玛纳斯河流域不同灌区棉田土壤CO2和N2O排放通量

为探究石河子灌区、新湖总场灌区、莫索湾灌区之间土壤温室气体排放的差异性,通过长期的野外观测及样品采集,采用静态箱—气相色谱法,于2019年棉花出苗期、花铃期、吐絮期对玛纳斯河流域石河子灌区、新湖总场灌区、莫索湾灌区棉田土壤温室气体进行日观测,应用统计学方法,并结合土壤温度、含水量、pH、有机碳、铵态氮、硝态氮等因素分析。结果表明：(1)土壤CO₂和N₂O具有明显的季节变化和日变化,土壤CO₂和N₂O排放通量的峰值出现在花铃期,分别为527.160,1.713 mg/(m²·h)。同时,CO₂排放通量日变化峰值出现在13:00,N₂O排放通量日变化峰值出现在17:00,表现为单峰曲线。2种土壤温室气体在生育期内的排放通量在不同灌区之间有所差异,呈现出新湖总场灌区>莫索湾灌区>石河子灌区。(2)土壤CO₂和N₂O排放通量受温度影响更为显著,土壤CO₂和N     

中国三大灌区参考作物蒸散量温度法模型的修订与适应性评价

为提高中国三大灌区（都江堰灌区、河套灌区和淠史杭灌区）参考作物蒸散量（reference crop evapotranspiration,ET 0 ）温度法的计算精度,选取 8 个代表性站点 1961-2014 年逐日气象资料,采用 Irmark-Allen（IA）、Hargreaves and Samani（HS）、Turc（Tur）、McCloud（MC）、Schendel（Sch）、Trajkovic （Tra）、Droogres and Allen?1（DA-1）和 Droogres and Allen?2（DA-2）共 8 种温度法计算 ET 0 ,以 FAO-56 Penman-Monteith（PM）法计算结果为标准,基于各方法计算的 ET 0 日值线性回归方程（y=kx+b）,分别 在都江堰灌区选取 IA 法和 Tra 法,河套灌区选取 HS 法、DA-1 法和 DA-2 法,淠史杭灌区选取 IA 法、 HS 法、DA-1 法和 DA-2 法,引入调差参数对模型进行修订,利用均方根误差（RMSE）、平均相对误差 （MRE）和 Nash-Sutcliffe 系数（NS）对其适应性进行评价。结果表明：都江堰灌区和淠史杭灌区所选 模型修订后计算精度均有明显提高,河套灌区提高不明显;都江堰灌区 IA 修订模型（IA-Du 法）在该灌 区计算精度最高,其日值、旬值的 RMSE、MRE 和 NS 分别为 0.318mm·d-1 、0.120 和 0.923,0.201mm·d-1 、 0.093 和 0.959,且在不同月份均有较高计算精度;河套灌区计算精度最高模型为 HS 法,其日值、旬值 的 RMSE、MRE 和 NS 分别为 0.898mm·d-1 、0.326 和 0.785,0.547mm·d-1 、0.223 和 0.904,且在 1-5 月 和 10-12 月具有较高计算精度;淠史杭灌区 IA 修订模型（IA -Pi 法）在该灌区计算精度最高,其日值、旬 值的 RMSE、MRE 和 NS 分别为 0.534mm·d -1 、0.195 和 0.861,0.390mm·d -1 、0.167 和 0.896,且在不同 月份均具有较高计算精度。因此,推荐 IA -Du 法、HS 法和 IA -Pi 法分别作为都江堰灌区、河套灌区和淠史 杭灌区计算参考作物蒸散量的方法。     

基于遥感蒸散发的区域作物估产方法

灌区作物产量估算对农业用水效率评价和灌区水分管理具有重要意义。该研究以干旱区代表性灌区-内蒙古河套灌区主要农作区为研究对象,基于遥感蒸散发模型HTEM和遥感作物识别结果获取河套灌区玉米生育期日蒸散发量。选取Jensen模型、Blank模型和Stewart模型3种常用水分生产函数模型,建立河套灌区玉米估产模型,并分析各估产模型的适用性及其参数。结果表明,研究区玉米生育期多年平均蒸散发量约为526 mm。3个模型均有较高的估产精度,其中Stewart模型的产量模拟精度最高,相对误差为4.30%,相关系数为0.75。因此,Stewart模型在河套灌区具有更好的适用性,基于遥感蒸散发模型、遥感作物识别模型和作物水分生产函数模型建立灌区作物估产模型可以取得良好的模拟效果。     

