双牌灌区灌溉用水有效利用系数计算分析

本文分析了测算双牌灌区灌溉用水有效利用系数的意义,系统阐述了灌溉用水有效利用系数的测算方法,探讨了影响灌溉用水有效利用系数的具体因素.研究成果可为灌区灌溉用水有效利用系数的测算和灌区的水管理提供理论依据.     

天津市现状灌溉水利用率测算研究

为适应"十一五"期间乃至今后天津市节水灌溉发展的新形势和节约型社会建设的要求,摸清全市农业灌溉水利用现状,为科学制订农业节水发展思路和目标提供基础依据,本文应用首尾分析测算法,在对天津市灌区综合调研的基础上,选择不同规模与类型的典型灌区作为样点灌区,搜集整理样点有关资料,并开展必要的田间观测,通过综合分析,得出样点灌区灌溉用水有效利用系数.以此为基础,得到不同规模与类型灌区的灌溉用水有效利用系数,最后推算出全市的灌溉用水利用率.     

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.     

江苏省大型灌区灌溉水有效利用系数测定方法——以东台市堤东灌区为例

灌溉水利用系数是衡量灌区建设水平、管理水平、用水效率的重要指标,目前地方政府对这项指标非常重视,江苏省已把这项指标列为水利现代化和农业现代化建设考核的重要指标。如何准确测定灌溉水利用系数,是当前许多水利科技工作者研究的热点课题,从测算实践看,小型灌区测算相对简单,大型灌区因其面积大、种植品种繁杂、用水结构复杂,测算结果的准确率难以把控。以东台市堤东灌区为例,采用改进型首尾法测定该灌区灌溉水利用系数。在细化分析其他水源和用水的基础上,测算出东台堤东灌区2012年农业毛灌溉水量为48 029万m3,农业净灌溉水量27 321.9万m3,灌溉水利用系数0.569。该测定方法在计算毛灌溉水量时分析了灌区其他水源量和用水量,提高了测定结果的准确度;在计算净灌溉水量时引用了作物标准灌溉定额,简化了工作量。     

北屯灌区用水效率与效益评价

根据北屯灌区基本资料,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、耕地有效灌溉率和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,工程状况与灌区节水灌溉的发展对灌区灌溉水利用效率的影响较为显著.     

武夷山楮树下灌区灌溉水有效利用系数测算分析

在开展武夷山楮树下灌区调查,收集整理灌区灌溉供需用水、设施条件、气象等基础信息资料的基础上,按首尾测算法推算出武夷山楮树下灌区灌溉水有效利用系数。测算分析结果表明:楮树下灌区2017年灌溉水有效利用系数为0.547;对比分析2008-2017年灌溉水有效利用系数,系数逐年递增;对比分析2008-2017年灌溉水有效利用系数与投资的关系,工程投资对系数的增幅在0.19%~3.64%之间,工程投资对灌溉水有效利用系数的影响为正相关,即投资越大系数增幅越大;对比分析2008-2017年综合灌溉定额与降水量的关系,认为降雨量对综合灌溉定额的影响为负相关,即降雨量越大,综合灌溉定额相对越小。灌溉水有效利用系数、投资、综合灌水定额的变化趋势均符合一般规律。     

咸阳市农田灌溉水有效利用系数测算与分析

农田灌溉水有效利用系数是衡量水的利用效率的一项重要指标。为了获得咸阳市农田灌溉水有效利用系数,利用首尾测算法来对咸阳市农田灌溉水有效利用系数进行了测算分析,即通过作物典型田块的每公顷平均净灌溉定额和典型田块的田块面积加权平均,确定片区的作物净灌溉定额,再利用整个灌区作物种植面积和净灌溉定额,确定灌区的年净灌溉用水量。分析了2016年咸阳市40个样点灌区的基本数据,计算出各类型灌区的农田灌溉水有效利用系数。计算表明:咸阳市大型灌区、中型灌区、小型灌区、井灌区农田灌溉水有效利用系数分别为:0.577 7、0.565 0、0.599 0、0.761 3,咸阳市的综合农田灌溉水有效利用系数为0.577 0。结果表明:咸阳市农田灌溉水有效利用系数有很大的提升潜力。提出了测算过程中存在的问题及解决办法,计算成果为提高农田灌溉水有效利用系数的提供了依据。     

平原水网地区农田灌溉水有效利用系数测算方法研究

为科学评估农田灌溉用水效率与节水潜力,在分析平原水网地区灌溉特点基础上,采用点与面相结合方法测算平原水网地区农田灌溉水有效利用系数。首先进行样点灌区选择的代表性分析,样点灌区的渠首取水量由高精度移动式流量计测量,运用水位变化法或水量平衡法进行田间净灌溉用水量测算,采用首尾测算分析方法计算样点灌区的灌溉水有效利用系数,然后由样点灌区灌溉面积加权法推算平原水网地区农田灌溉水有效利用系数,并通过实例进行测算成果合理性分析。测算方法可供其他类似地区测算农田灌溉水有效利用系数时参考。     

灌区灌溉水有效利用系数内涵及测定方法研究

分析了灌溉水有效利用系数的内涵,根据内涵提出首尾测算法和分段测算法来测定灌溉水有效利用系数,对首尾测算法和分段测算法中的各方法进行了总结和比较分析,并分析了首尾法和分段法的优缺点.首尾法工作量小,但只能反映整个灌区的灌溉水有效利用系数;分段法工作量大,但可以反映灌区渠系用水情况、灌溉工程质量及灌溉用水管理水平等,可用于评估灌区的节水改造工作.分段法没有考虑回归水的重复利用,所测得的灌溉水有效利用系数比实际值小.     

