灌溉水利用效率的空间分布特征及等值线图研究

基于全国各行政区的现状灌溉水利用效率数据,采用地质统计学及空间自相关分析方法对灌溉水利用效率的空间分布特性进行分析。结果表明:空间自相关法得到现状灌溉水利用效率在1500 km范围内各方向上存在着较明显的自相关关系,总体上没有较显著的方向性,但在ES-WN方向上的自相关性起主要作用。灌溉水利用效率各向同性条件下变异函数可用指数模型描述,在1900 km空间范围内存在着显著的相关性,除ES-WN方向外,并未体现明显的各向异性,与空间自相关分析结论基本一致。理论变异参数的分析结果表明,灌溉水利用效率的空间变异主要是结构性因素起决定作用,结构性变异达到91%左右。对比灌溉水利用效率及代表影响指标的空间分布格局可知,ET0均值、年均降水量对于灌溉水利用效率的影响是间接的,灌溉水利用效率与节水灌溉工程面积比存在显著正相关关系。     

灌区尺度作物水分利用效率指标研究

在对灌区来水、作物产量和作物需水量尺度分析的基础上,研究了灌区尺度作物水分利用效率指标,结果表明,冬小麦、夏玉米、棉花不同的生育期对采用哪种水分利用效率指标有直接影响;灌溉、降雨、地下水补给等资料较全时,3种作物都采用WUEET;无降雨资料时,冬小麦可选用WUEi近似代替WUEET;正常年份,夏玉米的WUEP0就是WUEET,干旱年份且需夏灌时,夏玉米WUEET由有效降雨量与灌溉量共同产生;棉花不能用WUEi或WUEP0中的任何一种指标反映其真实的水分利用效率,而只能用WUEET确定。     

不同尺度首尾法及动水法测算灌溉水利用系数对比研究

根据2008年在湖北漳河灌区基于首尾法及动水法开展的不同尺度灌溉水利用系数的测算数据,分析了灌溉水利用系数随空间尺度的变化规律以及2种方法之间不同尺度灌溉水利用系数存在的差异及其原因。结果表明,灌溉水利用系数随空间尺度的扩大呈显明显的降低趋势;各尺度上首尾法获得的灌溉水利用系数值均略大于动水法,原因在于首尾法反应年用水的总体情况,并考虑了回归水的重复利用;不同尺度之间灌溉水利用系数降低幅度比较表明,漳河灌区从干渠到支渠、支渠到斗渠环节的损失最大,是节水改造的主要对象。     

灌溉水利用率影响因素的主成分分析——以漳河灌区为例

基于漳河灌区1973～2006年共34年的资料,采用首尾测算分析法计算灌溉水利用率,根据灌溉水利用率及其影响因素长系列数据,采用主成分分析法对灌溉水利用率各影响因素的影响规律和影响程度进行计算分析.结果表明:塘堰供水比例、渠道衬砌率、节水改造投资和节水灌溉面积比对灌溉水利用率有较大正贡献率,而中稻灌溉定额、水稻种植比具有较大的负贡献率;反映当地种植结构及管理情况的塘堰供水比和中稻净灌溉定额、反映节水工程状况的渠道衬砌率和节水灌溉面积比对灌溉水利用率的影响较大,而反映自然条件的生育期降雨量及参考作物蒸发蒸腾量影响较小;灌溉水利用率整体随时间有上升的趋势,并存在明显波动,但这种波动在逐步减小,即灌溉水利用率的变化逐渐趋于平稳.     

鄱阳湖流域典型灌区不同区域尺度水稻灌溉定额研究

为探索南方灌区不同区域尺度水稻灌溉定额的差异,在南方地区鄱阳湖流域选取典型区域,开展不同区域尺度水量平衡试验,研究水稻全生育期不同区域尺度的灌溉定额,为不同区域尺度农业水资源规划、调度、管理和评价提供科学依据。结果表明:不同区域尺度水稻灌溉定额存在一定差异,随着尺度增大,灌溉定额逐渐减少,灌区存在回归水的重复利用;区域尺度灌溉定额较灌溉试验站有底测坑减少173.3 mm,减少率为32.80%;较大田典型田块尺度减少143.2 mm,减少率为28.74%。在采用灌溉试验站试验数据或典型田块观测计算数据进行农田灌溉指导或灌溉工程规划设计时,要适当考虑试验限制条件和区域内回归水的重复利用。     

