干旱区流域水权结构体系研究

合理的水权结构是保证初始水权进行合理分配的基础。构建了科层式水权结构体系,制定了流域、区域、行业部门和终端用水主体4个层级,并明确了行业部门水权的优先序：生活水权、农业水权、工业水权及服务行业水权、生态水权和社会水权。其中,生活水权、农业水权、工业水权和服务行是为期5年的稳定性水权,生态水权和社会水权是为期1年的临时性水权。最后,从用水主体、优先水权、期限水权和比例水权4个角度对各层级进行了界定。     

服务于农业水价的县域农业初始水权核算及分配

农业水价综合改革是一项系统工程,探索综合政策性、实践性和操作性的农业水权核算及分配方案,可为农业水价综合改革顺利实施提供支撑。本文简要介绍了我国农业水价综合改革现状,并结合实际对改革中的各项重点工作进行了梳理,探索基于现有水资源刚性约束制度的县域农业水权核算方法,并将县级水权按照灌区-受益村组-乡镇（及用水户）次序进行核算并分配。最后以潢川县为例,将全县各灌区的农业初始水权分配至灌区受益村组及所属乡镇。优先完成以县域为单元的农业初始水权分配,不仅便于掌握县域内农业水价综合改革的底数和改革进程,也便于节水激励机制等后续改革工作开展。研究成果可为相似县区的农业水价综合改革工作提供借鉴,也可为农业水权制度的应用性研究提供经验样本。     

水权转让的条件分析——以农业水

以农业水权向工业水权的转让为例,从水权转让的两部门基本模型出发,通过分析水权转让双方的行为方式、成本收益和相互关系,归纳出了影响水权转让的6方面因素,包括初始水权界定、水权转让价格、申请新水权的价格、交易成本、农户的节水成本和企业的水资源产出效率。通过对这些影响因素的具体分析,文章认为,农业、工业等用水部门用水效率的提高有助于推动水权转让的发生,此外,政府通过清晰界定初始水权、提高新水权获取价格、加强公共服务、规范市场秩序等措施,也有助于水权转让的顺利进行。     

国外农业节水与水权转换的实践经

近年来,随着我国工业化和城镇化的加快,用水量的增加和水环境的污染,使水资源短缺呈现日益加剧的趋势。根据我国水资源形势和社会经济发展的要求,必须大力提高水资源的利用效率和效益,建设节水型社会。节水型农业是节水型社会的重要组成部分,通过明晰初始水权和水权转让制度,建立用水总量控制和定额管理相结合制度,综合采取法律、工程、经济、行政、技术等措施,实现节水型农业建设目标。为借鉴关于水权转换的实践成果,本文介绍了美国、日本、澳大利亚、西班牙、智利等国家在农业节水与水权转换的基本做法,总结其农业水权转换的经验与启示,探索我国水权转换的实现途径。     

考虑城市生态环境供水的灌区水资源配置

随着灌区水资源用途的多元化,各用水户用水量的不断增加,进行适宜的灌区水资源配置具有很强的现实意义。本次研究考虑灌区农业、工业、生活以及城市生态环境的用水,以灌区内各用水户缺水率最小为目标,建立了灌区水资源配置模型并采用权重法进行求解,制定了不同降水年的灌区水资源配置方案。通过年尺度与用水高峰月份的配置结果表明:灌区的缺水情况受降水影响大;在等权重的分配方案中,水量缺口集中于农业;灌区工程性缺水问题与资源性缺水问题并存。提高用水效率、推行节水灌溉是解决灌区用水竞争激烈的有效途径。     

洛阳市初始水权配置研究

基于多目标规划理论,以2015年为规划年,根据洛阳市所属区域用水特点建立了多目标规划初始水权配置模型,并利用地表水、地下水数据进行模型验证。模型计算采用随机模拟遗传算法,应用MATLAB计算初始水权分配,给出各区域水权配置的界定值。结果表明,洛阳市初始水权配置合理,实现了水量供需平衡。居民生活主要水源是地下水,水质安全可靠;农业灌溉和工业用水主要依靠当地地表水和地下水,适当控制农业灌溉对地下水的开采。研究成果对洛阳市的初始水权配置具有一定的参考价值。     

宁夏唐徕渠灌域水权转换实践研究

宁夏存在工业基础薄弱,农业用水比重大,水资源利用效率低等用水结构不合理现象,本文分析了唐徕渠灌域水权转换的必要性、水权转换原则、水权转换目标、实施方案和建设内容,唐徕渠灌域水权转换项目实践取得了显著效果,使灌区渠道输水条件得到改善,防渗效果显著增强,灌溉用水量下降,灌溉效率得到提高,发挥了明显的节水效益、经济效益和社会效益,实现了农业支持工业、工业反哺农业的双赢,有力的促进了宁夏引黄灌区的可持续发展。     

