基于模糊模式识别的农田排水再利用适宜性评价

以受盐渍化威胁的干旱半干旱地区为研究对象,基于构建的农田排水再利用适宜性评价指标体系,采用模糊模式识别方法建立了农田排水再利用适宜性评价模型;综合分析相关文献和已有标准,制定出评价指标体系各项指标的分级标准值范围和标准值,采用层次分析法确定各评价指标的权重.以宁夏银北灌区5个典型排水再利用区域为例的评价结果表明,除前进农场外,其他区域评价等级均在2级“适宜”排水再利用范围内.其中灌溉中、后期利用排水灌溉的适宜性级别特征值低于前期,即排水再利用的适宜程度好于前期,该时期正是作物需水量较大和灌溉用水紧张期,处于作物盐分非敏感期,适宜地再利用一定量的农田排水是可行的.     

基于群体决策熵优化-CRITIC算法评价灌溉水源适宜性

干旱半干旱地区缺乏针对性的灌溉水源适宜性评价方法,且评价方法适用性不强,指标较为单一,无法运用至多种水源,故以干旱半干旱地区为研究对象,探究能适用于不同灌溉水源适宜性的评价方法。综合考虑灌溉水源可供应量、灌溉水供应及时程度、提水能耗费、灌溉水温等因素构建灌溉水源适宜性评价指标体系,引入群体决策熵优法-CRITIC算法确定评价指标的组合权重,以宁夏平罗县3种可利用的灌溉水源为典型案例,结合构建的评价指标体系及权重确定方法,采用TOPSIS法对3种不同水源4-9月的灌溉适宜性进行综合评价。平罗县黄河水与排水4-9月的贴近程度值皆大于0.31,均适宜灌溉。地下水4月的贴近程度值仅为0.241 2,不适宜灌溉,但地下水5-8月的贴近程度值皆大于0.31,适宜灌溉,与宁夏银北灌区实际情况相符。构建的评价指标体系和引入的组合权重确定方法 （群体决策熵优化-CRITIC算法）适用于干旱半干旱区的灌溉水源适宜性评价。     

农田除涝排水技术研究综述

从农田涝灾风险评估、农田除涝排水工程技术、农田除涝排水管理3个方面入手,综述了近年来国内外取得的相关研究成果,并对农田除涝排水技术研究的未来发展进行了展望.明确指出未来的重点方向是：研究变化环境下的农田涝灾演变规律,构建人工-自然复杂条件下的农田涝灾预测评估技术与方法;研究满足作物产量需求和环境保护要求的农田涝灾综合控制标准,提升传统农田除涝治理技术水平与管理模式,探讨现代化除涝技术与传统除涝技术相结合的技术体系;重视农田排水资源的高效利用,研究适宜不同类型区的节水灌溉与控制排水相结合、灌溉排水与沟塘湿地调蓄净化相结合、排水资源循环灌溉再利用与除涝抗旱相结合的农田排水管理模式.     

灌区排水再利用研究进展

灌区排水再利用研究及其应用不仅对保障未来我国粮食安全和水安全有积极作用,而且对提高农田水肥资源利用效率、保护水环境等都具有十分重要的意义。总结了国内外灌区排水再利用研究基础理论和关键技术,包括排水再利用基础理论研究、常见的排水再利用工程运行模式和减轻排水灌溉利用负面效应的管理措施。指出我国灌区排水再利用具有较大潜力,排水再利用的节水减污效果明显,目前关于排水中氮磷等营养成分的研究成果较多,对盐分及其他组分的研究相对较少,再利用的工程运行模式与灌溉管理措施是影响排水再利用效应的关键因素,排水水质和水量变化规律、最佳再利用模式和灌溉管理措施的选择、再利用的生态环境效应评价与风险分析等是今后排水再利用研究的重要内容。     

