宁夏红寺堡扬黄灌区种植结构优化调整研究

宁夏红寺堡灌区是我国最大的生态移民扶贫开发区,现状农业种植结构不尽合理,粮食作物:经济作物:饲料作物的比例为53.6:40.4:6,粮食作物种植比例偏大,导致农业灌溉耗水量大,水分生产效益不高.针对红寺堡灌区水资源紧缺现状,以生态效益、经济效益和社会效益为指标,运用单目标线性规划模型,计算灌区主要作物优化种植比例.结果表明:2012年红寺堡灌区适宜的粮食作物:经济作物:饲料作物比例为39.9:50.7:9.4,农业最大经济效益可达81 126.12万元,人均收入为3841.2元.     

和田地区中型灌区种植结构优化调整浅析

和田地区中型灌区是我国当前最大的生态化扶贫移民灌区,现状作物种植结构中粮食作物种植比例过大,耗水量大且水生产效益低下,灌区生态效益、经济与社会效益均较难实现,作物种植结构有待进一步调整优化。从和田地区中型灌区作物种植结构基本情况出发,运用线性规划方法确定了种植结构优化的决策变量、目标函数及约束条件,并根据目标函数和约束条件分别确定了各类作物种植面积大小,为灌区作物种植结构优化调整提供了科学依据。总之,优化调整后,粮食作物的种植面积有所减少,而附加值大且节水的经济作物种植面积大大增加,经济效益、社会效益和生态效益显著提升。     

红寺堡扬黄灌区冬灌结束

1999年 11月 2 1日 ,红寺堡扬水筹建处冬灌工作圆满结束 ,实现了扶贫扬黄工程“边建设、边发挥效益”的工作目标 .红寺堡扬水工程是宁夏跨世纪扶贫攻坚的重点工程 ,是山区回汉群众脱贫致富的希望工程 .目前 ,扬黄新灌区正值开发建设阶段 ,工程也处于边试水边灌溉期间 ,施工及安装调试工作尚未全部结束 .自 1999年 10月 16日上水至今 ,扬水站经安全运行 36 d,机组累计运行 3918h,共引水 12 42 .12万 m3,配水 1196 .41万 m3,灌溉土地约 0 .43万 hm2 ,搬迁移民 3.7万人 ,为来年灌区的开发建设和农业生产奠定了坚实的基础 .红寺堡扬黄灌区冬灌结…     

宁夏红寺堡扬黄灌区农业灌溉用水分析

通过对宁夏红寺堡扬黄灌区灌溉面积变化、用水水平、水量调配分析得出：2012年灌溉面积4．22万hm2．超出调概面积14．5％,粮食、经济作物、林草、其他作物灌溉比为5．1：2．7：1．3：0．9,2010－2012灌溉比例基本保持稳定．玉米在各干渠种植面积较大;2010－2012年灌溉用水5713m3／hm2,与设计灌溉定额基本一致,灌溉需水量随着灌溉面积的增加呈现线性增加,各泵站单位灌溉面积用水量差异显著（Sig〈0．05）;7月份灌溉引、用水量占比例最大,分别为24．8％～26．6％、25．3％-26．6％,冬灌引、用水量比例最小,分别为4．1％一6．0％、3．8％～5．7％。典型于渠在灌溉期内存在超出设计流量运行时段,对干渠用水安全造成隐患;红寺堡扬黄灌区存在总体规模超出设计规模、种植结构单一、管理自动化程度低、泵站实际提水量超出或低于设计提水量等问题。     

灌区多目标种植结构优化模型研究

建立了以扶余灌区经济效益、节水效益和生态效益为目标的作物种植结构优化模型,提出了灌区种植结构的不同调整方案。模型建立后,采用模糊折中规划方法将多目标函数转化成单目标函数,运用MATLAB软件进行求解。结果表明,该灌区在优先考虑灌溉成本兼顾其他目标时,旱田与水田的种植面积比例为1.53∶1,旱田全部种植玉米;优先考虑节水效益兼顾其他目标时,灌区全部种植玉米;优先考虑生态效益兼顾其他目标时,旱田与水田的种植面积比例为1.48∶1,玉米与大豆的种植面积比例为0.99∶1。     