基于主成分分析耦合Copula函数的区域初始水权分配方法研究

科学合理的初始水权分配对充分发挥市场在水资源高效利用与优化配置中的关键调节作用、推进水权交易制度建设具有重大意义。针对区域初始水权分配中存在的多指标体系定量赋权的客观平衡和多元变量的随机性问题，采用主成分分析法（PCA）提取水权分配主成分因子，建立相互独立的水权分配关键指标体系；基于Copula函数建立PCA-Copula耦合的区域初始水权分配方法，定量确定水权分配综合权值。以新主成分因子作为随机变量，优选边缘分布线型，计算累计理论频率值，然后输入Copula函数，确定水权分配综合权值，归一化后得各计算区初始水权分配比例。计算过程简便清晰，能够实现客观指标赋权，克服多元变量随机性问题，具有较好适用性。将此方法应用于山东省邹平市初始水权分配研究中，结果表明：基于PCA-Copula耦合的2020年邹平市城镇片区、引黄灌区初始水权分配比例分别为0.432和0.568，而城镇片区、引黄灌区用水需求比例分别为0.402、0.598。各计算区的初始水权分配结果与邹平市该年实际用水需求情况基本一致，符合区域初始水权分配中公平性原则和可持续原则，计算结果具有一定的科学合理性。研究为促进区域水资源科学...     

激励节水灌溉技术推广的水权交易机制

实施节水灌溉技术是实现水资源可持续利用的重要方式之一。当用水户采用节水灌溉技术的利润大于未采用节水灌溉技术的利润时,节水灌溉技术才不会仅仅出现在示范园中,而是被用水户自发采用,从而得以推广,现实中可通过建立合理的水权交易机制激励节水灌溉技术的推广。建立了激励节水灌溉技术推广的水权交易激励模型,并给出了确定这种具有激励作用的水权交易量的数学关系式。     

灌区用水者协会的水权探讨

建立灌区用水者协会的水权制度，对明晰用水者协会的产权制度的有着重要的作用。在对水权、区域水权、初试水权论述的基础上，对灌区用水者协会的水权进行了探讨。用水者协会的水权是农业水权中的灌溉水权，是由其所辖灌溉工程决定的、灌区管理单位（或供水公司）移交（或转移）的灌溉水的权利，包括占有权、支配权、使用权和收益权。用水者协会的水权的特征主要表现为水的所有权为国家所有，其占有权、支配权、使用权和收益权为用水者协会集体所有，协会水权经灌溉工程产权移交后产生，并具有初试水权的特性。灌区用水者协会的水权量一般用水量、水权面积表示。     

湖北省晚稻灌溉定额计算参数与修订方法研究

针对湖北省现行灌溉定额标准存在问题,采用灌溉试验成果和典型县实地调研资料,计算分析了不同分区晚稻灌溉定额计算参数及其变化规律。考虑耕作方式与灌溉模式对晚稻灌溉定额影响,计算了湖北省不同分区不同频率4种组合模式(人工耕作+浅灌适蓄、机械耕作+浅灌适蓄、人工耕作+间歇灌溉、机械耕作+间歇灌溉)晚稻灌溉定额,并进行了合理性分析。经分析,该计算成果能够更全面真实反映湖北省晚稻灌溉用水水平,并提出了不同类型灌溉定额适用条件。该研究成果对湖北省水资源管理与其他区域晚稻灌溉定额修订具有重要指导意义。     

院基寺水库新设取水口工程运行对溢洪道影响研究

武汉市北部黄陂区前川城区因城市发展需要,拟在院基寺水库增设取水口。由于工程选址在水库溢洪道附近,为分析取水口建成运行对溢洪道的影响,分别从工程建设前后溢洪道泄流能力变化和工程运行时溢洪道边坡渗流稳定两个方面进行研究,采用Flow3D软件对工程建设前后不同泄流工况的流场进行建模并对比分析,应用Geostudio软件选取2处不利断面进行了边坡渗流稳定分析,结果表明工程建设前后溢洪道泄流流量变化小于1%且工程对泄流流场影响可忽略不计;若发生管道渗漏,溢洪道边坡最大水力坡降在规范允许范围内,且工程建设对溢洪道边坡渗流稳定影响较小,研究成果可供类似工程应用参考。     

