砂姜黑土区多目标农田排水系统优化布置研究

砂姜黑土区受其土质以及降雨特点的影响,涝渍与干旱灾害交替出现,以往单一的排水系统设计标准难以满足除涝抗旱以及环境保护等多重目标。本文利用田间水文模型-DRAINMOD,以淮北平原砂姜黑土区为例,模拟分析了不同排水系统布置方案对提高作物产量以及减少农田排水对环境的不利影响等因素。结果表明,在综合考虑作物产量、经济效益、环境保护以及节约耕地等多重目标下,研究区农田排水系统宜采用暗管浅密布置的方案,推荐排水暗管布置间距在18~30m之间,埋深以不超过1.2m为宜;仅在农沟一级采用暗管代替排水明沟可节约耕地10%以上。本研究成果可为当地排水系统改建、新建工程提供科学依据。     

半湿润灌区控制排水条件下降雨洗盐计算模型研究

通过控制排水措施适当提高地下水位,可以增加半湿润灌区作物对浅层地下水的利用量,缓解灌溉水量的不足。然而,灌区地下水的含盐量一般较高,对盐分在作物根区的过分累积,所需淋洗水量很难得到保证。考虑到半湿润灌区具有一定量的降雨,可能对土壤盐分产生淋洗作用,建立了一个控制排水条件下降雨洗盐计算模型,并以某半湿润灌区盐碱地改良区为例,利用田间水文模型DRAINMOD预测出多年(1951—2005)田间水量平衡逐日变化过程,连续计算控制排水以及不同补充灌溉条件下根层土壤盐分多年的动态过程。结果显示,当地下水控制埋深为1.2 m时,在无灌溉条件下,研究区降雨虽能起到一定的淋洗作用,但根区盐分会随着时间的推移逐渐累积。当补充灌溉量在150 mm以上时,研究区降雨能够有效控制土壤盐分,使根区土壤在多年条件下达到良性的水盐平衡。所以,在与研究区类似的半湿润地区,通过控制排水措施合理调控地下水埋深,并充分利用天然降雨的淋洗功能,不仅可以维持灌区良性的水盐平衡,而且可以提高水资源利用效率。     

灌区稻田控制排水对排水量及盐分影响的试验研究

宁夏银南灌区每年从黄河引水约16亿m3,其中超过一半的水量以排水形式退回黄河或湖泊湿地。监测数据显示目前排水的含盐量较低,排水过量现象严重,不仅导致了水资源的浪费,而且加剧了黄河及湖泊湿地的污染。造成这种现象的主要原因之一是现有灌区排水系统能力过剩。本文介绍了在该灌区水稻田进行的一项控制排水试验,研究了在生长期内抬高排水沟出口对田间排水和盐分变化的影响。试验结果表明,将深度为1m的排水农沟控制到60cm时,生长期内农沟地下排水量减少了50%左右。排水量减少后,田间地下水含盐量增长幅度仅为3.7%,远远低于影响作物生长的临界含盐量。因此,控制排水措施具有节约灌溉用水和减少农业非点源污染的重要意义。     

精准滴灌农田排水过程数值模拟

因精准滴灌农田土壤水分运动、再分布和时空稳定性有别于传统地面灌溉农田,造成排水过程和排水量也不相同,为了准确模拟精准滴灌农田排水过程,在监测土壤墒情指导滴灌灌溉条件下,根据农田土壤水分的分布特征,利用有限差分法建立基于Richards方程的精准滴灌农田排水过程系统模型,并通过滴灌农田排水过程田间观测,对系统模型进行识别验证。结果表明:在灌溉周期内,农田各点潜水水位随时间逐渐趋于稳定,潜水水位模拟值与实测值的绝对误差在-13～21 mm范围内,潜水水位模拟值与实测值吻合效果较好;在降雨后农田排水过程的模拟中,NO101、NO501和NO505观测孔潜水水位模拟值与实测值的绝对误差分别为-27～47 mm、-27～-76 mm和-27～-79 mm,潜水水位模拟值与实测值在时间和空间上变化趋势一致,两者差异较小,吻合较好;系统模型能较为真实地反映精准滴灌农田的排水过程,可为大面积应用滴灌技术的现代灌区排水系统规划设计和改造以及灌排信息化管理提供参考依据。     

