基于SWAT的灌区分布式水文模型——Ⅱ.模型应用

以本文第Ⅰ部份提出的灌区分布式水文模型为工具,对典型灌区进行灌区小流域和区域尺度的水平衡模拟,定量分析了不同水管理措施对灌区小流域尺度水量平衡评价指标的影响,以及不同尺度间水量平衡评价指标的变化特点。结果表明：适当增加稻田最大蓄水深度可以减少出流水量损失,使更多的降雨和灌水转化为土壤水,满足水稻的蒸发蒸腾耗水;现状条件下适当减少渠道供水量不会导致水稻产量明显降低,但通过减少渠道灌溉水的投入,可以提高灌溉水分生产率;提高塘堰汇集回归水能力后,塘堰可供水量增加,此时减少渠道供水量不会导致水稻明显减产。输水、配水渠道水利用系数增减5％对灌区水量平衡评价指标没有显著的影响,说明企图通过提高渠系水利用系数来提高区域尺度灌溉水利用效率及节水的潜力有限。此外,灌溉水分生产率随尺度的增大而增加,证明尺度愈大对回归水的重复利用率愈高。     

漳河灌区水量分配和农业生产趋势研究

依据漳河灌区自开灌以来的实际运行资料,以水文气象条件相似为原则,划分了3个供水阶段,对每个阶段的水量分配、水源、作物种植面积、作物产量、农民支出、灌溉水分生产率的变化趋势以及影响作物产量和灌溉水分生产率增长的主要因素进行了比较。旨在总结灌区水稻高效节水和持续高产的先进经验,探索灌区进一步挖掘发展潜力、提高作物产量和灌溉水分生产率的有效途径。     

气候变化和灌溉方式对稻田需水量的影响

气候变化改变了水稻的耗水过程和灌溉需水。基于高邮灌区历史气象资料(1955—2013年),利用稻田水量平衡和MK检验方法,分析了不同灌溉模式下稻田耗水与灌溉需水量的变化。结果表明:高邮灌区水稻全生育期积温随时间序列显著增加,而降雨量略有减少,但趋势不明显;不同灌溉模式下水稻需水量ET_c和渗漏量均随时间序列缓慢增加;节水灌溉模式能有效降低稻田耗水量;节水灌溉稻田灌溉需水量随时间序列缓慢降低,而常规灌溉稻田呈增加趋势,但趋势均不明显;节水灌溉模式能够有效降低稻田灌溉需水量,提高降雨利用率。因此,节水灌溉能够有效缓解气候变化给水稻种植带来的不利影响,是变化环境下灌区可持续发展的重要技术措施。     

灌溉用水有效利用系数尺度效应分析

指出灌溉用水有效利用系数尺度效应的含义,分析了灌溉用水有效利用系数随空间尺度加大而减少的规律及其原因;根据全国2006年各省测算数据分析,表明随灌区规模的增大,灌溉用水有效利用系数整体逐渐降低,呈现出明显的规律性。其中,大型灌区的灌溉用水有效利用系数变异程度最小,而小型灌区的变异程度最大;由于近年国家加大大型灌区节水改造与续建配套的投入,大中型灌区灌溉用水有效利用系数之间的差异越来越小,表明大型灌区节水改造投入已取得显著成效;漳河灌区2008年不同尺度测算结果表明．同一灌区随着空间尺度的减小,即灌区规模的减小,输水距离缩短,灌溉用水有效利用系数提高,符合一般规律。     

基于SWAT模型的五化灌区灌溉用水效率评价

南宁市五化灌区是广西典型的平原代表灌区。通过构建五化灌区SWAT(Soil and Water Assessment Tool)分布式农业水文模型,探究其在灌区水管理措施下的水文循环规律,并对灌区尺度灌溉水均衡及水分生产率进行分析与评价。结果表明,研究区丰水年灌溉量小,枯水年灌溉量大;作物产量沿着主渠道北侧分布向北有减少趋势;该区域降水融雪对土壤水分的补给占主导作用;灌溉水分生产率主要表现为逐渐下降且趋于平稳,且研究区域边界的灌溉水分生产率较大,而研究区域中部的较小;作物水分生产率与总流入水分生产率随时间增长无明显变化,且两者的空间分布与作物产量空间分布相似。     

青海省巴音河流域节水前后灌溉回归水计算

为了解巴音河流域灌区工程节水措施对灌溉回归水的影响程度以及灌溉回归水与灌溉总水量、灌溉面积等的关系,并了解滴灌比例对灌溉回归水的影响程度,对不同年份的灌溉回归水量进行了计算分析,计算出2011年和2014年巴音河流域灌区灌溉回归水量分别为6170.2万m3和3736万m3。根据2011年和2014年这两个不同年份的灌溉回归水量,将滴灌和漫灌两种造成回归水量变化的灌溉方式考虑在内,确定出灌溉回归水量方程式。     

