河套灌区小麦套种向日葵田间灌水有效性评价

春小麦套种向日葵是河套灌区主要的粮食作物与经济作物种植模式之一。针对河套灌区目前典型种植结构以及地下水位埋深比较浅的独特情况,应用土壤水动力学理论和SPAC系统理论知识,定量分析计算作物生长季节大气水、土壤水、灌溉水、作物水和地下水的相互转换关系;同时应用FAO推荐的Penman-Monteith方法及套种模式作物系数计算方法,对作物实际腾发量进行计算;最后应用水量平衡原理对田间灌溉水有效性进行评价,为河套灌区灌溉制度改进与优化提供理论依据。     

春小麦-夏玉米套种模式下田间灌水有效性评估

春小麦-夏玉米套种是河套地区主要的粮食作物种植模式,且研究区处于浅地下水位地区,地下水与作物根层土壤水交换频繁。针对这种河套灌区典型种植模式以及浅地下水的独特情况,基于SPAC系统,应用水动力学理论定量分析计算作物生长季大气水、灌溉水、土壤水、地下水和作物水的相互转化关系,确定“5水”之间的相互转化的动态过程和量化关系。由于河套灌区独特情况,传统的土层静态切割法不符合实际,故应用水量平衡方法时田间灌溉水的有效性进行评价,从而有助于灌溉过程中的分析与管理决策。     

青铜峡灌区地下水埋深演变及驱动要素贡献率解析

【目的】定量分析青铜峡灌区地下水埋深演变规律及影响因素,科学指导灌区合理调控地下水位,维持水系统健康平衡。【方法】采用水量平衡法分析了青铜峡灌区1998—2017年地下水时空演变特征及地下水补排平衡贡献率。【结果】1998—2017年青铜峡灌区地下水埋深增大了0.69 m,增加速率为0.038 m/a,年内地下水埋深呈双峰双谷特征,空间上银川灌区地下水埋深增大明显,银川市区和银北灌区的大武口区形成大漏斗区。年际地下水变化的主要影响要素依次为渠系渗漏补给(39.71%)侧向排泄(28.24%)潜水蒸发(14.16%)田间入渗补给(7.46%);4—8月和11月渠系渗漏补给对地下水变化贡献最大(45.33%),9—10月和12月地下水侧向排泄是地下水变化第一驱动因素(45.6%);空间上,水位变化的第一驱动要素均为渠系渗漏补给,第二驱动要素各有不同,银川、银南和河东灌区为侧向排泄,银北灌区为潜水蒸发。【结论】引黄水量持续减少是青铜峡灌区地下水埋深增大的最主要原因,而合理的地下水埋深对于维持灌区的生态平衡具有重要意义。     

气候变化和人类活动对灌区地下水埋深的影响

【目的】探析气候变化和人类活动对灌区地下水埋深的影响。【方法】利用年代波动性分析、突变检验、灰色关联分析、敏感性分析、双累积曲线法和相对贡献率分析了人民胜利渠灌区1952—2013年地下水埋深及其影响因素的变化和突变特征,并识别了地下水埋深与各影响因素间的响应特征。【结果】人民胜利渠灌区地下水埋深呈明显增加趋势（0.8 m/10 a）。地下水埋深在1952—1959年的变异系数最大,为27.33%,呈中等变异性;降水量、蒸发量、平均气温和灌溉水量在1960s的变异系数最大,其中蒸发量和平均气温呈弱变异性。地下水埋深、降水量、蒸发量、平均气温和灌溉水量的突变年份分别发生在1984年、1970s、1972年前后、1973年前后以及1993—1996年。各影响因素对地下水埋深的影响程度大小为平均气温>降水量>灌溉水量>蒸发量,敏感程度为平均气温>蒸发量>降水量>灌溉水量。各影响因素对地下水埋深的贡献大小呈平均气温>蒸发量>灌溉水量>降水量,其中平均气温的贡献率最大为38.16%,降水量的贡献率最小为17.40%;2002—2013年灌溉水...     