红寺堡扬水灌区新庄集供水系统不同灌溉目标下的需水量分析

红寺堡扬水灌区灌溉面积已由原设计的55万亩发展到90万亩,远远超出扬水工程现有的供水能力,已难以满足宁夏中部干旱带脱贫攻坚项目区对水资源配置的要求,也使得新庄集灌溉系统供用水矛盾尤为突出。文章以新庄集支干灌区作为供需水量分析范围,依据灌溉设计标准、现状和规划灌溉面积、灌溉定额与灌溉制度、灌溉水利用系数等指标,按照维持现状灌溉系统非充分灌溉、规划年实际充分灌溉、实施规模化高效节水灌溉总体方案目标、实施自治区水利发展"十三五"规划目标四种情况,分别预测了灌区灌溉用水量并提出保证供水的措施,为整个红寺堡扬水工程的改造和部门决策提供技术支撑。     

江淮丘陵塘坝灌区作物种植结构优化调整模型

鉴于江淮丘陵塘坝灌区作物种植结构优化调整问题的复杂性与重要性,依托肥东八斗灌溉试验站试验成果,通过塘坝灌区降雨径流模拟,进行农田灌溉水量平衡分析,构建了塘坝灌区多目标多变量作物种植结构优化调整模型,并运用加速遗传算法进行模型求解,优化确定了研究区现状 9. 32万 m3 /km2 塘坝容量下合理的作物种植比例,具体为: 就午季作物水稻而言,降雨频率为 P≥90% 时,适宜种植比例为 0. 11; 降雨频率为 75% ≤P ＜ 90% 时,适宜种植比例为 0. 21; 降雨频率为 50% ≤P ＜75% 时,适宜种植比例为 0. 36; 降雨频率为 20%≤P ＜50%时,适宜种植比例为 0. 54; 降雨频率为 P ＜20% 时,适宜种植比例为 0. 65。研究成果可为江淮丘陵塘坝灌区种植结构调整与灌溉制度的制定提供科技支撑,具有重要的实际指导意义和推广应用价值。     

水足迹视角下西北旱区种植结构协同调整

以西北旱区为例，采用水足迹模型，分析主要农作物的耗水特点，并以水资源消耗量最小、生态安全和经济 效益最大化为目标，构建以耕地资源、水资源和食物安全为约束条件的多目标规划模型对种植结构进行优化。结 果表明：2000—2020 年西北旱区主要作物产量增长 2.41 倍，种植面积增长 1.24 倍，粮食作物和经济作物的种植比 例由 2:1 向 1:1 转变，种植结构由专一化向多样化发展；作物生产水足迹总量从 838.70 亿 m3增至 1109.05 亿 m3， 其中蓝水足迹占比高达 79.09?%，农业生产面临着巨大的水资源压力；调整作物种植结构，适当将蔬菜、薯类和豆 类的种植面积提高 140.593 万?hm2、1.863 万?hm2和 0.340 万?hm2，水资源消耗量可减少 107.25 亿 m3，生态效益可提高 27.47 亿元，经济效益可提高 470.74 亿元。研究结果对促进西北旱区农业结构优化调整和水资源可持续利用具 有重要的参考价值。     

考虑种植风险条件下作物灌溉面积的优化研究

以夹马口灌区为例,在考虑灌区现状、水源情况、社会经济状况、灌溉面积等条件下,以灌区经济效益最大化为目标构建了灌区灌溉供水量在作物之间优化配置的数学模型,在模型中引入了经济价值较高作物种植比例过大的风险系数。运用内点法获得障碍函数,利用坐标轮换法求得灌溉面积优化结果,相应的灌溉效益较近5 a种植面积平均值的效益增加了9.4%,且优化结果与实际情况相吻合。     