干旱区绿洲用水效率模拟及分析—— 以策勒绿洲为例

水资源对干旱区绿洲的可持续发展起着至关重要的作用。为实现绿洲中灌溉用水的合理调配,以策勒绿洲为例,利用干旱区平原绿洲耗散型模型模拟了绿洲水循环的具体情况,并以腾发量占净输入量的比例作为灌溉水利用效率指标,研究了渠东和渠西灌溉水利用效率的尺度变化规律。研究结果表明:在研究区水平衡分量中,地块土壤水分输入主要依赖于渠道灌溉水量(约占96.02%),抽水灌溉量只占土壤水输入项的0.34%;由于回归水重复利用比例较低,用水效率随尺度的提升规律不明显,当地块数从一个变化到4个时渠西和渠东2个区域内用水效率分别提升了1.94%和1.11%;作物空间差异性对用水效率的尺度效应有削减作用,原因是粮食作物灌溉需水量比果树大,用水效率低。通过定量分析得到的绿洲水均衡结果,验证了水均衡模型在绿洲研究中的可行性,也为绿洲灌溉水高效利用提供了理论依据。     

农田灌溉水有效利用系数测算分析——以甘肃省平凉市为例

以甘肃省平凉市为例,从28个中、小型灌区中,选择符合要求的泾河灌区、泾庆灌区、汭河灌区、水洛河灌区、黎明川灌区等5个样点灌区,采用"首尾测算法"计算平凉市2020年各类型各规模灌区的农田灌溉水有效利用系数.结果为:一类中型(面积5～15万亩)灌区农田灌溉水有效利用系数为0.5490,二类中型(面积1～5万亩)灌区农田灌...     

大型灌区供水收费经纪人制度探讨——以高邮灌区为例

水费是大型灌区灌溉工程维修养护经费的主要来源,是灌区可持续发展的保障,然而我国大型灌区水费实收率下降、水费收入锐减,水费征收方式存在问题.以高邮灌区为例,研究分析了灌区供水收费经纪人制度.结果表明,灌区供水收费经纪人制度有利于提高水费实收率,保证灌区正常的维修和养护,为我国大型灌区水费征收提供了新的思路.     

水稻不同节水灌溉模式的水分利用效率比较——以荆门、桂林为例

与传统的淹灌模式相比,水稻节水灌溉模式在提高水分利用效率方面优势明显.以湖北省荆门市及广西桂林市的气象资料为例,针对我国目前推广的主要水稻节水灌溉模式,选取降雨有效利用率、灌溉定额、灌水次数、排水量及渗漏量等指标,采用水量平衡方法进行灌溉制度推算,分析比较不同水稻节灌模式在不同雨后蓄水上限条件下的水分利用效率指标,比较...     

井渠结合灌区地下水开采方案设计研究——以泾慧渠灌区试验区为例

首先根据泾惠渠灌区试验区近60a的气象、土壤资料,利用CROPWAT模型计算区域冬小麦、玉米、棉花的灌溉需水量。根据研究区需水、供水之间的关系以及渠井适宜比理论提出3种地下水开采方案。在试验区水文地质条件的基础上,运用Visual Modflow软件建立了地下水流数值模型,并从地下水合理埋深、丰枯季地下水量构成等角度,对不同开采方案下的地下水动态变化进行了分析和验证。结果表明:通过对未来年地下水位的预测可知,3种开采方案下的地下水埋深都在合理的埋深范围内;对比分析发现第2种方案的地下水开采所引起的降深适中,开采量有可靠的补给保证,并在丰枯两季形成动态调整,为最优方案。该研究为今后试验区地下水的合理开采提供了科学依据。     

农业灌区盐碱地综合治理与开发措施分析——以甘肃省景电灌区为例

【目的】景电灌区工程具有覆盖面广、覆盖面积大、流量大、阶梯多、扬程高等特点,由于灌区内降水量少、蒸发量大等原因,导致土壤盐分积聚不规律,盐碱地范围逐渐扩大,一方面严重浪费了土地资源,另一方面影响了生态环境,因此治理盐碱地刻不容缓。【方法】课题组以甘肃省景电灌区为例,阐述了景电灌区工程概况,从自然原因、人为因素、农田灌溉因素三方面分析了景电灌区盐碱地的成因,探讨了景电灌区盐碱地治理过程中存在的问题,提出了景电灌区盐碱地综合治理的举措。首先,要结合化学治碱、生物治碱、农业治碱,从生态领域改善土壤的根源问题。其次,要综合工程防治,加快产业转型,做到产业融合,将一二三产业与盐碱地资源利用结合起来,创造更高的经济效益、生态效益。【结果】经过综合整治,景电灌区土壤盐碱化得到了有效遏制,治理成效十分显著,既提高了农作物的产量和质量,又增加了农户收入,形成了一套切实可行、简单易懂的景电治理模式。【结论】以可持续发展理念为前提,贯彻因地制宜的治理理念,进行农业灌区盐碱地综合治理,可以有效改善土壤盐碱地问题,实现人与自然的和谐统一。     