卫宁灌区地下水埋深对农业节水的响应分析

为揭示卫宁灌区地下水埋深对农业节水灌溉的响应规律,根据灌区2002—2017年地下水埋深、灌溉水量和种植结构资料,采用线性倾向估计法、累计距平法和灰色关联度法进行研究。结果表明:近年来受农业节水的影响,卫宁灌区地下水埋深呈增大趋势,2012年开始地下水埋深增大速率变大;受季节和农业灌溉的影响,地下水埋深年内呈周期性变化,分布呈W形,年内5—10月地下水埋深增幅最大,原因是该时期灌溉水量减少最大;空间上,地下水埋深呈由西向东逐渐增大的分布格局,灌区西部及东南部地下水埋深变化速率较大;卫宁灌区种植结构的调整、灌溉效率的提升以及灌溉水量的减少是地下水埋深增大的主要原因,灌区灌溉水量减少对灌区地下水埋深影响最大,其次是灌溉效率的提升,种植结构的调整对地下水埋深的影响相对较小。     

水分生产率计算方法及其应用

水分生产率反映水量的投入产出效率，是节水灌溉与高效农业发展的重要指标之一，本文讨论了水分生产率的概率，计算方法，影响因素，指出了水分生产率在我国应用中应注意的问题。     

大型灌区水平衡要素尺度特征研究

以河套灌区实测资料为统计基础,根据水量平衡方程和非条件模拟模型产生的地下水开采量,排水量,灌溉引水量,降雨可以计算出蒸发量在100km×100 km的网格上的随机场,通过统计分析各个尺度下的各要素的均值和方差得到:该灌区地下水开采量,排水量,引水量,降雨,四个水量平衡要素的均值不随尺度变化,而方差随着尺度的增大而减小,并在此基础上对各水平衡要素方差随尺度变化的趋势进行了回归分析,定量描述了各水平衡要素的尺度特征。     

灌区水位观测与计算方法综评

灌区水位流量监测对计量灌溉、促进灌区节水及提高作物水分生产率意义重大.灌区测水主要是对灌区河渠的水位、流速及流量的测定,其资料是水利工程规划设计、水量调配、防汛抗旱、计量用水及计量收费的依据.     

节水灌溉项目“真实“节水评价

农田灌溉是用水大户,当前农田灌溉用水量约占全国总用水量的70%。研究农田灌溉的节水问题,对水资源的合理配置有重要意义。世界银行提出"真实"节水和ET管理,是改进农田灌溉管理,合理配置水资源的先进方法。本文基于节水灌溉项目管理的角度,将世界银行贷款节水灌溉项目区辽中县子项目区五年实施结果整理、分析。从地下水灌溉抽取量、地下水位变化、灌溉效率、灌溉定额、农业节水措施、项目区ET平均、项目区ET综合与降雨量、水分生产率等方面评价"真实"节水量。     

Satellite Remote Sensing for Estimating Productivities of Land and Water

Satellite remote sensing offers the capability of objectively measuring spatiotemporalland surface parametersthat can provide information critical to irrigation performance studies. This study demonstrates the use of satellite remote sensing to identify the spatially distributed patterns of wheat yield and crop evapotranspirationfor the Bhakra command area (1.2 million ha), in the Haryana State of north-west India. For the first time, satellite remote sensing has been used to obtain estimates of productivity per unit of water consumed by crop evapotranspiration,a key indicator of the performance of irrigated agriculture. It is shown that areas with the highest grain yield correspond to the areas having the highest evapotranspiration.Consequently, the spatial variations in crop production per unit evapotranspiration are less (cv = 0.10) than spatial variations in productivity of land (cv = 0.17). Whereas head- and tail-end differences in three major branch canals were found for productivity of land, this trend was not detected for the productivity of water consumed. Causal factors for the spatial patterns of productivity need to be more thoroughly investigated. While calculation approaches are suggested to estimate productivity of land and water using satellite remote sensing, further research is required to refine these techniques. Better estimations of the productivity of land and water will allow for more detailed and objective performance studies at a range of scales from individual farm fields to entire irrigation schemes. It will help scientists understand productivity issues better, and enable water managers and policy makers to support improvements in the utilization of land and water resources.     

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。     

辽宁省玉米水分生产率时空变化规律及影响因素

基于 2005- 2017 年辽宁省 14 个地级市玉米种植数据、灌溉用水量及气象数据等资料, 运用线性倾向估计及全局空间自相关分析等方法, 从不同地区、不同降水年型( 枯、平、丰) 角度出发, 分析不同玉米水分生产率指标的时空变化规律及其影响因素, 结果表明: 在时间尺度上, 全省玉米灌溉水分生产率多年平均值为 11 63 kg / m3 , 玉米水分生产率总体每 10 a 以 01 04 kg/ m3 的速率波动上升; 在空间尺度上, 全省玉米灌溉水分生产率均值呈现出西北 高、东南低的空间分异, 玉米水分生产率在枯水年( 2006) 和平水年( 2007) 总体均表现为东北高、西南低, 而丰水年 ( 2012) 则表现为西北高、东南低; 玉米单产量是影响各水分生产率指标最显著的因素。该研究成果可为提高辽宁省农业用水效率、缓解水资源压力提供一定参考。     