基于渗漏损失的渠系水利用系数分析

渠系水利用系数是衡量灌区渠系输水效率的一个重要指标,其准确推算,对于评估灌区渠系状况和管理水平具有积极意义。以内蒙古河套灌区义长灌域皂火干渠人民支渠控制范围为研究区,通过现场勘测渠系分布状况,采用以考斯加科夫渠道渗漏经验公式法为基础的渠系水利用系数测算软件对研究区的渠系水利用系数进行推算。根据可能存在的衬砌状况、渠道流量、地下水埋深设置了不同的情景,计算各情景的渠系水利用系数。结果表明:该区现状渠系水利用系数为0.728;若渠道不采取防渗措施,渠系水利用系数仅为0.567;若全部渠道均设有混凝土衬砌,渠系水利用系数可高达0.934。分析表明,如果对渠道进行部分衬砌,优先选择渠道上游位置衬砌,可提高渠系水利用系数;在衬砌条件相同的情况下,输水流量较大或地下水位较高时,渠系水利用系数也较高。上述结果对于选择衬砌方案和渠道的运行管理具有实际意义。     

基于Arcgis-python断面汇水面积批量提取方法研究

汇水面积对于工程设计中建坝成库和桥梁涵洞孔径尺寸等具有非常重要的现实意义。以30m分辨率的栅格DEM和已有的矢量河流为基础数据,基于Arcgis10.4软件的水文工具箱和python程序,批量处理和计算贵州省境内的芙蓉江流域50km2以上河流的断面以上的汇水面积,选取了广泛分布于芙蓉江流域代表性强的三类控制断面(水库类型6个、水文站类型2个和支流汇口类型29个),共37个。结果表明,在借助python批量处理的环境下,计算结果准确性高,计算的37个河道断面的汇水面积绝对误差(Δ)中最小的仅为0.08km^2,相对误差m最小的仅为0.09%,决定系数R2高达0.99,相对均方根误差RRMSE仅有2.74%,相对分析误差RPD为49.01,远大于2,偏差Bias为2.88;而相较于人工在地形图上勾绘,这种方法计算速度快,通过python批量处理的时间仅为人工的0.63%,极大地节省生产时间,赢得时间成本;此外,还将该方法应用于洪渡河流域、桐梓河流域、綦江流域、赤水河流域、大渡口以上区域、大渡口以下干流区域以及六盘水区域等7个研究区并获得很好的验证结果。因此,为河流控制断面的汇水面积勾绘提供一种新的计算方法,同时为生态断面流量以及坝址库容曲线的计算分析奠定基础。     

青海省民和县农村饮水安全评价指标体系研究

研究了青海省民和县农村饮水安全评价指标体系,以《农村饮水安全评价准则》(T/CHES18-2018)中的评价指标作为一级指标,结合民和县实际情况,选取、分析了影响民和县农村饮水安全的14个二级指标。运用层次分析法和熵权法得到各评价指标权重,运用模糊综合评价得到了民和县农村饮水安全状况。研究结果表明:①对民和县农村饮水安全评价影响较大的8个指标分别为水质净化与消毒设施(备)配套率、实际供水能力、水质达标率、自来水普及率、水源保证率、取水时间/距离达标率、水质监测能力和供水保证率;②通过模糊综合评价法计算,民和县农村饮水状况得分为76.1335,表明民和县农村饮水处于安全状态。同时,还提出了需要完善配套设施、强化水源保护等民和县农村饮水安全工程建设与管理方面的几点建议。     

不同施N浓度下滴头流量对土壤水分运移的影响研究

针对宁夏中部干旱区枸杞滴灌施肥条件下,土壤水分分布规律不明确、灌溉施肥制度不完善等问题,开展了同一施氮浓度不同滴头流量的点源滴灌入渗实验。采用室内土箱模拟,设置施氮浓度(200、300、400、500mg/L)和滴头流量(0.3、0.5、0.7、0.9L/h)两因素,研究滴头流量对湿润体水平方向和竖直方向土壤水分分布的影响。研究结果表明:滴头流量是影响土壤含水率的主要因素。同一施氮浓度下,竖向含水率较水平方向高,随滴头流量的增大含水率逐渐增大,且含水率与滴头距离呈二次多项式;湿润体上部含水率等值线大体呈“U”字形分布,中部大体呈“屋脊形”,下部大体呈水平带状分布;滴头下方存在高含水区,且随滴头流量的增加,高含水区范围不断扩大。认为滴头流量与土壤含水率呈正相关关系,含水率的大小随着滴头流量的增大而增大,研究结果可为宁夏干旱区枸杞种植滴灌制度提供数据支撑。     