灌区蓝绿水资源与作物生产水足迹多时空分布量化分析

作物生产水足迹度量作物生产过程对不同类型水资源的消耗,为实现农业水资源管理与评价提供了更全面的新视角。该研究通过耦合土壤水分动态平衡模块,考虑输配水损失,构建灌区蓝、绿水资源与作物生产水足迹多时间尺度分布式量化模型;以宝鸡峡灌区为例,定量评价不同典型年灌区蓝绿水资源与作物生产水足迹多时间尺度演变规律。结果表明:宝鸡峡灌区蓝绿水资源总量在2008-2017年呈上升趋势。各作物对绿水资源利用效率均持续上升,而小麦蓝水资源利用效率呈下降趋势;玉米、小麦生产总水足迹整体呈上升趋势,多年平均值分别为573和779 m3/t;作物生产绿水足迹在拔节-灌浆期占比较高,成熟期占比较低;作物生产水足迹在日尺度波动幅度最大;平水年、丰水年灌区用水存在不合理现象,枯水年作物生产单产水平最高,总水足迹最低,水资源利用效率最高。该研究所构建模型可移植适用于无排水渠系灌区水文模拟,准确量化灌区农业生产耗水,解析日-月尺度作物生产水足迹演变特征,有助于明确灌区作物耗水规律,进而高效利用绿水资源,合理配置蓝水资源,提高作物产量,实现高效生产。     

基于层次分析-蚁群算法的内蒙古大型灌区节水改造综合评价

内蒙古大型灌区节水改造工程建设已开展15a,各灌区改造效果差异较大,全面系统的评价灌区节水改造效果可为灌区管理及进一步节水改造实施提供科学依据。该文针对内蒙古14个不同类型大型灌区(引黄、水库取水、河流取水、扬水灌区及井灌区)复杂条件,利用层次分析法的层次框架思维模式与蚁群算法的自适应性及人为干扰少等特点,在种植种类、灌溉方式、运行管理不同,经济效益迥异的环境中,构建了层次分析-蚁群算法。选择灌区的作物种植、节水效益、运行管理及经济效益等4个要素的14项评价指标,采用层次分析法获得权重值,再利用蚁群算法确定各灌区的优属度,对其中10个典型灌区的节水改造效益进行综合评价与分析,旨在研究各灌区节水改造效果。获得10个灌区优属度(值)的排名为:山湾子灌区(0.91)、镫口灌区(0.95)、河套灌区(0.97)、黄河南岸灌区(0.98)、甸子灌区(1.005)、察尔森灌区(1.01)、英金河灌区(1.115)、西辽河灌区(1.14)、麻地壕灌区(1.165)、莫力庙灌区(1.185)。结果表明山湾子灌区和镫口灌区的节水改造效果最好,莫立庙灌区节水改造效果最差。该评价结果符合灌区实际情况,表明该基于层次分析-蚁群算法的评价结果具有一定的可信度。因此,层次分析-蚁群算法可用于大型灌区节水改造工程综合评价。其评价结果可为管理机构进行灌区改造综合评价提供一条新的思路与方法,并为相近大型灌区节水改造综合效益评价提供参考。     

基于层次[0]分析-蚁群算法的内蒙古大型灌区节水改造综合评价

内蒙古大型灌区节水改造工程建设已开展15a,各灌区改造效果差异较大,全面系统的评价灌区节水改造效果可为灌区管理及进一步节水改造实施提供科学依据。该文针对内蒙古14个不同类型大型灌区（引黄、水库取水、河流取水、扬水灌区及井灌区）复杂条件,利用层次分析法的层次框架思维模式与蚁群算法的自适应性及人为干扰少等特点,在种植种类、灌溉方式、运行管理不同,经济效益迥异的环境中,构建了层次分析-蚁群算法。选择灌区的作物种植、节水效益、运行管理及经济效益等4个要素的14项评价指标,采用层次分析法获得权重值,再利用蚁群算法确定各灌区的优属度,对其中10个典型灌区的节水改造效益进行综合评价与分析,旨在研究各灌区节水改造效果。获得10个灌区优属度（值）的排名为：山湾子灌区（0.91）、镫口灌区（0.95）、河套灌区（0.97）、黄河南岸灌区（0.98）、甸子灌区（1.005）、察尔森灌区（1.01）、英金河灌区（1.115）、西辽河灌区（1.14）、麻地壕灌区（1.165）、莫力庙灌区（1.185）。结果表明山湾子灌区和镫口灌区的节水改造效果最好,莫立庙灌区节水改造效果最差。该评价结果符合灌区实际情况,表明该基于层次分析-蚁群算法的评价结果具有一定的可信度。因此,层次分析-蚁群算法可用于大型灌区节水改造工程综合评价。其评价结果可为管理机构进行灌区改造综合评价提供一条新的思路与方法,并为相近大型灌区节水改造综合效益评价提供参考。     