东北寒区水稻需水对地下水埋深的响应及灌溉模拟

【目的】揭示不同降水年型下东北寒区水稻需水对地下水埋深变动与灌溉的响应规律,进一步优化寒区水稻灌溉制度。【方法】以黑龙江庆安和平灌区灌溉试验站多年水稻灌溉试验及2017年地下水动态观测数据为依据,分析不同灌水模式下水稻耗水及地下水变化动态,验证AquaCrop模型在东北寒区水稻生长模拟中的适用性,并用于模拟分析25%、50%、75%降水年型下水稻需水与不同地下水埋深的相互关系及灌水量的响应规律,提出适宜该地区水稻高产的地下水埋深范围及其生育期净灌水量。【结果】①水稻生育期内,地下水埋深先浅后深,其中,分蘖期、拔节孕穗期和抽穗开花期耗水量大,灌溉和降雨较多,地下水埋深较浅;②构建了3种降水年型下ET与GD、I的多元回归方程,综合考虑了水稻需水量与地下水埋深、生育期灌水量之间的相关关系,可用于稻田高效耗用水管理和地下水资源持续利用;③为实现东北寒区水稻高产和地下水埋深基本稳定的双重目标,地下水埋深应控制在2.0～2.5 m之间,水稻生育期净灌水量为:枯水年不宜低于现状灌水量,即300 mm;丰水年和平水年净灌水量可适当减少至现状灌水量的0.8倍,即240 mm。【结论】提出了适宜该地区水稻高产的地下水埋深范围及生育期净灌水量,为促进我国东北地区节水增粮,保护湿地生态环境,提高农业用水效率提供了理论依据。     

鲁西北黄河冲积平原引黄灌区农业灌溉模式研究

研究农业灌溉模式对于灌区进行高效节水灌溉具有重要意义。以山东省德州市平原县为研究区,利用模糊综合评价法分析该区地下水水质状况,采用GIS研究该区2000-2009年井灌期3月和9月地下水埋深的时空变异规律,基于以上分析和该区现代化水网灌溉、井灌的现状,提出更加合理的灌溉模式。研究表明:1研究区大部分灌区的地下水水质良好,水温、pH值、盐度、碱度和矿化度均符合农田灌溉水的要求;2研究区10年间(2000-2009年)3月和9月的地下水埋深变化不大,平均埋深较小,分别为2.75和2.97m;2000、2005和2009年3月和9月地下水埋深的分布格局具有一定差异性,年际埋深普遍降低或维持原来的状态,适合地下水开采;3研究区井灌存在诸多问题,但现代化水网灌溉正在大面积推广,灌区可通过水泵并联的方式将井水输送到低压管道中,实现基于水网的井渠混灌。     

基于地统计学的泾惠渠灌区地下水位时空变异性研究

根据泾惠渠灌区43眼长期观测井2002、2004、2007年和2009年地下水埋深资料,利用趋势分析法和ArcGIS地统计分析模块,研究了灌区地下水埋深时空分布规律及变异特性。结果表明,地下水埋深样本服从对数正态分布,球状模型拟合变异函数的效果较好。灌区地下水埋深样本存在几何各向异性,并略有增强趋势。地下水埋深样本具有中等的空间相关性,是结构性因素和随机性因素共同作用的结果。灌区地下水埋深从西北向东南逐渐变浅。灌区地下水埋深年内呈双峰曲线变化,最小埋深值出现在春灌期,最大埋深值出现在夏灌期;灌区地下水埋深年际呈减小趋势,具有浅埋区面积明显增大、深埋区面积不明显增大的特征。     