基于PSO-AHP与粗集理论组合赋权的灌溉用水效率评价

在构建灌区灌溉用水效率评价指标体系的基础上,依据线性加权思想将基于粒子群算法的层次分析法(PSO-AHP)和粗糙集理论所得的主客观权重组合以获取组合权值并用模糊综合评价法评价灌溉用水效率。用Spearman等级相关系数检验模糊综合评价法和灌溉水有效利用系数的评价结果,其相关系数达到0.833,且各灌区灌溉用水效率的排序位次均不超过2,证明了采用PSO-AHP与粗糙集理论进行组合赋权并用模糊综合评价法评价灌溉用水效率的合理性。进一步对比两种评价结果的极值和变异系数,模糊综合评价法的1.051和0.170均远大于灌溉水有效利用系数的0.048和0.035,更有利于评价等级的划分,表明文中所采用的评价方法相对于灌溉水有效利用系数在灌溉用水效率评价领域具有明显的优越性。     

微地形及沟断面形状变异性对沟灌性能影响的试验研究

针对沟灌,研究了沟底起伏状况和沟横断面形状的空间变异性对灌水质量的影响。通过分析在河北吴桥开展的棉花沟灌试验数据,描述了灌水沟断面形状和沟底高程二因素的空间分布特征。采用田面平整精度Sd值作为评价沟底高程变化程度的指标,确定其对灌水均匀度和灌水效率的影响;采用断面形状参数p2描述灌水沟断面形状,以p2的标准差反映其空间变异性对地表水流运动和灌水质量的影响。结果表明,灌水均匀度和灌水效率均随沟底高程标准差的增大而减小;水流推进速度随断面形状参数p2标准差的增大而降低,灌水均匀度和灌水效率随p2标准差的增大而减小。因此,微地形和灌水沟断面空间变异性,对灌水均匀度和灌水效率均有显著的影响。     

膜下滴灌棉田土壤水分参数的空间变异性分析

以新疆生产建设兵团石河子国家农业科技园区的膜下滴灌棉田作为试验区,采用均匀法布点方式,测定了各个采样点0～20、20～40和40～60 cm三个不同深度土壤的含水率,利用地统计学理论分析了膜下滴灌棉田均匀布点方式下土壤含水率的空间变异规律,并利用Sufer绘制了土壤含水率的等值线图,结果表明:①膜下滴灌棉田均匀布点采样方式下,东西方向即沿膜向的半方差函数值在0～20、20～40和40～60 cm深度层的变化规律趋于一致,随着深度增加棉田的土壤含水率的空间变异强度在逐渐减小;②各方向的半方差函数值的相关性均随着深度增加棉田的土壤含水率的空间结构性更加显著;③东西方向的空间变异性随着深度的增深而减小,其他方向的空间变异性随着深度的增深而增大;东西方向即沿膜向为弱变异,其他方向20～40 cm层为强变异,0～20、40～60 cm层为中等变异。     

膜下滴灌田间土壤水分时空变异规律研究

在新疆库尔勒市包头湖农场48 m×56 m的范围内,布置土壤水分监测点共计63个,采用经典统计和地统计方法进行了时空变异性分析。结果表明,每次灌水前,整个地块土壤含水率均符合正态分布,呈现中等变异性;沿毛管方向和沿支管方向的田间土壤含水率均呈中等程度的空间自相关性,变异性主要由随机因素引起,变程分别为30.7~37.9 m和10.5~14.2 m;随着时间的推移(灌水次数的增加),土壤水分的空间变异性逐渐减弱,分布更趋均匀。因此,根据第1次灌水前田间土壤水分空间分布情况,设计的监测点布设方案可以满足其后各次灌水的墒情监测要求。     

畦灌土壤入渗参数的空间变异性及其对灌水质量的影响

针对畦灌,研究了Kostiakov模型入渗系数K和入渗指数α的空间变异性及其对灌水质量的影响。根据2008年在河北吴桥进行的棉花播前灌水试验数据,采用最优模式搜索技术估算土壤入渗参数并分析其空间变异性,进而采用地面灌溉模拟软件SRFR模拟了土壤入渗参数空间变异性对灌水质量的影响。结果表明,当其它灌水技术要素相同时,灌水均匀度和灌水效率对K和α的响应关系均为单峰型二次曲线。K的稳定区间较大,α的稳定区间较小,当二者在小值范围内变化时,灌水质量的波动较为平缓;当二者在大值范围内波动时,会引起灌水质量的急剧变化。因此,在畦灌设计过程中,土壤入渗参数的差异性不容忽视。     

