灌溉用水优化配置模型研究进展

概述了灌溉用水优化配置模型的研究进展,并分别从目标函数个数、时空尺度差异、作物种类、灌溉水源、模型个数、优化方法等角度进行了分类。通过分析各类灌溉用水优化配置模型的优缺点,指出了根据灌区水源情况联合调度地表水和地下水,并充分考虑灌区各因子的时空差异,建立多目标、多约束耦合模型,同时兼顾生态用水,是今后灌溉用水优化配置模型的研究重点。通过对灌溉用水优化配置模型的综述,旨为有效地缓解灌溉用水紧张的状况,实现灌区水资源的可持续发展提供决策支持。     

浅谈灌溉用水定额

实施灌溉用水总量控制和定额管理利部党组根据新时期要求，提出的建立、健全节水灌溉发展机制的新思路，是水资源合理配置、节约使用在灌溉用水管理上的具体体现，也是分配灌溉用水使用权的基本依据。     

地下水灌溉水质评价的对数型幂函数指数方法

为了科学合理、简便有效地评价灌溉水质,提出了一个灌溉水质评价的指数公式,并采用粒子群算法优化公式中的参数,得出优化后适用于多指标的灌溉水质评价公式.以新疆阿拉尔垦区、尉犁县和宁夏平罗县的水质资料为例进行验证.结果表明,该公式与综合危害系数法、模糊综合评价、突变理论的评价结果基本一致.新疆阿拉尔垦区和宁夏平罗的地下水适合农业灌溉,而尉犁县平原灌区浅层地下水不宜长期直接灌溉.灌溉水质评价公式具有简单便捷的优点,可以快速地得出灌溉水质评价结果,为灌溉水质评价提供了新的有效途径.     

黑龙江省灌溉用水效率指标体系空间格局研究

针对黑龙江省灌溉用水效率低下等问题,基于地统计学理论,对黑龙江省灌溉用水效率指标体系及其影响因素的空间分布特征进行研究。结果表明:从全方向上看,田间水利用效率受空间结构的影响最大,其空间正相关范围最大为145 km;灌溉水利用效率受空间结构的影响次之,空间正相关范围为124 km;渠系水利用效率受随机因素影响较大,空间正相关范围最小,为73 km。大庆、哈尔滨、绥化3地交界处,灌溉水利用效率、渠系水利用效率与田间水利用效率均出现高值,鸡西的鸡东县3个指标值均出现低值。自然因素对灌溉用水效率的影响小于人为因素,其中降水量与灌溉水利用效率、田间水利用效率呈现负相关。     

枣庄市降雨与灌溉用水量回归分析

采用七种线性和非线性函数对枣庄市降雨和灌溉用水进行了相关分析,并对模型参数进行了估值和检验,其分析计算成果对枣庄市生产实际具有一定的参考意义。     

用水户参与灌溉管理的影响分析

用水户参与灌溉管理是我国改革灌溉管理体制和机制的一种有效探索。用水户参与管理的前提是成立用水者协会，用水者协会具有法人地位。用水户参与灌溉管理对我国的灌溉管理和灌区运行产生了积极的影响，主要为四个方面：一是灌溉水利用率得到有效提高；二是田间工程建设与管理可真正得到实现；三是灌区良性运行机制的建立有了基础；四是用水户的主人翁意识大大增强。     

河南省主要农作物灌溉用水定额分析

针对河南省现状灌溉用水情况,在大量调研资料的基础上通过回归分析模型计算得出不同灌溉分区及全省平偏枯年份主要作物灌溉用水基准定额和调节系数,进而确定了不同灌溉条件下各作物的灌溉用水定额。结果为现阶段河南省农业灌溉实施"总量控制、定额管理"提供了决策指导。     

枣庄市降雨与灌溉用水量回归分析

采用七种线性和非线性函数对枣庄市降雨和灌溉用水进行了相关分析,并对模型参数进行了估值和检验,其分析计算成果对枣庄市生产实际具有一定的参考意义。     

基于模糊物元模型的地表水水质评价

为解决水质评价中评价指标众多,存在复杂性、模糊性和不确定性等问题,采用基于指标变换值的模糊物元模型对克孜河河流2012年的水质进行评价,并与传统的单因子评价法和灰色关联分析法评价结果进行对比.结果表明:模糊物元评价得出不同时期河流水质级别均为Ⅰ级;基于指标变换值的模糊物元得出的评价结果与灰色关联分析法是一致的,与单因子评价法的评价结果在5月8日的取样值略有不同;基于指标变换值的模糊物元模型应用在该河流水质评价中是合理可行的,且计算简便实用.     