灌区用水效率与效益评价——以天津市里自沽灌区为例

以天津市宝坻区里自沽大型灌区的基本资料为基础.选取灌溉水利用系数、渠系水利用系数、田间水利用系数、灌溉水生产效率、耕地有效灌溉率、节水灌溉工程面积率6个指标,构建了模糊综合评价模型,对影响灌区用水综合效益的因素进行了分析.结果表明,2004-2008年,里自沽大型灌区综合评价指数分别为3.299、3.423、3.624、3.679、3.687整体上呈现明显的上升趋势,其用水效率状况处于较好阶段.利用模糊综合评价法,对灌区用水效率与效益进行了评价.结果表明,工程状况与管理水平对于灌区用水系数的影响较显著.必须加大灌区节水改造以及灌区管理体制改革力度,进一步提高农业灌溉水的利用效率和效益,促进水资源的可持续发展.     

猕猴桃果园不同采样密度下土壤含水率空间变异性研究

为揭示小区尺度乃至微尺度土壤含水率的空间变异性,在杨凌地区猕猴桃果园选取40 m×40 m区域,并在此基础上再以8、2 m为间距进行网格划分,基于经典统计学和地统计学理论,对不同采样密度条件下0~60 cm土层土壤含水率的空间分布特征及其空间变异性进行了研究。结果表明,对于40 m×40 m(L)、8 m×8 m(M)和2 m×2 m(S)3种尺度,0~60 cm深度各土层土壤含水率在水平方向上的变异强度表现为弱变异至中等(偏弱)变异,且随尺度减小和土层深度增加而减小,且所有取样点处0~60 cm深度内土壤含水率在垂直方向上的变异强度表现为弱变异至中等(偏弱)变异。在3种尺度中,土壤含水率存在强烈的空间相关性,表征土壤含水率空间分布形态的半方差函数因尺度不同存在较大差异,L尺度可采用球状和指数模型,M尺度可采用线性模型,S尺度可采用高斯、指数、线性模型。L尺度合理取样数较实际少,而M和S尺度合理取样数较实际多,对于3种尺度,基本表现出0~30 cm土层合理取样数较实际多、30~60 cm土层合理取样数较实际少,表明取样点的合理性分布有待进一步优化。由于地形原因导致当地果园内南北侧土壤含水率空间分布存在较大差异。     

基于博弈论的灌区节水改造紧迫程度评价——以中型灌区为例

提出用于中型灌区节水配套紧迫程度评价的指标体系和方法.运用基于博弈论的综合赋权法将主观权重和客观权重相结合,尽可能地保留了各主客观权重值的信息,使获得的指标权重更具合理性;鉴于灌区节水配套紧迫程度评价具有模糊性,使用模糊数学的方法,建立模糊评价模型.运用上述方法对青岛市8个中型灌区节水配套紧迫程度进行评价研究.评价结果表明:此方法能够用于评价青岛市中型灌区的节水配套紧迫程度,评价结果合理、接近客观实际,对将要进行的中型灌区节水改造具有指导意义.     

基于DEA的灌区生产效率分析——以江苏省为例

针对当前灌区农业生产效率评价多采用单项投入与产出指标的不足,引入数据包络分析(DEA)方法,设定表征生产效率的投入产出指标体系,利用CCR模型对江苏省35个灌区相对生产效率进行了比较研究.相对效率分析表明,江苏省综合效率整体不高,灌区间差异较大,全省平均值为0.634,其中3个灌区为DEA有效;不同区域农业生产技术的利用及推广程度相当,灌区相对生产效率的不均衡主要由生产规模不合理引起.可以通过减少投入来提升非DEA有效灌区的生产效率,所有非DEA有效灌区改进生产效率能节约的有效灌溉面积、水资源及农业人口分别占投入量的20.7%,13.3%,9.4%.相对DEA效率的比较可为灌区生产效率的改进途径、农业节水潜力的计算等提供新的思路.     

