基于Horton分形的河套灌区渠系水利用效率分析

大型灌区灌溉水利用效率是关系国民经济发展和水资源高效利用的重要评价指标。该文采用分维定律对内蒙古河套灌区输配水渠系布置结构与渠系水分利用效率进行评价。根据河套灌区现状的渠系资料,应用Horton定律计算出河套灌区及灌域的分形维数(乌兰布和1.14,解放闸1.86,永济2.21,义长1.8,乌拉特1.99,河套灌区1.88)。在此基础上对不同灌域的渠系水利用效率与分维值进行了分析,拟合了灌溉引水量、灌溉面积与分维值多元曲线,得出了渠系结构优化下的不同灌域的渠系水利用效率提高潜力(乌兰布和19.01%,解放闸28.8%,永济32.7%,义长27.07%,乌拉特30.7%)与灌区平均效率提高潜力(27.19%)。由此提出不同灌域渠系改造方案,对于灌区的科学管理与节水工程规划具有重要的理论意义和应用价值,同时对相似灌区的规划和节水改造具有很好的参考价值。     

基于无人机遥感的元阳梯田典型灌区渠系结构特征

为研究元阳梯田灌溉渠系的空间结构特征,针对目前传统遥感影像对梯田沟渠分辨率不足,提取精度低的特点,提出了无人机遥感技术获取元阳梯田全福庄灌区遥感影像,利用ArcGIS 10.1软件提取灌溉渠系,把研究区分为3个亚灌区,运用Horton定律分别计算出其渠系结构参数特征。结果表明:(1)研究区内渠系级别为5级,其中1级渠系平均长度最长,2级渠系数量最多,2级渠系在水量分配中起着控制性作用:随着灌溉面积的增大,渠频数和渠网密度表现为逐渐增大。(2)研究区的分形维数为全福庄总灌区(4.72)、小寨(1.93)、大寨(2.39)、大鱼塘(2.12),小寨灌区分形维数值偏低。(3)渠系级别越多,渠系总量越多。随着渠系级别的增加,渠系平均长度表现为逐级递减。(4)对灌溉面积与分形维数关系进行分析发现灌溉面积越大,其分形维数也越大,渠系结构越复杂,梯田蓄水也越深。无人机遥感技术为元阳梯田灌区渠系识别提供了新的技术途径,研究结果为灌区后期渠系改造和灌溉管理提供参考。     

文峪河灌区永田渠节水改造设计要点

文峪河灌区地处太原盆地内,灌溉水源地主要为文峪河水库,设计灌溉面积3.416万hm2,有效灌溉面积3.31万hm2。为了提高渠系水利用系数与灌溉保证能力,促进农业经济发展,须对灌区的渠系工程进行节水改造。根据实际情况,需对永田渠一、三、四、五支渠的进水闸、节制闸、分水闸进行改造。依照国家规范要求,分别对相关工程进行了具体设计。     

潇河灌区节水改造工程效益评估

潇河灌区始建于1950年,涉及晋中市的榆次区、太谷县和太原市的小店区、清徐县等共4县(区)11个乡(镇)的135个行政村,总土地面积4.2万hm2,其中耕地面积2.6万hm2,灌溉面积2.216万hm2。灌区工程由引水枢纽和灌溉、排水系统组成,共有干支渠系建筑物526件,斗农两级渠系建筑物5 515件,渠系总长度1 023.55 km。由于多种原因,渠系建筑物老化失修,输水渠道渗漏损失严重,灌溉用水量高,水资源综合利用率较低。2001年~2003年,完成干支渠道防渗整修21.95 km,建筑物改造36座。节水改造工程使灌区渠系水利用系数由0.485提高到0.57,2004年粮食单产提高54.15%,农民人均纯收入达2 949元。     

区分工程状况与管理水平影响的渠系水利用效率指标体系的构建

为分析评价灌区工程状况、管理水平等不同因素对渠系水利用效率的影响,该文对传统渠系水利用效率指标体系作了修正,提出由渠道输水效率、渠系输水效率、渠系配水效率、渠系水利用效率组成的灌区渠系水利用效率指标体系,并分别给出了这些指标的定义、内涵及其确定方法,结合实例分析了该指标体系的合理性。渠道输水效率(E_ca)及渠系输水效率（E_c）主要反映灌区渠系工程状况对水利用效率的影响,可由静水法或动水法直接测定某级渠道的渠道输水效率,然后采用各级渠道输水效率连乘的方法确定渠系输水效率;渠系水利用效率(E_cs)综合反映了渠系工程状况和用水管理水平对水利用效率的影响,采用首尾测算法直接得到,也可由灌溉水利用效率除以田间水利用效率间接分析得到;渠系配水效率（E_d）主要反映灌区管理水平对水利用效率的影响,在求得渠系水利用效率和渠系输水效率后,由渠系水利用效率除以渠系输水效率得到。该文所构建的指标体系能满足灌区不同阶段、不同目的开展的渠系水利用效率评价需求,为灌区工程投资分配决策、工程运行状况及用水管理水平评价提供依据。     