灌溉用水需求预测方法初步研究

准确的分析预测灌溉用水需求及需水结构,对合理选择区域经济发展模式与发展速度至关重要。但由于问题本身的复杂性、影响因素的不确切性、特别是预测方法的局限性,使得目前需水预测误差较大。在剖析现有主要灌溉用水需求预测方法基础上,提出了需水预测模型应该考虑的基本原则及将时间序列分析的滑动平均模型、回归分析模型和人工神经网络模型有机结合构建的非线性自回归滑动平均的动态神经网络模型。     

水足迹视角下黑龙江省粮食生产用水分析

运用水足迹理论,计算黑龙江省各地区2007—2012年的粮食水足迹,分析其粮食作物用水情况。结果表明:黑龙江省粮食生产用水量巨大,粮食作物灌溉用水量存在逐年增加的趋势,用于粮食生产的灌溉用水量占黑龙江省水资源消耗量的绝大多数。黑龙江省各地区的粮食水足迹在空间分布上存在显著差异,大体上呈东北部高,西南部低的趋势;粮食蓝水足迹明显低于绿水足迹,粮食生产对绿水的依赖度较高。黑龙江省粮食水足迹整体上小于单产需水量,部分地区粮食作物生产过程中缺水现象严重。空间自相关分析显示,黑龙江省2007—2012年的粮食绿水足迹和蓝水足迹均存在相似值之间的空间聚集性。黑龙江省农垦总局的粮食产量较高,但粮食蓝水足迹比例较高,粮食生产比较依赖灌溉水资源,水资源消耗量较大。由于2009年粮食作物单位面积产量显著降低,使得2007—2012年被分成2007—2008年和2009—2012年2个不同的时期,粮食水足迹在2个时期均存在逐年降低的趋势,粮食生产的用水效率逐年升高。     

黑龙江省粮食水足迹时空分布规律与影响因素分析

为分析黑龙江省粮食水足迹的变化规律,根据水足迹理论,选取2008—2018年黑龙江省11个地区进行粮食水足迹评价,并对其时空分布规律及影响因素进行研究。结果表明:黑龙江省粮食蓝水足迹、绿水足迹的空间分布差异显著,呈现南北高、东西低的分布趋势。通过斯皮尔曼相关系数分析可知,东、西横向地区人口密度大,可用于粮食生产的灌溉水资源消耗少,粮食蓝水足迹较低;南、北部致力于农业生产,农业灌溉用水消耗较大,粮食蓝水足迹较高。南、北部降水储蓄率高,因而南、北部粮食绿水足迹较高;东、西部横向地区地势较为平坦,植被少,降水不易蓄积,所以东、西部绿水足迹相对较低。利用时间序列模型对黑龙江省粮食水足迹进行预测得出,2021—2025年黑龙江省粮食总水足迹平均值为2 050 m~3/t。本研究可为黑龙江省农业水资源的合理分配和利用提供参考。     

广利灌区总干渠水质及氮磷污染初步评价

【目的】针对灌区绿色发展面临严峻挑战和水环境不断恶化等问题,探究广利灌区总干渠水质及氮磷污染现状及其对灌区水环境的影响,进一步提出灌区水环境问题解决建议。【方法】于2019年6—12月,在灌区内总干渠中选取具有代表性的6个断面,进行了6次水质监测,测定水体中的总氮(TN)、总磷(TP)、COD_Cr和BOD₅等反映水质和氮磷污染的基本指标。采用适用于我国河流水质综合评价的综合水质标识指数法和富营养化评价的对数型幂函数普适指数公式对河流水质及富营养化情况进行评价。【结果】①广利灌区86%的水体水质能满足Ⅴ类农业水域功能区的用水要求,且综合水质标识指数随时间和空间变化显著,7月66.7%水体处于劣Ⅴ类水标准,在三号闸和补源进水口取样点出现了黑臭水体。②广利灌区水体富营养化严重,灌区内水体100%处于富营养状态,富营养化评价综合指数(EI)峰值出现在7月补源进水口处(80.5),且41.6%的水体处于重富营养化状态。③TN平均质量浓度为5.30 mg/L,为地表水Ⅴ类水标准的2.65倍,TP平均质量浓度为0.156 mg/L,氮、磷比为33.97∶1,适宜藻类生长。【结论】广利灌区总体水质可满足农业功能区用水要求,但富营养化水平较高,尤其是氮污染严重,灌区内的原生态土渠和水生植物使河流具有良好的自净能力,能发挥其生态功能作用。因此,建议加强灌区内入河水体的污染控制尤其是氮磷污染的监测;同时渠道衬砌要考虑生态环境、配比生态衬砌和原生态土渠、河道搭配水生植物,进而对河水中的氮磷等污染物进行吸附,以改善灌区水环境。     