基于氢氧稳定同位素的矮砧苹果树根系吸水深度研究

为了研究矮砧苹果树根系吸水深度,利用氢氧稳定同位素技术,测定了7年生矮砧苹果树在萌芽花期、新梢旺长期和果实膨大期不同深度土壤水的稳定同位素值,并应用IsoSource多元线性模型分析水源的水分贡献率。结果表明:矮砧苹果树在萌芽花期主要利用0~20 cm(59.5%)处的土壤水;在新梢旺长期6月主要吸水深度为0~20 cm(42.9%)和20~40 cm(11.1%);新梢旺长期7月根系的主要吸水深度为0~20 cm(24.3%)和20~40 cm(29.1%);果实膨大期8月为0~20 cm(23.6%)、20~40 cm(37.1%)和40~60 cm(11.6%);果实膨大期9月为0~20 cm(26.3%)、20~40 cm(27.3%)和40~60 cm(13.8%)。     

纤维混凝土的损伤力学模型及抗拉性能研究

数值模拟方法广泛应用于纤维混凝土抗拉性能的研究中,但是由于纤维的尺寸较小且数量庞大,使得常用的等效模拟方法和离散模拟方法在模拟精度或建模效率上难以兼顾。近年提出的半离散模拟方法克服了上述方法在纤维几何模拟上的缺陷,实现了精度和效率的平衡,但是该方法在力学模型方面仍有改进的空间。通过借鉴混凝土的多线性损伤理论,构建了纤维强弱黏结损伤力学模型,与混凝土损伤力学模型相结合,实现了纤维混凝土损伤力学模型的统一,并据此改进了半离散模拟方法,这有利于该方法在纤维混凝土力学特性研究中的应用。基于上述理论,使用FORTRAN语言编写了相应的程序。针对单骨料混凝土试件的单轴拉伸试验以及砂浆试件的单丝拉拔试验,通过数值试验与物理试验的结果对比,验证了纤维混凝土损伤力学模型的合理性。基于骨料级配曲线以及蒙特卡洛方法,生成了一组复杂纤维混凝土试件,通过一系列单轴拉伸数值试验,研究了不同纤维掺量、纤维初始刚度、砂浆强度对混凝土抗拉强度、阻裂性能及韧性的影响。     

滴灌下不同灌水处理对马铃薯水氮运移及产量的影响

通过大田膜下滴灌试验,研究了不同灌水处理下马铃薯根区水分和硝态氮的运移规律以及不同灌水处理对马铃薯产量的影响,为宁夏干旱地区防止土壤中硝态氮淋移渗漏、提高土壤水肥利用效率提供理论依据。该试验以灌溉定额900、1 260、1 620 m^3/hm^2为变量,采用随机区组试验方法,试验结果表明:土壤含水率随着灌溉定额的增大而增加且随着土层深度的增加不断减少;随着灌水后天数的推移,各个处理不同深度土壤含水率不断降低;表层土壤(0～20 cm)含水率随着灌溉定额的增加而增大,30～40 cm土壤含水率不断降低,50～100 cm土壤含水率不断降低的幅度随着灌溉定额的增加而降低; 30～50 cm土层硝态氮含量低于0～20 cm土层的,60～100 cm土层硝态氮的含量在0.2 mg/kg基础上以0～0.11 mg/kg上下浮动;在该试验中,灌溉定额在一定范围内可以促进马铃薯产量的增加,但是当灌水量超过1 620 m^3/hm^2时,产量与灌水量呈负相关关系。试验条件下,灌溉定额为1 260 m^3/hm^2时,马铃薯产量最高,高达25.88 t/hm^2,不同深度土层含水率和硝态氮含量均为马铃薯生长发育对水分的最优需求。     

基于不同环境下的河南省典型区域土壤田间持水量研究

土壤田间持水量是衡量土壤墒情和干旱程度的一个重要指标。由于田间持水量的测定环境不同,如季节、环境等因素,可能导致相同区域的土壤其测定结果也不相同。通过颗粒分析实验,确定了全省122处人工墒情站的土壤类型,并从中选取了3个不同土壤类型的站点开展不同季节不同环境下的田间持水量试验。结果表明:①从全省范围来看,河南省的土壤以壤土类型为主,在防汛抗旱时要充分考虑该种土壤类型的蓄水特性;②通过分析试验数据可以得到,其田间持水量与干容重呈现线性反比关系;③3种土壤在不同的季节及实验室温度环境下,田间持水量测定结果差别不大,因此可以得出田间持水量基本不受温度季节的影响的结论。