农田排水与淡水交替灌溉对枣树生理特性及品质的影响

南疆地区农田灌溉洗盐和种稻改良致使排水过多,排水下泄对塔里木河以及地下水环境造成危害。故尝试利用农田排水在缺水时期作为补充水源对枣树进行灌溉,一方面可以提供作物所需水分,另一方面减少排水下泄。【目的】分析农田排水—淡水交替灌溉下枣树的生理特性和品质。【方法】采用农田排水(Farmland Drainage,FD)与淡水(Fresh Water,FW)交替灌溉(Alternative Irrigation,AI)的试验方法,设计了AI1(FD-FD-FW-FD)、AI2(FD-FDFW-FW)和AI3(FD-FW-FW-FD)3种交替灌溉次序,测定了不同时期农田排水与淡水交替灌溉后连续4 d的枣树光合速率、气孔导度,以及果实品质相关指标,并分析了枣树的水分利用效率。【结果】(1)连续2次用FD灌溉会显著降低枣树光合速率和气孔导度,随后交替灌溉1次或2次FW的枣树叶片气孔导度没有显著提升;(2)FD灌溉后连续2次用FW灌溉,枣树光合速率和气孔导度明显提高,再次FD,枣树气孔导度降低不明显;(3)不同交替灌溉处理的叶片水分利用效率的变异系数大小依次是CKAI3处理AI2处理AI1处理;(4)不同处理通过极值标准化法的红枣果实品质综合评价值的大小顺序是AI2处理CKAI3处理AI1处理。【结论】在利用FD进行枣树交替灌溉时,应减少连续的FD灌溉次数,使之间隔灌溉,在间隔期连续多于2次的FW灌溉的枣树生理特性较CK略有降低,但品质综合评价较CK有所提高。     

稻麦轮作高标准农田控制排水对排水与氮素输出削减效果模拟

稻麦轮作区高标准农田建设中,通过加深排水沟提高麦作期农田排水降渍能力的同时,加大稻作期农田排水输出,不仅降低了水资源利用效率,而且加重了接纳水体的污染。本文基于江苏省扬州市沿运灌区稻麦轮作农田排水水文水质过程的监测结果,利用田间水文模型（DRAINMOD）模拟了长序列气象条件下,灌区提高农田降渍能力对稻田排水、氮素流失及灌溉需求的负面影响以及控制排水措施的积极效果。结果表明,在节水灌溉模式下,研究区排水沟深度由现状的60cm加深至120cm,排水间距由120m加密至20m时,稻作期排水量与总氮（TN）输出负荷增加9.0%～22.2%、氨氮（NH3N）输出负荷增加4.0%～16.8%、灌溉用水量增加9.6%～23.4%。若结合田间管理要求,实施控制排水则可有效缓解提高农田降渍能力造成的负面影响;当排水沟深为120cm,间距为120～20m时,稻作期控制排水可使排水量和TN输出负荷减少19.3%～35.3%、NH3N输出负荷减少7.6%～27.2%、灌溉用水量减少22.9%～40.0%。由于控制排水降低了地下排水梯度,相较于传统排水,农沟从60cm加深至120cm时,地下排水平均占比降至50.7%,灌溉用水量相应减少。综上,稻麦轮作农田控制排水具有显著的节水减排作用,可有效降低高标准农田建设中提高降渍能力所产生的负面影响。研究成果可为稻麦轮作区高标准农田建设与水环境保护提供理论依据与技术支撑。     

高标准农田水利工程环境影响后评价指标体系研究

高标准农田是近年来我国新提出并大力倡导的现代农业发展模式,目前对高标准农田水利工程环境影响后评价,尚未形成一套合理适用的指标体系。运用AHP法和模糊综合评价法进行高标准农田水利工程环境影响后评价指标体系研究,选取水环境、土壤环境、生态系统、人居环境4方面作为准则层,提出氧平衡因素化学耗氧量(COD)、地下水埋深、排水设施完善程度等51项指标。     