西安市不同灌溉类型农田土壤重金属污染状况研究

以西安市不同灌溉类型的农田土壤为对象,研究了重金属污染现状及其与灌溉类型的关系。结果表明,不同灌溉条件下的农田土壤重金属含量差异较大,沣惠渠灌区土壤重金属Cu、Zn、Cd、Pb平均含量最高,邓家村污水灌区次之,皂河水灌区、井灌区更次之,泾惠渠灌区土壤中的含量最低。Ni、Cr元素含量则以邓家村污水灌区最高,沣惠渠灌区、皂河水灌区、井灌区、泾惠渠灌区依次降低。从污染指数来看,沣惠渠灌区〉邓家村污水灌区〉井灌区〉皂河水灌区〉泾惠渠灌区。沣惠渠、邓家村、皂河灌区重金属主要来源于污水;井灌区重金属主要来源于霸桥热电厂和渭河电厂以及农家肥的施用等;而泾惠渠灌区各重金属受成土母质和成土因素的影响较大。     

西安市不同灌溉类型农田土壤重金属污染状况研究

以西安市不同灌溉类型的农田土壤为对象,研究重金属污染现状及其与灌溉类型的关系.结果表明,不同灌溉条件下的农田土壤重金属含量差异较大,沣惠渠灌区土壤重金属Cu,Zn,Cd,Pb平均含量最高,邓家村污水灌区次之,皂河水灌区、井灌区更次之,泾惠渠灌区土壤中的含量最低.Ni,Cr元素含量则以邓家村污水灌区最高,沣惠渠灌区、皂河水灌区、井灌区、泾惠渠灌区依次降低.从污染指数来看,沣惠渠灌区＞邓家村污水灌区＞井灌区＞皂河水灌区＞泾惠渠灌区.沣惠渠、邓家村、皂河灌区重金属主要来源于污水;井灌区重金属主要来源于霸桥热电厂和渭河电厂以及农家肥的施用等;而泾惠渠灌区各重金属受成土母质和成土因素的影响较大.     

基于SHAW模型的内蒙古河套灌区秋浇节水灌溉制度

根据内蒙古河套灌区秋浇节水与土壤盐渍化防治的需要,利用SHAW模型模拟确定了不同盐渍化土壤合理的秋浇节水灌溉制度。结果表明：对于轻度盐渍化土壤,秋浇定额一般为142～183 mm,秋浇时间为9月28日－10月23日;对于中度盐渍化土壤,定额应该为180～200 mm,时间在10月14日－18日;对于重度盐渍化土壤,一般不种小麦,而种葵花等耐盐作物,定额为200～225 mm。因此,对于该灌区应该根据不同的土壤盐渍化程度,合理地安排秋浇。     

大型灌区节水水平评价指标体系构建与实证

灌区是中国农业节水的主战场,对灌区节水水平进行评价可为灌区现代化改造提供借鉴与指导,合理适用的评价指标体系是进行灌区节水水平评价的核心内容。针对当前灌区评价指标选取存在的冗余、不完备的问题,为构建满足简洁性与完备性的反映灌区节水水平的评价指标体系,该研究从工程节水、田间节水、用水管理、水资源保护及用水效益5个方面初步建立了大型灌区节水水平评价指标体系,利用筛选模型从70个指标中优选出了23个灌区节水评价指标,表达了86.42%的信息,使最终的指标体系兼具简洁性与完备性,并对河南省沿黄渠村灌区、彭楼灌区、广利灌区、大功灌区4处大型灌区进行了节水水平实证研究。结果表明,4处灌区相应的节水评价指数分别为0.666、0.730、0.657、0.616,其中彭楼灌区由于具有较高的骨干渠系配套程度和明显的工程节水优势使其整体节水水平较高,渠村灌区和广利灌区的节水水平次之,大功灌区的节水水平相对较低;受益于大型灌区续建配套与节水改造项目4处灌区在工程节水方面表现相对较好,评价结果与实际情况相符,表明该研究构建的节水水平评价指标体系科学合理;为进一步提升灌区的节水水平,4处灌区需加强用水管理水平、增加用水效益以及注重水资源保护建设。研究成果为科学评估大型灌区节水建设提供了一种有效的方法,并对推进农业节水化进程具有积极的指导作用。     

