干旱区夏玉米畦灌灌水技术参数试验研究

为了合理优化河西干旱区夏玉米畦灌灌水技术参数,通过对畦灌不同畦长、畦宽、单宽流量及田面坡度等要素组合下进行灌水试验,分析了其灌水质量评价指标。结果表明,处理4(畦长50 m、畦宽2.5 m、单宽流量3.5 L/(s·m)及田面坡度1.3‰)灌水均匀度为0.87,储水率为0.92,灌溉水利用效率为0.95,除灌水均匀度外其余2指标均较好。结合处理1(畦长30 m、畦宽1.5 m、单宽流量6.5 L/(s·m)及田面坡度1.5‰)、处理2(畦长30 m、畦宽2.5 m、单宽流量3.5 L/(s·m)及田面坡度1.3‰)的评价结果,说明当畦田长度控制在30~50 m范围内,入畦流量为3.5 L/(s·m)、畦宽为2.5 m、田面坡度为1.3‰时,各种灌水质量评价指标均较高。     

基于WinSRFR的畦灌灌水技术参数的多目标模糊优化

为了改善畦灌的灌水效果,以汾东灌区北长寿的灌水试验为背景,基于Win SRFR软件模拟灌水质量的可靠性,以畦田长度L、单宽流量q和灌水时间t为灌水技术参数变量,分析其对灌水效果的影响,并通过Matlab进行了多元回归分析,建立了包括灌水效率Ea、储水效率Es和灌水均匀度Du在内的多目标优化模型。针对该模型存在的模糊性,将模型的目标函数模糊化,对该模型的优化求解进行了研究。根据模糊求解所获得的最优技术参数组合,利用Win SRFR软件模拟,对优化结果进行了分析。结果表明,该优化组合可以有效改善畦灌灌水效果,其优化求解方法可以合理优化灌水技术参数。     

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。     

考虑初始含水率沿程不均匀分布的畦灌技术要素调控

畦田土壤初始含水率是影响灌水质量的重要因素之一,由降雨产流导致的畦田土壤含水率沿程不均匀分布是华北平原农田常见的现象。为探究土壤初始含水率空间变异性对畦灌水流运动以及灌水质量的影响,本文开展一维土柱入渗试验与二维土槽灌溉试验,结合WinSRFR地面灌溉模拟模型,优化求解初始含水率沿程不均匀条件下的畦灌技术要素。结果表明：畦田土壤初始含水率沿程增幅越大,畦灌田面水流推进速度越快,田面水流消退速度越慢;相较于初始含水率均匀分布,畦田土壤初始含水率沿程不均匀分布条件下,灌水效率和灌水均匀度有所下降,储水效率无明显变化;当畦田土壤初始含水率沿程增加时,灌水效率和储水效率受畦田长度、入畦单宽流量及改水成数的影响,而灌后土壤水分均匀度仅受畦田长度和单宽流量的影响;当畦田土壤初始含水率沿程由0.189 0 m³/m³均匀增大至0.464 3 m³/m³时,畦田长度L为85 m、改水成数G为6、单宽流量q为7.0 L/(m·s)时可取得最优灌水质量。本研究结果可为降雨产流带来的畦田土壤初始含水率不均匀条件下的灌水技...     

引黄灌区畦田灌水技术试验研究

在华北引黄灌区内,大田作物的主要灌溉方式依然是畦灌。由于畦田规格过长过宽,导致灌溉水浪费严重,灌水效率低下。在平原县张庄管道灌溉示范区进行畦田灌溉试验,研究了黄河下游引黄灌区不同灌水技术参数组合对灌水质量的影响。利用地面灌溉水流运动的计算机模拟软件WinSRFR4.1,对不同规格畦田的灌水过程进行模拟,得出畦田灌溉的田间灌水效率和灌水均匀度,研究不同灌水技术参数组合对灌水质量的影响。综合考虑管道灌溉出水口规格与当地耕作农具尺寸等因素,模拟了多种畦长、畦宽、坡度和单宽流量下灌溉方案的灌水效果,结果表明,畦宽1.5m,畦长50~60m,坡度为0.3%畦田灌溉技术改进方案的灌水效率和灌水均匀度均提高到80%以上,灌水性能较优,建议在黄河下游引黄灌区内推广使用。     