现代灌溉水管理发展理念及改善策略研究综述

对现代灌溉水管理发展理念和改善策略的研究进展与趋势进行综述,探讨了有关的研究重点与内容.现有成果表明,研究探索诸如考虑农田排水或灌溉回归水再利用的灌溉效率、灌溉经济社会净收益极大化的经济效率以及灌溉用水尺度的水分生产率等灌溉水管理发展理念及其改善策略,对加强灌溉水管理、提高农业用水效率、确保食物安全、减少环境负效应、增加农业产出效益具有十分重要的意义和作用.鉴于灌溉效率、经济效率、水分生产率等指标具有明显的尺度效应,应在研究建立相应于各评价指标的尺度化特定表达式基础上,探索不同尺度特定表达式间可能存在的定量转换关系,实现相同评价指标下的尺度数量转换,为评价灌溉用水尺度效用、采用适宜于不同用水尺度的灌溉水管理策略提供科学的分析手段与定量方法.     

Assessment of Equity and Adequacy of Water Delivery in Irrigation Systems Using Remote Sensing-Based Indicators in Semi-Arid Region, Morocco

The irrigation performance criteria of equity and adequacy are of primary concern for irrigation managers. The input data required at various scales to assess irrigation performance, often not available, need costly intensive field campaigns. Remote sensing techniques, used to directly estimate crop evapotranspiration (ETc), became recently an attractive option to assess irrigation performance from individual fields to irrigation scheme or river basin scale. In this study, ETc maps were obtained by combining the FAO-56 dual approach with relationships between crop biophysical variables and NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), using high spatial resolution time series of SPOT and Landsat images. This approach was applied for 2002/2003 growing season in Haouz plain, Morocco. Remote sensing-based indicators, reflecting equity and adequacy of the irrigation water delivery were estimated. Adequacy was determined according to Relative Irrigation supply (RIS), Depleted Fraction (DF) and Relative Evapotranspiration (RET) and equity according to the coefficient of variation of ETc. The analysis of these indicators exhibits a great variability among fields. Variability in irrigation performance at all levels, associated factors and possible improvements are discussed. This study demonstrates how remote sensing-based estimates of water consumption provide better estimates of irrigation performance at different scales than the traditional field survey methods.     

波涌灌溉的研究进展

本文简要介绍了波涌灌溉的国内外的发展情况,概述了波涌灌溉的技术要素、田间适应性、地面水流数学模型和土壤入渗数学模型、节水机理与灌水效果、浑水波涌灌溉、波涌灌溉的田间灌水系统、波涌灌溉设备、波涌灌溉的管理系统和波涌灌溉的优化模型等方面的研究成果。     

Relating Crop Water Consumption to Irrigation Water Supply by Remote Sensing

A new set of irrigation performance indicators based on remote-sensing estimates of evapotranspiration is introduced. These evapotranspiration indicators are the relative evapotranspiration or crop stress and the water efficiency as well as their uniformity. With a remote-sensing evapotranspiration algorithm (SEBAL) maps of actual crop water consumption are derived. These maps are one of the inputs in the evapotranspiration indicators, together with GIS data (digitized irrigation unit boundaries) and field data (irrigation delivery schedule and water flow). This approach is applied on the Rio Tunuyan irrigation scheme, Mendoza, Argentina, which is served by surface water and privately owned ground water pumps. A homogeneous pattern of actual crop water consumption is detected from the highest irrigation level till the lowest (farm) level (coefficient of variance from 8.6% to 6.1% and 14.0% of secondary, tertiary and pixel level, respectively). Considering that a rotational irrigation schedule at tertiary and farm level is present, the results indicate that ground water supply through extraction and capillary rise equalize the spatial patterns in crop water consumption. The latter is proved by a comparison between (i) the areal water consumption from remote-sensing measurements, (ii) the areal water supply and (iii) additional field information on ground water extraction and capillary rise.     

ET管理是农业节水灌溉水资源管理的方向

ET是蒸发蒸腾耗水量的代号。ET管理即采取工程的、农业的和管理的综合节水措施,把节水灌溉项目区的耗水量控制在包括降水在内的水资源许可的范围内,实现水资源供耗平衡,可持续利用的目标。介绍了世行贷款项目农业节水灌溉一期项目实施ET管理概况及取得的主要成果。     

徒骇马颊河流域不同尺度农业节水潜力

为了研究作物、田间、灌区和流域不同尺度之间的相互转化及尺度效应问题,针对水资源相对短缺的徒骇马颊河流域,采用水资源合理配置模型WACM作为分析手段,选择不同尺度的节水措施,设定节水方案,在考虑节水伴生的经济、社会、生态与环境效应的前提下,计算分析徒骇马颊河流域的农业节水潜力。计算结果表明,徒骇马颊河流域资源节水潜力为7.78亿m3,灌溉节水潜力13.00亿m3,作物和灌区尺度尚有一定的节水空间。