灌溉制度对作物产量的调控作用

农作物的灌溉制度是为满足作物生长需要且又获得一定产量而制定的适时、适量的灌水方案。合理的灌溉制度是指导农田灌溉的重要依据．也是制定水利规划、设计灌溉工程以及编制灌区用水计划的基本资料。灌溉制度是与提高农作物单位耗水的产出密切相关的．因此．通过制定合理的灌溉制度作物不但可获得相当高的产量．而且可节省一定量的水资源。粗略估算，如果亩灌水能减少一次．河北省的冬小麦就可以减少水资源消耗15亿m^3左右。     

基于水环境保护的农田排水研究新进展

本文从控制排水、灌溉-排水-湿地系统、排水再利用、农田非点源污染控制四个方面总结了国内外在减缓农田水环境污染方面的农田排水研究新进展,介绍了控制排水等各项研究的技术方法、减轻化学物质流失的效果及影响因素,提出控制水位对农田化学物质流失的影响及对提高农田水分利用效率的作用、适应于农田排水的人工湿地系统及处理效果、排水再利用的灌溉模式及相应的控制结构形式、农田非点源污染的综合调控措施等应成为今后减少农田排水对水环境产生负面影响的主要研究内容。     

基于水环境保护的农田排水研究新进展

从控制排水、灌溉-排水-湿地系统、排水再利用、农田非点源污染控制四个方面总结了国内外在减缓农田水环境污染方面的农田排水研究新进展,介绍了控制排水等各项研究的技术方法、减轻化学物质流失的效果及影响因素,提出控制水位对农田化学物质流失的影响及对提高农田水分利用效率的作用、适应于农田排水的人工湿地系统、排水再利用的灌溉模式及相应的控制结构形式、农田非点源污染的综合调控措施等应成为今后减少农田排水对水环境产生负面影响的主要研究内容。     

双层暗管排水布置方式对农田水氮运移的影响及模拟

南方平原河网地区农田地下水位高、排水速度慢,氮素易随地表排水流失。为了有效减少农田氮素流失,控制农业面源污染,进行了麦秸秆和沸石组合外包材料条件下的双层暗管布置方式排水试验,并做了数值模拟。试验结果表明,双层暗管布置方式明显增加了排水流量,试验时间内排水总量比单层暗管布置方式多33.9%;氮素流失量上有所减少,其中硝态氮流失量减少了13.6%,氨氮流失量变化不大;数值模拟值与实测值吻合较好。研究成果说明双层暗管排水方式结合外包材料对农业面源污染的控制有一定的作用和实际应用价值。更多还原     

节水灌溉与控制排水理论及其农田生态效应研究

针对我国灌溉排水研究领域对节水灌溉、控制排水及其农田生态效应研究的迫切需要,在分析节水灌溉理论、控制排水理论及灌溉排水的农田生态效应等方面的研究态势及存在的科学问题,提出了今后的几个重点研究问题及其预期的创新性成果。     

在宁夏银南灌区实施控制排水的设想

根据宁夏银南灌区目前灌溉排水的现状,论证在该灌区实施控制排水的必要性和可行性,并且提出了在银南灌区如何实施控制排水的方法和步骤。     

淮北平原区干沟控制排水技术及效应

针对目前该地区水资源开发利用、农田水利工程发展现状及存在问题,利用两处总面积218km2的控制排水原型试验区,采用现场观测和理论模拟分析相结合的研究方法,系统地研究了干沟控制排水对农田排水、地下水动态的影响及对降雨径流、地下水资源的调控作用等关键技术问题。结果表明该项技术具有调控地下水位、增加作物对地下水的利用、调节水资源时空分配等作用,基本上不影响干沟的农田排水,是目前淮北地区农田水利发展的方向性措施。成果已在安徽淮北平原区得到较广泛的推广应用,取得了良好的社会经济效益和生态环境效益,对类似地区的控制排水工程建设和农田水资源的调控有参考价值。     