灌区灌溉渠系分形特征研究

灌溉渠系是一种分形体,渠系的某部分渠段在某种程度上包含了整个渠系的信息。该文将分形理论引入到灌溉渠系的研究中,对其分形特征和分维数进行了分析,并运用盒计数法计算了漳河灌区灌溉渠系的分形维数。在此基础上,论证了渠系分形维数与其灌水模数的相关性,为灌区渠系布置优化设计提供了一定的理论依据。     

文峪河灌区节水改造对农业环境的影响

文峪河灌区工程建筑标准低,配套工程不健全,渠系建筑物老化损坏严重,输水损失较大等导致灌区有效灌溉面积多年徘徊不前。为了使有限的水资源在灌区农业生产中发挥更大作用,进行了以节水为中心的续建改造配套工程。工程的实施将使灌区恢复到原设计灌溉面积３．４２万ｈｍ＾２的规模,灌溉保证率达到５０％,渠系水利用系数提高０．２１,灌溉水利系数提高０．３２,田间水利用系数提高０．２,不但改善了灌溉条件,而且改善了生态环境,促进了可持续发展。工程施工期也会引发一定的水土流失,采取有效的水土保持措施后,将减少对农业环境的不利影响。     

泾惠渠灌区浑水泥沙输移特征

通过对泾惠渠灌区2013年夏秋灌期干支斗渠浑水资料的实时取样分析,探究渠灌区渠系挟沙水流含沙量及泥沙级配的时空变化规律,量化描述不同粒径悬移质泥沙颗粒的输移特征,旨在获得灌渠渠系内挟沙水流历经冲淤过程不同粒径悬沙沿程的垂向分布与输移规律,为渠灌区的运行及泥沙问题的处理提供理论基础。灌区内进行的原型取样测流工作在选定的具有代表性的干-支-斗渠线路上进行,观测分析了灌区渠系含沙量及不同粒径泥沙颗粒沿垂线分布的特征,验证分析了挟沙水流历经淤积过程含沙量分布的变化规律。通过对典型渠系线路不同粒径悬移质泥沙的沿程调整计算分析,表明不同粒径泥沙沿程的输移特征不同,各分组沙的冲淤特征并不都和全沙平均计算结果一致,其中级配曲线左端一定粒径范围（约＞0.015 mm）的粗沙与全沙具有同冲同淤的规律。该研究可为泾惠渠灌区泥沙处理利用以及渠灌区浑水调控理论与技术的进一步研究提供依据。     

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。     

多级灌溉渠系配水优化编组模型与算法研究

合理安排各级渠道的配水时间和流量,实现灌溉渠系大流量短历时输配水,减小整个渠系的渗水损失,是目前灌区管理中亟需解决的技术问题.该文基于大系统分解协调的思想,以陕西省冯家山灌区为例,建立了一种解决多级渠系配水优化编组问题的分解协调模型.针对模型中存在多约束条件和大搜索空间问题,设计了基于自适应遗传算法模型求解方法,并比较分析了用该文方法与传统方法确定的配水编组方案性能,结果表明该文确定的算法能实现多约束条件下模型的稳定快速求解,确定的优化配水方案下级渠道配水过程搭配合理,上级渠道配水流量较为均匀且总输水损失小等优点,能解决多级渠系配水优化编组问题,可满足灌区管理需要.     

制约渠灌区节水灌溉技术应用推广的因素分析——以宝鸡峡引渭灌区二支渠为例

根据渠灌区节水灌溉技术应用推广的现状,以宝鸡峡引渭灌区二支渠为例,结合适宜于渠灌区节水灌溉技术的要求,分析了制约和影响我国渠灌区节水灌溉技术应用推广的主要因素。从我国目前的实际情况出发,提出了渠灌区发展高效节水灌溉的途径和措施。     

陕西关中灌区支斗渠管理体制改革研究

归纳总结了陕西关中9大灌区,支斗渠管理体制改革的几种主要形式及运作程序,探讨了各改制形式的成效、特点,分析了各自的利弊、存在的问题,并提出了改进意见。这是灌区主动适应社会主义市场经济的发展,增强自我发展活力,促进水利工程经济良性循环的根本之举与必由之路。同时对长期困扰我国各灌区量大面广的田间工程投入和管护问题提出一条解决途径     