基于生态适宜性评价的农用地限制因素及整治分区研究

开展农用地生态适宜性评价可厘清农用地生产和生态功能限制因素,有利于有针对性地分区开展整治并分类施策,进而提高区域农用地的可持续利用水平。以环渤海区域的黄骅市为例,构建“土壤资源—水资源”复合农田生态适宜性评价指标体系,运用单指标评价与分层次评价相结合的方法,识别农用地生态适宜性的限制因素及程度;综合评价结果,并按照改良技术措施一致性原则,划分农用地整治分区,对应提出改良措施。结果表明：研究区农用地化肥施用量、有机质含量、土壤含盐量生态适宜性较差,不适宜级分别达到87.47%、99.62%和25.34%;全域农用地地下水矿化度过高,东部地下水埋深浅,69.54%农用地灌溉保证率不足;此外,其他指标呈适宜状态;研究区农用地主要限制因素为：化肥施用量、有机质含量、土壤含盐量、地下水矿化度、地下水埋深及灌溉保证率;限制因素组合类型分为两类：“主导限制因素(重度)+次要限制因素(轻度)”的复合类型、仅有轻度限制因素的单一类型,二者占比分别为91.9%、8.1%;划分“土壤培肥区”“盐渍化土改良区”两类整治区,并有针对性地提出整治提升措施。为生态系统状况复杂的滨海区农用地改良和整治利用提供实践参考...     

以农田水位作为水稻灌排指标的研究进展

通过对水稻生长期稻田水分变化的定性分析以及现行水稻灌排调控指标的分析研究,认为水稻的旱、渍、涝与农田水位密切相关,水稻的灌溉排水问题就是农田水位的调控问题。提出了以农田水位作为水稻灌排调控指标的研究框架,设计了研究内容和技术路线,研究成果从理论上证明农田水位可以作为水稻灌排的调控指标,进而形成了水稻灌排的农田水位调控指标体系,丰富水稻高效灌排理论。     

黄土丘陵沟壑区耕地苹果种植适宜性评价研究

以地处黄土丘陵沟壑区的陕西省安塞县为例,通过野外调查和室内分析,在GIS支持下,利用土壤图、土地利用现状图和行政区划图叠置确定评价单元,结合层次分析、模糊评价等数学方法,从剖面组成、土壤管理、土壤性质、立地条件4个方面选取14项指标,对安塞县耕地苹果种植适宜性进行了定量评价分级,并研究了影响该区耕地苹果种植适宜性的主要指标。结果表明:高度适宜、适宜、勉强适宜和不适宜的面积分别为4 136.49,18 247.91,21 129.16,22 045.70hm2,分别占耕地总面积的6.31%,27.83%,32.23%和33.63%;通过层次分析组合权重看出,地貌类型、海拔、有机质、灌溉能力、全氮为影响该区耕地苹果种植适宜性最重要的指标。     

不同水管理模式下稻田对养殖肥水的净化效果研究

利用配有相对独立的供、排水系统的测坑研究间歇灌排、间歇灌连续排、灌排平衡3种水管理方式下稻田对养殖肥水的净化效果。研究结果表明：①3种水管理方式下稻田对养殖肥水中养分均有显著的去除率,其中,对不同形态的氮而言,NH4^＋-N的去除率优于NO3^--N;对不同物质而言,对氮、磷的去除率优于CODMn;②对不同的水管理方式...     

膜下滴灌暗管排水规律及土壤脱盐效果试验研究

为了探索膜下滴灌盐碱地在灌溉过程中暗管排水规律及土壤脱盐效率,设计了一种暗管排水模型试验装置系统来探究灌溉过程中暗管排水规律和排盐效果.试验通过控制灌水时间、灌水量、观测并记录暗管出水时间、排水流量、排水矿化度、土壤盐分剖面等指标,分析灌溉排水过程中暗管排水流速和排水矿化度特征以及各土层土壤脱盐效率.结果表明:经过3次灌水淋洗试验后,暗管排水流速最终趋于1.5~3.5 L/h稳定范围,排水矿化度稳定在20~40 g/L内;0~40 cm土层脱盐率高达85%,0~80 cm土层土壤脱盐率为80.5%,两暗管中间位置处脱盐率最小分别为57.96%,56.73%,69.29%,暗管上方脱盐率最大分别为71.73%,73.34%,84.26%,暗管排盐量占0~80 cm土层总盐分含量的28.9%,其余盐分被淋洗到了80 cm土层以下.     

