦拔节-抽穗期(0.335 6)、小麦抽穗-灌浆期(0.143 2)、玉米拔节-抽雄期(0.320 7)、玉米抽雄-灌浆期(0.310 2);以产量最大为目标函数得出小麦套种玉米最优灌溉制度为:小麦分蘖-拔节期95mm,拔节-抽穗期105~110mm,抽穗-灌浆期65~70mm,玉米拔节-抽雄期95~105mm,抽雄-灌浆期100~105mm,全生育期以460~485mm的灌溉供水量为宜。