基于SISM模型和畦灌技术的冬小麦最小灌水定额研究

为确定满足畦灌技术约束下的冬小麦最小灌水定额,采用地面灌溉水流运动模拟模型SISM,结合华北地区畦灌现状,考虑畦田长度、坡度、田面标准差、微地形空间分布差异及入畦单宽流量等要素,设计53.088种畦灌技术要素组合,以地面灌溉水流覆盖整个田块和最小灌水深度Zmin>0为控制条件,对不同技术要素组合下的灌水过程进行模拟,分析畦灌技术要素和灌水性能指标值的对应关系,结合畦灌数值模拟试验结果,提出3种代表性畦田长度（50、100、150 m）下田面标准差、坡度、入畦单宽流量等畦灌要素的建议范围。在不考虑畦田布置优化方案的条件下,3种代表性畦长畦灌最小灌水定额不宜低于84、117、148 mm;在地面灌溉技术及畦田布置方案优化的条件下,3种代表性畦长畦灌最小灌水定额不宜低于71、75、79 mm。     

小畦灌节水效果试验研究

小畦灌是我国北方一些灌区从灌溉实践中摸索出来的一种新型地面灌水技术。在对冬小麦田间灌水试验资料分析的基础上，建立了灌水定额与畦坡、单井出水量和畦宽的关系,并对灌水均匀度与单宽流量和畦长进行了相关分析。结果表明：在适当控制畦宽和畦长的情况下，可以减少深层渗漏、降低灌水定额、提高灌水均匀度和田间水利用率，从而实现节水、节能的目的。     

基于SRFR模型的畦灌技术要素非劣解

以灌水均匀度、灌水效率为评价指标,利用SRFR406模型对5个改水成数、31个畦长及13个单宽流量进行灌水质量评价,研究畦灌的技术要素非劣解。结果表明,在实际灌水过程中,参照非劣解集,可随着畦长、可供流量等条件的变化灵活调整其他灌水技术要素,以满足灌水质量的要求,而优化灌水技术方案只能选择灌水技术要素的最优解。可见,在应用上,畦灌技术要素的非劣解优于最优解。     

基于畦灌灌水效果的土壤入渗参数预测精度控制研究

为实现土壤入渗参数预测精度的有效控制,以汾东灌区北长寿的灌水试验为背景,对灌水技术参数进行包括灌水效率Ea、储水效率Es和灌水均匀度Du在内的多目标模糊优化。在优化灌水的条件下,选用三参数Kostiakov入渗模型,将入渗参数k、α和f0不同程度地偏离,利用WinSRFR对不同入渗参数下的灌水效果进行模拟,分析灌水效果评价指标对入渗参数变化的敏感程度。结果表明:入渗参数k和f0偏离对灌水效果指标的影响明显较入渗指数α偏离的影响大;Ea和Es对入渗参数偏离的敏感程度相当,而Du的敏感程度大于Ea和Es。在此基础上结合灰色关联理论,建立入渗参数预测精度控制模型,以实现土壤传递函数的有效建立。     

基于Meta-分析的畦灌灌水质量的影响因素研究

针对目前畦灌灌水质量影响因素的研究大多数集中于某一特定地区和单一因素的现状,在总结分析现有发表研究成果的基础上,采用meta分析方法,对不同土壤质地条件下的畦田规格、田面坡度及单宽流量对灌水质量的影响进行了分析,获得畦灌相关因素对灌溉质量影响的定量关系。研究发现:综合分析各影响因素,粉土及粉黏土条件下,灌水效率均随畦长的增加而减小,而砂壤土条件下,灌水效率随畦长增加而增加。粉土条件下,畦长较畦宽对灌水效率及灌水均匀度影响显著。砂壤土条件下,唯有畦长对灌水效率影响显著。而粉黏土条件下,坡度是影响灌溉效率和灌溉均匀度最显著的因素。     

畦田水流特性及灌水质量的分析

在陕西杨凌区的冬小麦及果树地进行了畦田规格和灌水技术要素对水流推进和消退过程、灌水效率及灌水均匀系数影响的田间试验，结果表明，文中给出的地面灌溉模型可较好地模拟畦田水流运动。根据灌水前、后土壤体积含水量计算了入渗水深均匀系数。结果表明，入渗水深均匀系数随畦宽的变化趋势与灌水效率相同，但可以达到0.75以上。对地面灌溉来说，高均匀系数并不一定意味着高灌水效率(田间水利用系数)。     

畦灌灌水技术参数的多目标模糊优化模型

为了提高畦田灌水质量和高效用水,采用田间水利用系数的数值模拟模型求解田间水利用系数和灌水均匀度,以两者为目标建立了畦灌灌水技术参数的多目标优化数学模型.分析了该优化问题的模糊性,提出了模型的模糊解法.利用所建立的多目标模糊优化模型和计算方法,对试验畦田进行了灌水技术参数的优化计算.根据优化计算所确定的灌水技术参数,即单宽流量和灌水时间,进行田间灌水试验,测定和计算了田间水利用系数和灌水均匀度,并与优化计算的目标值进行了比较.结果表明,实测值与计算目标值有较好的一致性.因此,所提出的灌水技术参数优化模型及解法,可同时满足节水与保证灌水质量的要求.     