基于需水过程线的多级泵站扬水灌区供需水量优化调度

为了改善红寺堡扬水系统供需水量在时间维度上存在的不协调问题,以需水过程线和泵站设计流量线为比较对象,构建扬水系统内泵站供需水流量优化调节模型,分析不同时段的灌溉面积、高效节水面积比重和灌溉定额等因素引起的需水流量与泵站设计流量关系。基于需水过程线多级泵站扬水灌区供需水量优化调度模型包括流量平衡模型、需水过程线模型和流量调节模型,对红寺堡扬水灌区4种工况进行模拟。结果表明：在高效节水面积占比为60%时,随着灌溉面积从6.02×10⁴ hm²增加到6.77×10⁴ hm²,红三泵站控制灌域内调蓄水量从1.47×10⁶ m³增加到8.49×10⁶ m³,其他3座泵站调蓄规模保持不变;在高效节水面积占比为80%时,红一泵站和红三泵站不调蓄,红四泵站和红五泵站的调蓄规模分别为3.08×10⁶ m³和0.47×10⁶ m³。此模型构建与应...     

水城观音岩水库水资源分析与研究

水城观音岩水库工程建设任务主要以工业供水、灌溉及人畜饮水为主,兼顾发电,属于Ⅲ等中型多年调节水库。供水区需水预测结果表明,P=97%工业需水量为1 902.6×104m3,P=80%农业灌溉多年平均需水量为553.3×104m3,P=95%人畜需水量为153.4×104m3,总需水量为2 609.3×104m3。观音岩水库其经济指标较为优越,具有良好的水资源开发利用条件。     

供需双侧调控下水稻灌区水-能源-粮食系统耦合协调评价与优化研究

对于水资源主要消耗用户和粮食重要生产基地的大型灌区,进行供需双侧调控是缓解灌区水资源供需矛盾、提高区域高质量可持续发展的重要途径之一。为了揭示灌区水-能源-粮食复杂的协调关系,针对性地开展系统优化调控。首先基于系统评价理论构建大型灌区水-能源-粮食系统耦合协调度评价模型,再基于灌区水资源系统模拟模型,以灌区水-能源-粮食耦合协调度最大为目标,以灌区主要作物水稻种植比例、水库分级分期旱限水位、水稻需水关键期限制供水比例作为优化调控变量,结合加速遗传算法,开展基于水资源供需双侧优化调控的灌区水-能源-粮食系统耦合协调评价与优化调控研究。杭埠河灌区应用结果显示:优化调控确定的灌区水稻种植比例、水库分级分期旱限水位、水稻需水关键期限供比例,相较于灌区运行现状能提高水-能源-粮食系统耦合协调水平,双季稻种植面积一定程度恢复使粮食产量明显提高,优化的水库旱限水位及水稻需水关键期水库限供比例,可在提升灌区干旱年份水资源利用效率的同时,较好地降低粮食作物因旱减产损失。可见,开展灌区供需双侧优化调控能显著提高灌区水-能源-粮食系统耦合协调性和适配性,可为提高水资源利用效率、布局主要粮食作物生产以及落实灌区水利高质量发展实施途径提供参考。     

新疆山区水库参与调度后平原水库废弃可行性分析

新疆山区水库参与调度后部分平原水库可不再承担原有任务,使平原水库废弃成为可能。以玛纳斯河灌区夹河子水库为例,对比分析夹河子水库废弃前后灌区种植业与水库群联合调度方案的变化,确定平原水库废弃的可行性及对灌区种植业与水库群联合调度等的影响。结果表明:夹河子水库废弃可以降低水库群年蒸发(980.9万~1 884.0万m³)与渗漏(135.7万~878.2万m³)损失;丰水年与平水年增加水库群弃水量(分别增加3 474.4万,1 360.1万m³),枯水年减少弃水量(2 140.1万m³);显著提高灌区种植业产值(30.8%~43.9%)与种植面积(17.4%~29.9%)。故山区水库参与调度后夹河子水库废弃可行,而新疆其他类似地区也可以有选择地废弃部分水深浅、库容小、安全状态差的平原水库。     