玛纳斯河下游灌区地下水埋深变化特征及成因分析

根据新疆玛纳斯河下游莫索湾灌区具有代表性的14个长期观测井多年(1998—2010年)地下水位数据,运用水量均衡法和Mann-Kendall突变检验法分析了灌区地下水埋深动态特征及成因。结果表明,研究区除147团地下水埋深略有减小外,其他各区地下水埋深均呈增大趋势,其中150团地下水埋深增大最为明显。灌区地下水埋深变化存在时空差异,并且在2004年之后的不同年份出现了变化趋势转折,其根本原因是受到了灌溉入渗和地下水开采的影响。灌区地下水埋深年际、年内变化基本都呈现出人工-自然双重影响下的变化特征,年内变化最为明显,且不同区域影响地下水位变化的主次因素有所不同。总体而言,人类活动已经成为玛纳斯河下游灌区地下水埋深变化的主要驱动力,其次是自然因素,其中灌溉入渗、地下水开采和潜水蒸发是影响研究区地下水埋深变化的主要因素。     

河套灌区典型区土壤水-地下水动态与转化关系研究

为确定限制引水背景下河套灌区土壤水-地下水动态及其转化关系,为优化农田水管理策略提供理论依据,选取河套灌区典型斗渠区域,基于2年土壤水、地下水的监测数据,分析在不同作物种植区、不同灌溉期的农田土壤水、地下水的动态变化规律。运用水量平衡法对地下水浅埋区农田土壤水与地下水的转化关系进行定量研究,结果表明：生育期内农田土壤水分变化属于“灌溉降水入渗补充-腾发消耗型”;受灌溉影响,不同时期地下水埋深动态具有显著的灌溉型特征,土壤水渗漏补给地下水明显抬升地下水位,地下水排水和潜水蒸发又降低地下水位;在作物生育期内,土壤水与地下水进行双向补给,且不同时期具有不同的转化特征;研究区2年生育期内灌溉降水补给土壤水分别为544.56mm和541.85mm,平均腾发量为465.5mm和434.8mm,土壤储水量减少61.96mm和63.1mm,土壤水补给地下水为207.73mm和236.94mm。研究可为当地及相近地区农业节水灌溉提供科学依据。     

灌区土壤盐渍化发展模拟预测与对策研究

以秦王川灌区观测和调查资料为依据,采用目前广为实用的MODFLOW地下水模拟软件,对灌区地下水动态进行了预测和分析,并对地下水质的发展趋势作出评价。灌溉实施以来,秦王川灌区地下水位逐年上升。未来10年内盐沼区面积扩大约为28 km2,并且将继续增加,地下水埋深0~2 m的面积达31.4 km2,占灌区面积的比例约为6%。未来20年地下水埋深0~2 m的面积达47 km2,占灌区面积的比例为10%左右。根据地下水位的变化特征,对控制土壤盐渍化发展的因素和对策进行了分析,提出以明沟排水为主,加大灌区下游地下水排泄能力;以渠灌为主,适度发展井灌,大力推行田间节水灌溉技术等对策。     

不同空间尺度下灌区灌溉水利用效率研究——以察尔森灌区为例

根据察尔森灌区2013-2014年实测数据,应用实测法与水量平衡法计算了田间水利用效率,通过典型渠道测试法计算了渠道水利用效率,在此基础上计算了察尔森灌区不同空间尺度下灌溉水利用效率;同时应用首尾法测算了察尔森灌区的灌溉水利用效率。结果表明,察尔森灌区从田间到斗渠尺度以及支渠到干渠尺度灌溉水利用效率降低明显,下一步灌区节水改造的重点是斗渠及干渠的工程建设和运行管理;首尾法所得灌区尺度下的灌溉水利用效率略大于典型渠道测试法,原因在于首尾法考虑了部分回归水的利用。     

灌区优化调度的节水作用浅析

以 1个水库灌区为例 ,从节水的 3个作用分析了灌溉水资源在时间和空间上优化调度的 2个模型。优化调度不仅能减少灌区水量损失 ,提高水分生产效率 ,还能在提高灌区水分生产效率方面起明显的作用。这类节水技术对于缓解我国农业供水危机具有重要的现实意义 ,是节水技术的一个发展方向     