灌溉水水质可变模糊分析

基于可变模糊集理论提出一种灌溉水水质评价可变模糊评价法,该方法集成理论的严谨性及操作的简捷性于一体,善于处理评价标准为区间的问题,是传统模糊评判理论的延伸。实例应用结果表明,该方法进行灌溉水水质评价结果可信度高,灵活性强,为多因素复杂评价问题提供了一条新途径。     

新疆吐鲁番市灌溉用水水质综合评价

随着干旱区盐碱化的不断加剧,农业灌溉用水的质量成为制约干旱区农业发展的一个重大问题。所以在对吐鲁番市灌溉用水,如渠水、泉水、机井水、坎儿井水的水质(pH值、电导率、八大离子)进行检测的基础上,用不同的分析方法对灌溉用水质量进行分析。得出的结论是:渠水水质普遍较好,对农作物基本没有影响;渠水下游、机井水及坎儿井水水质一般;胜金口的泉水及附近机井水水质较差,可能会使灌溉土壤中度盐化;春季煤窑沟下游各种灌溉用水均为重度盐碱水,极易加剧土壤盐碱化。     

黑龙江省半干旱地区水资源利用程度评价及节水灌溉模式优选

半干旱地区水资源利用程度及节水模式评价分析,对促进半干旱地区高效合理利用水资源与提高农业生产能力有着重要的意义.以黑龙江省西部半干旱地区甘南县为例,利用集对分析(SPA)模型分析现有水资源的开发利用状态以及适合该地区的节水灌溉模式,模型在水资源开发利用评价及多方案优选中得到较好的运用,计算结果显示,甘南地区水资源利用程度仍属于初级阶段,开发潜力大,结合优化的节水灌溉集成技术,为半干旱地区农业可持续发展提供有利条件.     

石羊河流域春小麦灌溉需水量时空分布研究

根据石羊河流域1960-2004年的气象资料,利用FAO的CROPWAT模型计算石羊河流域春小麦生育期多年平均蒸发蒸腾量、有效降水量和灌溉需水量;利用GIS建立流域空间和属性数据库,分析春小麦灌溉需水量空间分布规律。结果显示,春小麦蒸发蒸腾量、灌溉需水量空间分布趋势为从北往南逐渐降低,生育期降水量由北到南逐渐增大,其中春小麦多年平均蒸发蒸腾量为353.55~452.60 mm,生育期有效降水量为45.13~168.16 mm,雨养条件下石羊河流域春小麦产量减幅为27.90%~65.30%。因此,为保证春小麦产量需进行补充灌溉。利用CROPWAT模型计算,石羊河流域春小麦多年平均灌溉需水量为202.79~407.47 mm。     

基于灌溉需求指数的滇中地区烤烟需水量时空变化分析

基于云南省滇中地区4个国家气象站点逐日气象资料和烤烟不同生育期作物系数,根据FAO 56推荐的Penman-Monteith公式和单作物系数法,计算了滇中地区近58 a(1956—2013年)参考作物蒸发蒸腾量、烤烟净灌溉需水量及净灌溉需求指数,分析了滇中地区烤烟生育期净灌溉需水变异特征;利用GIS普通克里金法,对滇中地区烤烟需水量、净灌溉需水量和净灌溉需求指数进行空间分布分析;采用通径分析法研究灌溉需求指数变化成因。研究结果表明,滇中地区烤烟净灌溉需求指数随生育期变化逐渐减少,即伸根期、旺长期、成熟期;其中,净灌溉需求指数大于零的年数占54%,表明烤烟区在平水年条件下需人工灌溉补给;影响净灌溉需水量最主要的气象因子为降水量。     

概率神经网络在白洋淀水质评价中的应用

用概率神经网络的方法,以河北省白洋淀为研究对象,对其水质进行评价分析,并将其结果与灰色聚类方法和BP神经网络方法评价结果作比较.结果表明,用概率神经网络进行评价过程简单,计算用时少,评价避免了人为因素的干扰,结果更加准确并切合实际情况.提高了水质评价的准确性.     

再生水灌溉水质安全性分析与评价研究

对北京市主要污水处理厂出水的再生水常规(农田灌溉水质标准涉及的)水质指标、持久性有毒有机污染物进行了监测,结合国外再生水灌溉作物类型、发达国家的水质标准进行分析,得出北京市再生水的水质指标符合相关标准,持久性有毒有机污染物的毒性较小,风险极低。应制定与完善适合我国国情的再生水灌溉水质标准、再生水灌溉技术规范、再生水农业利用区划导则、再生水灌区环境影响评价规程、再生水灌区工程管理规范等标准规范,实现再生水安全利用。