灌区生态系统健康二级模糊综合评价模型及其应用

传统灌区的不合理建设给灌区内生态环境造成了很大影响,因此需要一种新的生态型灌区建设模式来指导灌区可持续发展。该文探讨了灌区生态系统健康的内涵,并根据灌区生态系统健康的内涵和指标筛选原则,选取相互独立且反映灌区生态系统结构属性、环境要素、功能要素及社会经济要素4个方面的典型敏感指标,组成灌区生态系统健康评价指标体系,提出了由层次分析法和模糊数学理论相结合的二级模糊综合评价法,构建出灌区生态系统健康的评价模型。并用此评价北京市北野厂再生水灌区的生态系统健康性。结果表明：模型很好的表征了北野厂再生水灌区生态系统健康疾病的现状。现模型能较好地评价灌区生态系统健康状况。     

以灌区小流域为单元进行节水和非点源污染管理的探讨

分析了灌区节水和非点源污染存在尺度效应的原因和机理,针对田间尺度不能代替灌区尺度、而灌区尺度又过于复杂的特点,提出灌区小流域的尺度概念。灌区小流域既是灌区流域的基本生态结构单元,又是田块这一更小尺度的集合体。论述以灌区小流域为单元进行节水和非点源污染管理的可行性和必要性,并对灌区小流域节水和非点源污染管理的研究内容和研究方法提出参考意见。     

人民胜利渠灌区净灌溉需水量时空变异及影响因子分析

为了揭示人民胜利渠灌区农业净灌溉需水量的变化规律,明确作物种植面积、降水以及潜在蒸散量对农业净灌溉需水量的影响程度,利用面向对象的变化检测方法提取人民胜利渠灌区作物种植面积信息,基于土壤水分动态随机模型构建农业净灌溉需水量计算模型,并对主要环境因素进行敏感性分析。结果表明:2005-2015年人民胜利渠灌区农业净灌溉需水量介于5.76×10~8~6.97×10~8 m~3之间,呈波动变化,西南、东北地区农业净灌溉需水量较高;潜在蒸散量是该灌区净灌溉需水量变化的决定性因素,敏感性变化幅度为22.5%,降水参数影响其次,日降水频率贡献率更大,敏感性变化幅度为-16.4%,作物种植面积对其影响较小,敏感性变化幅度在5%以下。研究结果对人民胜利渠灌区农作物种植结构调整和农业用水量合理配置具有参考意义。     

水利普查对辽宁省大型灌区配套决策的参考

本次辽宁省水利普查通过对有效灌溉面积3.33 hm2以上灌区的清查、133.33 hm2以上灌区的普查,全面掌握了辽宁省灌区的基本情况。通过大型灌区普查成果与辽宁省大型灌区续建配套与节水改造规划情况进行分析对比,发现灌区水量计量和消费收取中存在的问题,对大型灌区续建配套与节水改造决策有重要的参考价值。     

关中灌区农业土壤重金属污染调查与评价

通过对关中宝鸡峡灌区、交口灌区、洛惠东灌区农业土壤样品的采集、监测,依据关中土重金属元素背景值和国家《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)二级标准作为评价标准,重点分析评价了对土壤环境及人体危害较大的Cd、As、Cr、Pb等重金属元素的累积程度和污染程度。结果表明:以关中土重金属元素背景值为评价标准,关中灌区土重金属综合累积程度依次为交口灌区、宝鸡峡灌区、洛惠东灌区,土壤重金属累积程度具有PbAsCrCd的特征;关中灌区农业土壤重金属Pb累积程度普遍较高,主要是由于长期污水灌溉所致。以国家土壤环境质量二级标准为评价指标,关中灌区土重金属污染程度依次为宝鸡峡灌区、洛惠东灌区、交口灌区,土壤重金属污染程度具有AsCrCdPb的特征;关中灌区农业土壤重金属综合污染指数P均小于0.7,土壤样品单项污染指数Pi均小于0.7。因而,关中灌区农业土壤环境中的重金属元素含量现状适宜于无公害农产品和果品基地建设的要求。     

河网区灌溉水利用系数的尺度转换

大尺度灌区灌溉水利用系数的测定条件难以保障,而小尺度灌区的灌溉水利用系数可以通过试验测定,如何通过小尺度灌区的灌溉水利用系数来预测大尺度灌区的灌溉水利用系数,就有必要对灌溉水利用系数的尺度转换问题进行研究。河网灌区的特点是没有统一的水源引水口,通常是由若干个小灌区合并成一个大灌区,是一个典型的自相似系统。论文以地处里下河水网地区的盐城市水稻灌区作为研究对象,于2012-2013年对9个县区不同规模的样点灌区进行了灌溉水利用系数的试验观测,利用分形理论研究了河网灌区的分形特征,运用盒维数法计算了盐城市河网灌区和不同尺度灌区的盒维数,其盒维数介于1.703~1.996之间,并随着面积尺度的增加而增大。基于灌溉水利用系数与灌区面积、盒维数的相关性,建立了河网灌区灌溉水利用系数尺度转换模型,并通过验证,表明该尺度转换模型能够较好地预测河网灌区灌溉水利用系数,同时也能够很好地实现灌溉水利用系数的尺度转换,为分析河网灌区灌溉水利用系数及其尺度效应提供了新途径。     