基于熵权TOPSIS模型评价不同施氮水平下水稻灌排模式

为了选取实现高效、节水、控污3个目标的水稻灌排模式,以农田水位为调控指标,在3个施氮水平下设置了不同的灌排模式,研究水稻在不同模式下的产量及其构成因素,利用基于熵权法的TOPSIS模型对这些灌排模式进行评价.结果表明:分蘖期旱涝交替胁迫对水稻的产量、控污指标的抑制作用最明显;乳熟期旱涝交替胁迫的处理对节水指标的负面影响最大.在旱涝交替胁迫下氮肥施用量低时,对水稻发育有较明显的抑制作用;高氮肥施用量处理的水稻产量并没有显著增长,高氮肥处理氮素的淋溶量比低氮肥处理高.利用TOPSIS模型得到施氮量300 kg/hm²下的控制灌排模式的相对贴合度为0.694 5.分蘖期旱涝交替不仅对于水稻的生长发育的不利影响最大,其控污效果也最差.通过模型计算,最优的灌排方案是施氮水平为300 kg/hm²的控制灌排模式.     

水田灌排一体化系统的开发与应用

分析国内外农业灌溉和排水领域发展的研究现状和目前常见的灌排装置的特点,针对中国灌溉排水研究领域对节水灌溉、控制排水设施的迫切需求,提出了水田灌排一体化系统的设计方案.该系统能根据农作物不同时期对水位的需求,充分利用灌溉和降雨的水量,较为精确地控制水田的灌溉和排水水位,解决了原有灌排设备无法同时实现灌溉和排水自动控制的难题.实际应用结果表明,水田灌排一体化系统试验区和对照区相比,降雨量增加利用150 mm,降雨利用率提高21%,减少灌水量21%;水稻亩产量增加4.3%;提高肥料的利用效率,减少农业面源污染.该系统结构简单、操作方便,具有可观的经济、生态效益和广阔的应用前景.     

关于新疆叶尔羌河灌区排水问题的认识

以叶尔羌河灌区为对象, 讨论了内陆干旱区绿洲灌区排水的条件和特点。对内陆干旱区排水的重要特点即旱排与生物排水作出估计, 提出努力实现“水盐平衡”是排水的目标, 在进行排水规划同时也应作出排盐规划     

石羊河流域井灌区土壤水分深层渗漏研究

基于土壤水分亏缺、总有效水分和实际有效水分的概念,建立土壤水分水量平衡模型,通过计算作物根系层的深层渗漏量,来反映土壤水与地下水之间量的相互转化关系。研究结果表明,研究期间的总深层渗漏量为9 4.1 9 mm,占研究期间总灌水量和降雨量的2 0.1%,这部分水量通过根系层补给下层土壤,最终补给地下水。     

生态沟-湿地系统对稻田排水中氮素的去除效果

为研究灌排调控下生态沟-湿地系统对稻田排水中氮素的原位削减效果,探讨低碳氮比对于系统氮素去除效果的影响.依据大田试验观测资料,分析了控制灌排模式下生态沟-湿地系统水体中氮素质量浓度变化规律和碳氮比分布特征.结果表明,控制灌排模式下生态沟-湿地系统对稻田排水中氮素去除效果显著,施肥后排水中TN,NH4＋-N和NO3--N质量浓度出现峰值,在农沟拦蓄后质量浓度大幅下降,氮素平均去除率分别为63.9%,67.8%和83.2%.进入湿地再次净化后,氮素质量浓度进一步降低,平均去除率分别为47.7%,44.3%和82.0%.控制灌排模式下系统水体中有机质对水环境影响较小,水体碳氮比水平总体偏低.控制灌排模式下生态沟-湿地系统很好地实现了对氮素的原位削减,低碳氮比对于系统氮素去除效果的影响不大.     

基于DRAINMOD模型的不同灌排模式稻田水氮运移模拟

[目的]研究不同灌排模式稻田水氮动态变化,为南方稻作区节水减排提供科学依据.[方法]基于实测的田间灌排水量及氮素变化数据,采用Morris方法检测DRAINMOD模型水氮运移相关参数的灵敏度,并利用DRAINMOD模型对传统灌排模式和控制灌排模式下稻田水氮动态进行模拟.[结果]20～40 cm 土层侧向饱和导水率对稻田...