绿洲灌区小麦水分生产率在不同尺度上的变化

水分生产率是衡量农业生产水平和农业用水科学性与合理性的综合指标。文章根据民乐县洪水河灌区1995-2006年的气象、灌溉用水量、灌溉面积、作物产量资料,从田间、斗渠、干渠、灌区4个不同尺度分析了小麦灌溉水分生产率年份间的变化情况。结果表明：不同尺度上平均灌溉水分生产率不同,田间尺度为1.414 kg/m3,斗渠尺度为1.013 kg/m3,干渠尺度为1.089 kg/m3,灌区尺度为0.894 kg/m3,并且不同尺度上的灌溉水分生产率在年份间的差异也比较大。2001年洪水河灌区实施了节水灌溉工程,不同尺度上的平均灌溉水分生产率在2001-2006年较1995-2000年有所提高,田间、斗渠、干渠、灌区分别提高了7.9%、19.4%、16.5%、7.4%,说明目前斗渠、干渠尺度上节水力度大,节水效益明显,而灌区尺度还有较大的节水潜力,应成为未来农业节水研究的重点。     

渠灌区节水灌溉技术的筛选组装和集成

渠灌类型区是我国灌区的主要组成部分,地面灌溉是渠灌区的主要灌水方式,发展渠灌区节水型地面灌溉对我国的农业节水有着重要作用。以陕西关中西部的宝鸡峡引渭灌区为例,对现行的节水型地面灌水技术进行了分析和筛选,结合灌区的现状和灌溉特点,提出了适宜于本灌区目前应用和推广的节水型地面灌水技术主要是畦田“三改”,并结合增大入畦单宽流量等技术措施进行组装和集成,实现提高灌水效率和灌水均匀度,减小灌溉用水量,节约用水的目的。     

基于改进SWAT模型的南方多水源灌区灌溉用水量模拟分析

为提出一种合理有效的南方多水源灌区灌溉用水量模拟统计方法,该文针对南方多水源灌区水循环及灌溉取水特点对SWAT模型进行改进,尤其添加了多水源自动灌溉模块用于模拟作物不同水源类型的灌水量,并统计推求灌区灌溉用水量。以浙江省浦江县通济桥水库灌区为例,应用改进SWAT构建灌区水循环模型,利用灌区出口实测月径流数据及4条干渠渠首监测的灌水量数据校正及验证模型,其中月径流在验证期的Nash-Suttclife效率系数为0.89,干渠灌溉用水量模拟值与观测值相对误差的绝对值最大不超过20%,表明改进SWAT模型具有良好的模拟效果。利用所建模型模拟分析通济桥水库灌区长系列灌溉用水量,结果显示灌区灌溉用水量呈现丰水年小、干旱年大的变化规律;除监测的骨干水源通济桥水库及浦阳江取水以外,灌溉用水量的41.40%来源于灌区内部的河道、塘堰及小型水库,说明只监测干渠渠首灌水量无法统计整个灌区灌溉用水量;随着灌区节水改造投入,灌区灌溉水利用系数提高,其灌溉用水量减少。基于改进SWAT模型进行多水源灌区灌溉用水量模拟为灌区灌溉用水量统计分析提供了一种有效的方法。     

渠系配水优化编组通用化软件的研发与应用

针对国内外己开发的渠系优化配水软件存在的通用化程度不高的问题,在对渠系结构及优化配水模型抽象概化的基础上,以VC++6.0为开发平台,研制了一种渠系优化配水的通用化软件。该软件以渠系层状树形结构图、空间布局概化图、渠道特征参数数据库等直观表达复杂渠系上下级关系、空间布局和特征参数,并实现了上述图形与数据库的交互使用,使用户可以方便的完成复杂渠系的空间布局搭建、渠道特征参数的输入与修改。在对渠系配水过程分析的基础上,建立了所需参数少、通用性强、计算结果稳定可靠的渠系优化配水模型。并通过对模型特点的分析,提出     

现代农业与生态节水的技术创新与未来研究重点

指出了我国农业与生态节水技术研究领域在试验仪器设备条件、节水灌溉技术与设备研发、精准灌溉和灌溉系统的自动控制、非常规水资源利用与区域农业水资源配置等方面存在的问题及与国际水平的差距,分析了现代农业与生态节水技术研究中在地面灌溉、喷微灌、节水机具、节水材料与制剂、污水灌溉利用、渠道防渗与水量调配、精准灌溉等方面的发展态势,提出了我国农业与生态节水技术创新的总体目标,提出了我国农业与生态节水技术创新的几个重大研究课题,论述了我国农业与生态节水技术创新的保障条件建设内容.     

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。