灌溉水利用系数综合测定法实例分析

灌溉水利用系数是衡量农业节水效果的关键指标。目前各地区统计出的灌溉水利用系数差异极大。很多数据明显的存在错误，难以作为比较与衡量的标准。影响灌溉水利用系数正常测定的主要原因是传统测定方法存在测定工作量巨大、测定条件难以保证等。通过开展对灌溉水利用系数资料的搜集、整理并对灌区进行实地调研，在了解目前灌区灌溉水利用系数测量中存在问题及原因的基础上，对灌区灌溉水利用系数测量计算方法进行了分析研究，提出了测定灌溉水利用系数的综合测定计算方法。该方法既克服了传统测量方法中工作量大，需要大量人力、物力才能完成的缺点，又弥补了只测量典型渠段而引起较大误差的不足，而且能反映出灌区渠系用水情况、灌溉工程质量及灌溉用水管理水平等。以漳河灌区为例进行了应用分析。     

Aflaj irrigation and on-farm water management in northern Oman

This paper reports on results from a case study on water management within a traditional, falaj irrigation system in northern Oman. In the planning and design of regional irrigation development programs, generalized assumptions are frequently made as to the efficiency of traditional surface irrigation systems. Although qualitative accounts abound, very little quantitative research has been conducted on on-farm water management within falaj systems. Daily irrigation applications and crop water use was monitored during an 11-month period among 6 farm holdings at Falaj Hageer in Wilayat Al-Awabi. Contrary to the frequent assumptions that all surface irrigation systems incur unnecessarily high water losses, on-farm ratios of crop water demand to irrigation supply were found to be relatively high. Based on actual crop water use, irrigation demand/supply ratios among monitored farms varied from 0.60 to 0.98, with a mean of 0.79. Examination of the soil moisture budget indicates that during most irrigations of wheat (cultivated in the low evapotranspiration months of October–March) sufficient water is applied for the shallow root zone to attain field capacity. With the exception of temporary periods of high falaj delivery flows or periods of rainfall, field capacity is usually not attained during irrigations within the more extensive root zones of date palm farms. The data presented in this paper should provide a better understanding of water use performance by farmers within traditional falaj systems. Moreover, these data should also serve to facilitate more effective development planning for irrigation water conservation programs in the region.     

Modeling subsurface drainage for salt load management in southeastern Australia

Subsurface drainage has been implemented in irrigation areas of South-eastern Australia to control water logging and land salinisation. Subsurface drainage has been identified as a major salt exporter from irrigated areas. The water table management simulation model DRAINMOD-S was evaluated to simulate daily water table depth, drain outflow, and salt loads by using experimental field data from a two year field trial was carried out in the Murrumbidgee Irrigation Area South-eastern Australia to study different options for subsurface drainage system design and management to reduce salt load export. Three subsurface drainage systems were modeled, deep widely spaced pipe drains, shallow closely spaced drains and deep pipe drains that were managed with weirs to prevent flow when the water table fell below 1.2 m. The reliability of the model has been evaluated by comparing observed and simulated values. Good agreement was found between the observed and simulated values. The model confirmed the field observations that shallow drains had the lowest salt load and that by managing deep drains with weirs salt loads could be significantly reduced. This work shows the value of the DRAINMOD-S model in being able to describe various drainage design and management strategies under the semi-arid conditions of South-eastern Australia. The model can now be used to investigate design and management options in detail for different site conditions. This will assist decision makers in providing appropriate subsurface drainage management policies to meet drainage disposal constraints within integrated water resources management planning.     