基于BP网络的畦灌性能模拟模型及其应用评价

根据山东簸箕李灌区冬小麦灌溉实测资料,初步建立了基于BP网络的畦灌性能模拟模型,并以地面灌溉数值模型SRFR模拟结果作为目标值,对开发的BP模型进行了训练,确定了BP模型运行参数。应用结果表明,SRFR模型和BP模型得到的灌水效率和灌水均匀度变化规律一致,平均相对误差均为2.5%左右,基于BP网络的畦灌性能模拟模型可用于类似条件下畦灌性能指标的预测和评价。     

地面灌溉水流特性及水分利用率的数学模拟

在内蒙古风沙区一种砂土和壤质砂土的春小麦生育期内进行了畦田规格和灌水技术要素对水流推进和消退过程、田间水利用系数、灌水效率及灌水均匀系数影响的田间试验。并用SRFR406软件对畦灌条件下的水流特性及水分利用率进行了数学模拟。结果表明,运用SRFR模型能较好地模拟地面灌溉的水流推进及消退过程,尤其是推进过程模拟求得的结果与实测结果基本吻合。畦田的微地形对灌水效率的影响较大,尤其是畦田尾部反坡对灌水效率及水流推进与消退都有较大影响。为提高灌水效率,应加强耕作管理,消除反坡。畦田规格对灌水效率也有一定的影响,从获得较高灌水效率的角度来说,以畦宽2～3m、畦长50～60m较为适宜。     

The potential of precision surface irrigation in the Indus Basin Irrigation System

In this research we explore the potential of precision surface irrigation to improve irrigation performance under the warabandi system prevalent in the Indus Basin Irrigation System. Data on field dimensions, field slopes along with characteristic soil infiltration properties and outlet discharge were collected through a survey of a sample tertiary unit of Maira Branch Canal, Khyber Pakhtunkhwa Province, Pakistan. The performance of all fields in the tertiary unit was analysed and reported in aggregate, with detailed results of one field presented for illustration. The objective is to determine the optimum field layout, defined as the number of border strips, for the observed field characteristics to maximize performance. The results indicate that performance improvement is relatively easily achievable through changes in field layout within current irrigation services. Estimated application efficiency is sensitive to the selected depth of application, and it is important that a practical depth of application is selected. We recommend a depth of application of 50 mm and show how this is achievable and leads to a low quarter distribution uniformity of 0.750 and an application efficiency of 80 %. We also explore the feasibility of a 10-day warabandi rather than the 7-day warabandi and show that there is no significant change in the performance under a 10-day warabandi.     

Higher performance through combined improvements in irrigation methods and scheduling: a discussion

Prior to the discussion on approaches to combine irrigation scheduling and water application practices, several farm irrigation performance indicators are defined and analysed. These indicators concern the uniformity of water distribution along an irrigated field and the efficiency of on-farm water application. Then, the analysis focus is on three main irrigation systems: surface, sprinkler and microirrigation. For each of these systems, the analysis concerns the main characteristics and constraints of the systems, more relevant aspects influencing irrigation performances, and approaches which could lead to a more appropriate coupling of irrigation scheduling and water application methods. Conclusions point out on the need for combined improvements in irrigation scheduling and methods, for expanding field evaluation of irrigation in farmers fields, for improved design of on-farm systems, and for quality control of irrigation equipments and design.     

Performance irrigation parameters and their relationship to surface-irrigation design variables and yield

Several parameters that measure the irrigation performance were analyzed for their relation to surface-irrigation design variables and yield. Application efficiency (AE), requirement efficiency (RE), uniformity coefficient (UC), deficit efficiency distribution (DED) and requirement distribution efficiency (RDE) were examined with respect to surface irrigation design variables (inflow discharge, length of the run, and time of irrigation cutoff). RE, RDE and UC were correlated with relative yield. Surface-irrigation models were used to simulate furrow and border irrigation and to determine the value of the performance irrigation parameters. A linear crop-water-production function was used to estimate yield. The RE and RDE were very well correlated with the design variables in border and furrow irrigation, and they were the parameters best correlated with the relative yield. The UC was not correlated with the design variables and gave a poor correlation with the relative yield. The AE was well correlated with the design variables.     

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。