滴灌方式下棉田土壤水分变异性研究

以新疆石河子148团棉花滴灌试验区为例,利用经典统计学方法对滴灌棉田土壤水分在空间不同方向的空间变异规律进行了研究,并对灌水前与灌水后不同深度平面土壤水分空间变异强度的不同变化趋势进行了探讨,以便为滴灌棉田土壤含水率实测数据的合理处理与墒情预测提供参考。研究结果表明:不同深度平面上,土壤含水率的变异大小不仅与所处土层深度有关而且与施测的时间有关。灌水前随着土层深度的增加各平面上的土壤含水率的变异强度增大,灌水后随着土层深度的增加,各平面上的土壤含水率的变异强度逐渐减小;沿垂直地面方向各测定点的垂线平均含水率在空间上的变异强度比不同深度平面上含水率的空间变异强度要小。     

土壤入渗特性和田面糙率的变异性对沟灌性能的影响

以杨凌区粘壤土和砂壤土区域进行的大田沟灌试验为基础,在假定各灌水沟内部土壤入渗特性和糙率均一的条件下,重点分析各灌水沟之间土壤入渗参数和田面糙率的不同组合对沟灌水流运动过程和灌水质量的影响,结果表明土壤入渗特性的变异性对沟灌水流推进过程和灌水质量指标影响较大,在模拟时必须充分考虑;而田面糙率的变异性对沟灌水流推进过程和灌水质量指标影响较小,可采用田块糙率均值代替各灌水沟的糙率。经实例验证,水流推进过程相对误差为7.28%,灌水效率、灌水均匀度和储水效率模拟值与实测值误差分别为5.74%、6.18%和4.07%,结果表明其模拟效果较好。     

国内外灌溉预报研究现状与动态分析

对国内外30年来灌溉预报研究现状与动态作了较系统的评述和分析,提出和探讨了现有方法和模型存在的区域尺度及空间变异性、实时预报及实时预报修正等问题,有助于灌溉预报方法的进一步研究和应用。     

膜下滴灌棉田土壤水分空间变异规律研究

2009年,在新疆库尔勒包头湖农场智能化棉花膜下滴灌工程示范区,选择典型的一膜一管4行种植的棉花为试验区(共计20个测点),测定了各个采样点以及3个不同深度的土壤含水率。运用地统计学和经典统计学方法,分析了棉花4个生育期内土壤水分的空间变异特性。结果表明,土壤质地为砂壤土时,土壤含水率的空间变异性属于弱变异;随着棉花的生长,土壤水分的分布越来越趋于均匀化;在棉田主要生育期内,研究土壤含水率空间分布最好的半方差函数模型是球形模型;土壤含水率的大小基本上和该点与滴灌带的垂直间距成反比例关系;棉花行对棉田土壤水分的再分布起到了很大的影响,距离棉花行越远,受到的影响就越小。     

南方季节性缺水灌区土壤水分变化规律研究

通过对四川简阳节水农业示范区土壤水分的长期观测,利用统计学方法对南方季节性缺水灌区土壤水分在时间和空间的变异性进行了研究,并对造成这种变异的原因进行了分析。研究结果表明,南方季节性缺水灌区土壤水分垂直变化不明显,土壤水分在坡面呈现出从坡顶到坡脚逐渐增大的变化趋势,土壤水分随着时间的变化较大。南方地区的土层厚度是影响土壤水分的主要因素,地形、气候、植被等因素也对土壤水分的变化产生一定的影响。     

Irrigation evaluation based on performance analysis and water accounting at the Bear River Irrigation Project (U.S.A.)

The purpose of this work is to contribute to the development of a combined approach to evaluate irrigated areas based on: (1) irrigation performance analysis intended to assess the productive impacts of irrigation practices and infrastructures, and (2) water accounting focused on the hydrological impacts of water use. Ador-Simulation, a combined model that simulates irrigation, water delivery, and crop growth and production was applied in a surface irrigated area (1213 ha) located in the Bear River Irrigation Project, Utah, U.S.A.. A soil survey, a campaign of on-farm irrigation evaluations and an analysis of the database from the Bear River Canal Company and other resources were performed in order to obtain the data required to simulate the water flows of the study area in 2008. Net land productivity (581 US$ ha⁻¹) was 20% lower than the potential value, whereas on-farm irrigation efficiency (IE) averaged only 60%. According to the water accounting, water use amounted to 14.24 Mm³, 86% of which was consumed through evapotranspiration or otherwise non-recoverable. Gross water productivity over depleted water reached 0.132 US$ m⁻³. In addition, two strategies for increasing farm productivity were analyzed. These strategies intended to improve water management and infrastructures raised on-farm IE to 90% reducing the gap between current and potential productivities by about 50%. Water diverted to the project was reduced by 2.64 Mm³. An analysis based on IE could lead to think that this volume would be saved. However, the water accounting showed that actually only 0.91 Mm³ would be available for alternative uses. These results provide insights to support the decision-making processes of farmers, water user associations, river basin authorities and policy makers. Water accounting overcomes the limitations and hydrological misunderstandings of traditional analysis based on irrigation efficiency to assess irrigated areas in the context of water scarcity and competitive agricultural markets.