灌区水资源利用系数研究

用静态平面和动态空间两种模型对灌区水资源利用系数进行了理论和实践的综合分析研究。结论认为，年灌溉水利用系数不是常数，与天（气候）、地（工程条件）和人（人的素质、管理水平）有关。建议加速推广动态空间模型的研究应用，实事求是核实实际的灌区灌溉面积，加强灌区各种水资源的定量观测，为节水灌溉提供更完善的手段。     

Assessment of irrigation and environmental quality at the hydrological basin level: I. Irrigation quality

Irrigated agriculture notably increases crop productivity, but consumes high volumes of water and may induce off-site pollution of receiving water bodies. The objectives of this paper were to diagnose the quality of irrigation and to prescribe recommendations aimed at improving irrigation management and reducing the off-site pollution from a 15,500 ha irrigation district located in the Ebro River Basin (Spain). Three hydrological basins were selected within the district where the main inputs (irrigation, precipitation, and groundwater inflows) and outputs (actual crop's evapotranspiration, surface drainage outflows, and groundwater outflows) of water were measured or estimated during a hydrological year. The highest volume of water (I = 1400 mm/year) was applied in the basin with highly permeable, low water retention, flood irrigated soils where 81% of the total surface was planted with alfalfa and corn. This basin had the lowest consumptive water use efficiency (CWUE = 45%), the highest water deficit (WD = 5%) and the highest drainage fraction (DF = 57%). In contrast, the lowest I (950 mm/year), the highest CWUE (62%), and the lowest WD (2%) and DF (37%) were obtained in the basin with 60% of the surface covered with deep, high water retention, alluvial valley soils, where 39% of the cultivated surface is sprinkler irrigated and with only 48% of the surface planted with alfalfa and corn. We concluded that the three most important variables determining the quality of irrigation and the volume of irrigation return flows in the studied basins were (i) soil characteristics, (ii) irrigation management and irrigation system, and (iii) crop water requirements. Therefore, the critical recommendations for improving the quality of irrigation are to (i) increase the efficiency of flood-irrigation, (ii) change to pressurized systems in the shallow and highly permeable soils, and (iii) reuse of drainage water for irrigation within the district. These management strategies will conserve water of high quality in the main reservoir and will decrease the crop water deficits and the volume of irrigation return flows, therefore, minimizing the off-site pollution from this irrigation district.     

石津灌区储水灌溉条件下土壤水分动态及灌水适宜阈值研究

从土壤水分能态角度,研究储水灌溉条件下土壤水分的动态变化及空间分布,探求适宜储水灌溉定额阈值范围。研究结果表明,灌水定额大于200 mm时,2 m以下土层出现水分深层渗漏,灌水定额300、2502、00 mm时,深层渗漏量分别达到587.63、236.32、152.05 m3/hm2;灌水定额75～150 mm,2 m以下土层无水分渗漏。因此,储水灌溉灌水定额阈值范围控制在750～1 500 m3/hm2,可以把灌溉水储存于深层土体内,以供作物生长期使用;储水灌溉模式在石津灌区可有效解决灌区来水与灌溉用水的错位矛盾,满足作物正常生长对水分的需求。     

峡口灌区灌溉水利用系数测算

根据灌溉水利用系数首尾测算法的有关概念和计算原理,测算了浙江省峡口灌区的灌溉水利用系数.计算结果表明该方法的测算成果比较符合峡口灌区的实际,并且具有概念清晰、计算简便、计算资料相对较容易获得等特点.该方法在灌区的具体运用,为灌区今后进行经常性灌溉用水效率评价提供了很好的思路.     

灌区现代化程度认知及其影响因素分析

为了确定灌区现代化建设的内容和重点,选取江苏省35个大中型灌区的数据样本,采用结构方程模型系统研究了灌区现代化程度认知及其影响因素.数据分析显示,观测变量的标准因子载荷系数均约为0.75,KMO值为0.973,Bartlett 球状检验的卡方统计值为1 682,说明样本数据的有效性和相关性较高.研究结果表明:灌排体系、用水计量与信息化、管理体制、服务保障、生态环境、人居环境、防灾减灾、水资源安全保障、经济效益和用水效率都在不同程度上影响着灌区现代化的认知程度.其中灌排体系的影响最大,服务保障的影响最小.灌区现代化应当是全面的、整体的现代化,必须统筹全局,综合灌区基础设施体系、管理与服务体系、生态健康体系、安全保障体系和效率与效益体系,全面发展.