膜下渗灌技术在新疆金沟河流域的应用

农业节水是实现新疆水资源可持续利用的必由之路。分析了膜下渗灌技术在棉花生产的应用情况,详细讨论了新疆金沟河灌区膜下渗灌技术的特点及优势,并进一步分析了种植成本与灌溉效益。结果表明：膜下渗灌比“小白龙”常压膜下滴灌、加压滴灌和常规小畦沟灌每公顷分别增收6079．5元、4964．5元、8330．4元。项目投资回收期为2．1年。以上指标较常规灌溉具有显著优势,可在干旱灌区进行大面积推广应用。     

滇中受水区农业节水潜力估算与分析

为了最大力度地发挥滇中受水区农业节水潜力,实现农业可持续发展,拟对滇中受水区农业节水潜力进行估算分析。以2017年为现状基准年,2030年为规划水平年,基于滇中地区气象站、实地调研等数据资料,拟定5个节水发展情景,利用水利部推荐的农业节水潜力计算方法计算各情景下的农业节水潜力,并进行区域粮食安全与节水投资效益分析。结果表明:滇中受水区在规划水平年2030年灌溉水利用系数平均水平达到0.69,节水灌溉率达80%,高效节水灌溉率达30%;在现状年基础上,根据各受水小区实际种植结构,将水稻种植面积在-10%～3%的范围内调整时,在保障区域粮食安全的基础上,可实现18 782万m³的农业节水目标。     

基于AquaGIS模型的盈科灌区制种玉米农业用水效率分析

盈科灌区是黑河流域中游绿洲典型灌区之一,该灌区农业用水效率较低,农业用水矛盾十分突出。制种玉米是灌区主要种植作物,研究制种玉米的优化灌溉制度对实现该区域农业用水可持续发展具有十分重要的意义。利用分布式作物模型AquaGIS模型,基于盈科灌区土壤质地的空间变异性对该灌区制种玉米灌溉制度进行了优化,提出了适合灌区实际配水情况的最佳灌溉制度。通过灌溉制度优化,灌区制种玉米蒸散发量减少36~53mm,水分生产率WPET增加5%左右,灌溉水生产率WPI增加25%~48%,极大地提高了灌区农业用水效率。同时,对该灌区不同水文年灌溉制度进行优化,综合对比灌区制种玉米WPET、WPI和产量,其中丰水年灌溉3次、平水年灌溉4次、枯水年灌溉5次可以实现农业用水效率最高,为灌区高效节水灌溉提供理论指导。     

北方干旱内陆河灌区节水农业综合技术模式研究与示范

根据21世纪北方干旱内陆河灌区农业高效用水的发展趋势,开展了北方干旱内陆河灌区节水农业综合技术集成与示范,探索该类型区农业高效用水技术及发展模式。通过组装、集成近几年来研究开发的适应于干旱内陆河灌区农业高效用水的新技术,提出流域水资源合理配置与优化调度方案、抗冻胀防渗渠道的结构设计、田间节水灌溉技术及相应的灌区管理技术,形成干旱内陆河灌区农业高效用水综合技术模式。     

渭河关中段生态基流保障对灌区的影响及补偿研究

针对枯水期河道生态基流保障造成的农业灌溉用水短缺问题,研究其对灌区的影响及生态补偿量,以推动基流保障工作的持续开展和日益完善。定性分析灌溉用水短缺可能产生的影响,明确不同方案引起的灌区灌溉缺水量,并应用水分生产函数模型估算造成的农作物减产损失,进而确定对灌区的生态补偿量。以渭河关中段为例,对3种基流保障方案造成的灌区灌溉用水短缺问题进行分析计算。结果表明:3种基流保障方案对宝鸡峡塬上、塬下灌区及交口抽渭灌区冬小麦的生态总补偿量分别为2800.30×10~4元、32392.58×10~4元、98817.98×10~4元。     

基于Nerlove方法的塔里木河流域农业水资源配置模型

收集2006-2017年塔里木河流域5地州的3种主要农作物价格和种植面积数据,运用Nerlove模型预测未来小麦、玉米和棉花的种植面积,并将预测值作为输入数据引入到水资源配置中,以区域农业用水经济收益最大为目标,考虑可用水量、最大最小灌溉用水需求等约束,构建农业水资源优化配置模型.结果表明:Nerlove模型可以很好地...