灌区田间工程中存在的问题及其对策分析

近年来,伴随着对灌区田间工程投入力度的增大,大中型灌区建设取得极大发展,农田水利设施的整体水平得到有效提高,推动农业产业持续发展。如今,大型灌区建设已全面完成,灌区田间工程成为制约农业发展的"最后一公里",田间工程仍存在不少问题,这对灌区整体效益产生较大影响。基于此,在概述灌区田间渠道工程具体设计原则的基础上,分析灌区田间渠道工程中存在的问题,进而对解决灌区田间渠道工程现存问题的具体对策展开探讨。     

利用DRAINMOD模型模拟银南灌区稻田排水过程

宁夏灌区大量的农田排水是目前造成黄河及其周边地表水域污染的原因之一。为了改善灌区水管理状况，该文利用美国农业部所推荐的田间水文模型——DRAINMOD，对宁夏银南灌区稻田排水过程进行了模拟研究。结果表明：模拟的农沟排水量与试验观测值极为接近，年平均排水量误差仅为0.4%；日地下水埋深预测值的Nash Sutcliffe效率系数达到了0.86；由于理论方法无法考虑田间水位的动态变化，按照平均田间水位计算的生长期内排水量超过实测值36%。这表明利用模型可以更详细地描述田间水文过程，并灵活地对灌区长期运行进行预测。     

北京市主要农作物水分利用的系统参数评价

以北京市顺义区典型平原灌溉农田和延庆县典型山区旱作农田为研究对象,依据田间试验数据、气象统计资料,采用农户调查和数学模型等方法,从作物的降水满足率、需水和降水耦合度、水分生态适应性、水分利用率等方面对北京市主要农作物水分利用情况进行系统分析。结果表明:北京市主要农作物水分生态适应性指数排序依次为:灌区夏大豆>灌区春大豆>旱作春大豆>旱作春谷子>灌区夏玉米>灌区春玉米>旱作春玉米>旱作马铃薯>旱作苜蓿>灌区水稻>灌区苜蓿>灌区冬小麦,水分利用效率排序依次为:灌区苜蓿>旱作春玉米>旱作苜蓿>灌区春玉米>旱作春谷子>旱作春大豆>灌区春大豆。     

基于主题分类和组件技术的灌区生态环境动态评价

针对传统灌区生态环境评价存在的指标固定和适应性较弱等不足,将信息化技术应用到评价中,提出基于主题服务的灌区生态环境动态评价模式。针对灌区生态环境问题确定评价主题,建立基于主题服务的灌区生态环境动态评价流程,构建评价指标库,对评价方法进行组件化。根据评价主题从灌区生态环境评价指标库中筛选合适的评价指标,通过对指标的优选建立针对特定评价主题的评价指标体系。基于综合集成平台绘制评价主题知识图,搭建灌区生态环境动态评价系统。根据灌区生态环境评价主题的特征和建立的评价指标体系,确定评价方法。从评价方法组件库中调用相应组件对不同主题下评价指标进行计算,实现对灌区生态环境的动态主题评价。以陕西省泾惠渠灌区为例开展实证研究,首先,根据灌区调研情况和管理部门的关注点,结合专家意见,确定4类评价主题,包括:生态环境影响要素主题、资源利用水平主题、工程保障能力主题和可持续性主题。基于综合集成平台开展动态评价,结果发现:2009年和2014年灌区生态环境介于等级"良"和"一般"之间,且2014年相对于2009年灌区生态环境状况有所下降;1997年至2014年灌区资源利用水平逐年提高,各评价指标逐年向良性发展;2014年灌区工程保障能力为"一般",且偏向"良好";2014年灌区可持续性评价结果等级为"良"。结果表明:基于主题服务模式能快速、多角度实现对灌区生态环境的动态评价,结果更为可信,相比传统评价方法更有优势。引入信息化手段,在综合集成平台上实现基于主题服务的灌区生态环境动态评价,研究结果对促进灌区生态环境健康发展和灌区生态文明建设具有重要意义。