灌排一体化工程对地下水埋深及作物生长影响的研究综述

灌排一体化工程是提高农业水肥利用效率、减小旱涝灾害影响、提高作物产量的重要方式之一,近年来人们逐渐认识到灌溉与排水是紧密相连的两部分,对于农田灌溉排水工程的研究与相关建设也在不断增加。灌排系统从早期提高排水效率,到注重环境影响,逐渐发展为节水灌溉与新型排水技术相结合的灌排一体化工程。灌排一体化工程通过控制灌溉与排水过程,会对土壤含水率和地下水位、地下水矿化度产生一定的影响,改变作物根系土壤水分条件,从而影响作物的水分吸收和生理生长过程,合理的灌排工程可以促进作物的生长,提高产量。我国南北方灌排系统功能存在一定差异,南方以除涝防渗为主,北方则以提高抗旱能力、治理土壤盐渍化为主。同时,我国灌排系统还存在前期投入成本高、运行维护管理不完善、系统操作技术难度高等问题急需解决。未来,灌排一体化工程应朝着管网化、信息化和自动化方向发展,进一步提高田间水肥利用效率,实现灌排现代化。     

田面平整精度对畦灌性能和作物产量影响的试验研究

采用田面平整精度Sd作为定量指标评价土地平整程度，根据不同田面平整精度处理得到的作物畦灌试验资料，确定畦田平整精度对灌溉效率、灌水均匀度、用水效率和作物产量的影响。结果表明畦灌系统性能和作物产量随田面平整状况的改善而明显提高。为达到改进畦田灌水质量、节水增产的目的，Sd值以不大于2cm最佳，为此需采用激光控制下的土地精细平整技术实现这个地面平整标准。     

黄河三角洲暗管排水系统排水效果模拟研究

我国黄河三角洲地区地势平坦,地下水埋深浅、含盐量高,夏季降雨集中,农业生产受到土壤盐渍化与涝渍灾害的威胁.因此排水系统建设是保证粮棉生产的一个重要条件.由于现行的排水设计规范依据的是农田水分调节的平均情况,忽略了水文过程的随机性与地区水文要素的特点.本文使用田间水文模型DRAINMOD模拟研究了黄河三角洲地区暗管排水系统布置的排水效果.模拟结果显示:在有效控制土壤盐分的前提下,采用“浅密型”暗管布置能够更好地调控农田水分,保证作物的正常生长;该布置能够显著减少地下排水输出,增蓄雨季淡水,有利于三角洲地区农业非点源污染控制及生态环境保护.“浅密型”暗管布置在防涝排渍以及防止海水入侵方面均优于当地现有的深沟型明排系统.本研究成果可为黄河三角洲地区农业生产发展与生态环境保护提供技术支撑.     

以气孔导度为显参的遥感光合水分胁迫作物产量模型研究

本文给出利用遥感信息和作物生理参数研究遥感—光合水分胁迫作物产量模型的概念，建立以作物气孔导度为显参的遥感—光合水分胁迫作物产量模型；对模型的参数给出求解公式，最后进行华北平原典型区的遥感—光合水分胁迫作物产量模型的作物产量填图，并于已有模型的应用结果比较，发现本文发展的模型有可比的精度     

流域输沙模数与流域面积关系研究

提出至今所有流域泥沙输移比与流域面积关系其实质都是流域输沙模数与流域面积的关系。前人的流域输沙模数与流域面积关系的研究结论认为一般都是呈现反比关系,黄河中游流域输沙模数与流域面积不是这样的关系,这是一个特例。本文通过三个不同层面,即长江干流、黄河干流,长江上游、黄河中游主要支流及任意流域的流域输沙模数与流域面积关系的分析研究,认为黄河中游流域输沙模数与流域面积不是反比关系,这不是特例。因为,长江上游无论是干流还是支流或任意流域的流域输沙模数与流域面积同样不存在一个规律的反比关系。流域输沙模数与流域面积的真正关系不是受控于流域面积的大小,而是取决于流域所在区域的地质构造单元的性质、地貌类型及土地利用的合理性等多个因素,其中最本质的是地貌类型、地质构造单元的活动性质及控制面积。本研究可以推进河流泥沙学科的发展、开拓环境学科的研究思路和有助于流域大型水库的泥沙淤积前景的科学预测;同时对流域尺度转换理论在地学中的正确应用的可能性也是有重要的启迪作用。