内蒙古河套灌区秋浇对区域尺度地下水水化学影响分析——以义长灌域为例

【目的】了解灌区秋浇对区域地下水水化学过程的影响。【方法】在测试八大离子(Na+、K+、Ca2+、Mg2+、SO42-、Cl-、HCO3-、CO32-)的基础上,综合运用数理统计和水文地球化学分析方法,分析灌区地下水水化学特征。【结果】灌溉后,该灌域整体上Cl-、SO42-、K++Na+、Mg2+、HCO3-的质量浓度增大,而Ca2+质量浓度略有减小,TDS呈现南高北低的分布状态;根据Piper 三线图分析,灌溉前后该区域地下水类型均以Cl-Na型为主,占比分别为75%和61%,相比灌溉前,灌溉后出现Mg-SO4-Cl 型,占比约为16.7%;由Gibbs 模式和离子比例系数图得出,该区域地下水主要受蒸发浓缩以及硅铝酸盐和蒸发岩风化溶滤作用的控制,大气降水对其影响不大。【结论】秋浇之后地下水TDS平均增加约32.9%,说明秋浇对土壤盐分的淋滤作用明显,加强秋浇之后地下水排水力度,对于提高灌区排水排盐效果具有十分重要的作用。     

基于灌区尺度的畦田规格优化研究——以泾惠渠灌区为例

【目的】进一步提升灌区尺度畦田规格的标准化程度。【方法】选取陕西省泾惠渠灌区作为典型研究区域,采用遥感影像数字化处理技术和数值模拟相结合的技术路线,提出了灌区尺度田面坡度和不同土壤质地条件下土壤入渗特性参数等数据的获取方法;以Win SRFR软件模拟为基础,提出了泾惠渠灌区合理的畦田规格布置模式。【结果】(1)文中所提方法获取的田面坡度计算值与实测值具有较好的一致性,所有田块相对误差绝对值均值为16.8%;泾惠渠灌区田面坡度分布最多的区间为2‰~4‰,其与灌区整体地面坡降基本匹配,说明所提灌区尺度田面坡度获取方法具有一定的可靠性;(2)得到了泾惠渠灌区不同土壤质地条件下Kostiakov公式入渗参数值,其入渗系数和入渗指数的取值范围分别为0.916~1.675 cm/minα和0.490~0.553,与已有文献资料所给出的取值范围基本一致,可满足灌区尺度畦田规格优化研究的需要;(3)以畦灌综合灌水质量指标≥80%作为畦田规格优化的约束条件,通过改变不同畦灌灌水技术要素组合,提出了泾惠渠灌区不同土壤质地和田面坡度条件下合理的畦田规格布置模式。【结论】泾惠渠灌区塿土、黄墡土和新积土不同田面坡度条件下,合理的畦长分别为50~130、50~80和40~80m,畦宽分别为4~8、5~10和6~10 m,其中田面坡度越小,畦长取小值,畦宽取大值,反之亦然。     

陕西关中灌区农田水利制度、问题及对策探讨——以陕西省扶风县西坡村为例

在对农田水利社会学研究现状梳理的基础上,分析了关中灌区农田水利的制度基础为水费制度、设施管理和维护制度、水政制度及利民制度等;组织基础为以村民小组为行动基础的管理模式;文化基础为弱宗族文化区以及传统伦理观念.利用问卷调查法收集了关中灌区扶风县杏林镇西柏坡村120位村民对本地区农田水利的使用现状及存在问题的第一手资料.调查发现农田水利存在的主要问题是:①水费管理制度不合理,水价偏高灌溉成本偏高;②基层斗渠管理制度缺失,维护不力.村中水渠里的生活垃圾——公地悲剧;③毛渠渗漏严重,无人修缮;④政府水利政策和利民规定透明度低;⑤乡村公共水利决策会议召开少、参与度低.而造成这种状况的主要原因在于:投入不足,管理主体不明确,村民参与意识淡薄等.并进而探讨了农田水利的发展方向和农田水利建设和基层管理有效结合的途径在于:实施斗渠距离补偿机制、将基层水利设施管理深入村庄、建立政府引导的新型农民用水者协会等.     

河套灌区农业用水信息化发展及对策——以巴彦淖尔市磴口县灌溉示范区为例

提高农业用水信息化发展水平是提高水资源利用效率和效益,实现水资源优化配置的重要途径。以内蒙古巴彦淖尔市磴口县灌溉示范区为例,在分析该地区农业用水信息化发展现状的基础上,探讨了灌区农业用水信息化发展存在的问题,从基础设施建设、基础数据的获取能力、信息传输及网络结构的构建、自动化控制设备布置、信息化运行与管理等方面提出相应的对策与建议,为河套灌区农业用水信息化的发展提供决策依据。