基于VIC模型和Palmer干旱指数的区域干旱化评价研究

基于VIC(可变下渗容量)模型的流域网格划分及其对径流、蒸散发和土壤含水量变化的模拟，对Palmer干旱指数各水量平衡分量的计算进行了优化，并采用分级修正的方式，改进了Palmer干旱指数中气候特征系数K的确定方法。在此基础上，建立了基于VIC模型和Palmer干旱指数的区域气候干湿变化评价系统，并将该系统在黄土高原进行了应用。结果表明，近40 a黄土高原气候正向暖干化趋势发展，1990年以后暖干化趋势尤为明显。研究区干旱发生频率在空间上呈由西北向东南递减趋势，不同季节干旱发生频率空间分布存在一定差异。该评价系统物理机制清晰，地区适应性较强，在实时监测和评估气候干湿变化及其时空分布上存在较大应用潜力。     

陕西省节水灌溉试验研究存在问题与建议

本文分析了灌溉试验研究对陕西节水农业发展的必要性,总结了陕西灌溉试验站网的建设发展历程及现状,讨论分析了陕西省灌溉试验研究存在的问题,并提出了开展灌溉试验研究的几点建议.     

基于量纲分析的内镶圆柱式毛管局部水头损失研究

为了研究内镶圆柱式毛管局部水头损失规律,本文对常见4种滴灌管进行了灌水试验,同时采用CFD数值分析对4种滴灌管进行了模拟与分析验证,在此基础上,对12种滴灌管进行了模拟研究,通过量纲分析研究了毛管局部水头损失影响因素。结果表明:毛管总水头损失模拟值与实测值吻合度较好;毛管局部水头损失与毛管内径、滴头内径、滴头长度、水流流速、水流运动黏滞系数有关;毛管局部水头损失占沿程水头损失的比值与滴头间距密切相关,以Φ16毛管为例,毛管局部水头损失是沿程水头损失的0.23~1.89倍,毛管层流段水头损失很小,在不需精确计算时可忽略不计。研究结果可为管网水力计算提供参考。     

小麦/玉米垄沟套作条件下施肥部位对土壤水氮分布的影响--测试文章

通过旱棚小车模拟小麦/玉米垄沟套作种植试验,研究了3种不同垄沟部位（垄顶、垄底和沟中）施肥对小麦/玉米生长和产量及土壤水氮分布的影响。结果表明：相同灌水条件下,施肥部位对垄沟套作水分分布影响不显著,但土壤硝态氮的分布差异较大; 垄顶施肥和垄底施肥处理下,由于水肥异区,其垄上小麦生长带的硝态氮主要分布在0～30 cm土层,有效地减少了硝态氮向土壤深层淋溶,而后期沟内玉米生长带的水氮处理相同,因此其硝态氮分布差异较小; 在相同灌水条件下,垄沟套作可以有效降低水分流失,减少氮肥损失,因此较传统平作更有利于作物生长,提高小麦、玉米的产量,且以垄顶施肥和垄底施肥效果最显著,小麦产量较平作分别增加11.47%、10.81%,玉米产量较平作分别增加18.87%、22.70%。     

基于通径分析和灰色关联理论的坡面产流产沙影响因子分析

基于坡面不同植被措施下多场室外人工模拟降雨试验,采用通径分析和灰色关联理论研究了植被、降雨及下垫面等因素对坡面次降雨径流总量和泥沙总量的不同影响作用。结果表明:1)通径分析与灰色关联分析结果基本一致;2)降雨强度、植被覆盖度和土壤前期含水量是影响坡面次降雨径流总量的3个最重要因子,其次分别为植被类型、降雨历时、植被生长阶段和坡度;3)植被覆盖度和降雨强度是影响次降雨泥沙总量最重要的两个因子,降雨历时对泥沙总量的影响作用最小。     

基于Hicks-Henne型函数和MIGA的机翼形建筑物多目标水力优化

以建立于NACA翼型族厚度分布方程基础上的机翼形水工建筑物多目标水力优化为目标,基于Isight数值优化平台,通过Hicks-Henne型函数实现翼型参数化、多岛遗传算法(MIGA)筛选最优解,构建自动集成与优化体系;选用某小型平原灌区末级矩形渠道机翼形量水槽为算例,根据原型工况及水力参数设定相关约束条件,引入收阻比δ概念,并结合淹没度S构建多目标优化方案,验证优化平台的可靠性与准确性,结果表明,优化方案较初始方案S与δ分别提升10.84％和42.10％.研究结果对机翼形水工建筑物在实际工程中的外形优化与应用提供了一定的参考和建议.     

我国西北地区主要农作物贸易对区域水资源影响

随着我国粮食生产重心的北移,西北地区在全国粮食安全中的作用日益凸显,然而该地区水资源缺乏,水土资源时空匹配性差对当地的生态安全、粮食安全和水安全构成了巨大威胁。近些年,伴随着城市化和区域贸易的快速发展,西北地区农作物产量和外运量均快速增长,大量的农作物虚拟水伴随贸易输送到全国各地,进一步加剧了西北地区的水资源压力,严重制约当地的可持续发展。基于此,本研究对2000-2015年西北地区主要农作物生产水足迹和伴随着农产品贸易的虚拟水流动格局进行了量化分析,在此基础上评估了西北地区农产品贸易输出引发的水资源压力。结果表明,研究期内2000-2015年西北地区主要农作物生产水足迹呈上升趋势,从2000年的417.16亿m~3增长到2015年的439.87亿m~3。与此同时,农产品贸易伴生的虚拟水流动量显著增加,从2000年的220亿m~3增长到2015年的272.99亿m~3,严重加剧了当地的水资源压力。陕西、内蒙古、新疆和甘肃水资源压力均高于全国平均水平,陕西更是呈重度水资源压力状态。因此,本文从技术发展和宏观战略层面提出了创新农业实体水资源利用效率、建立虚拟水补偿机制以及合理优化调整区域产业结构的应对策略与建议,为保障我国西北地区水资源可持续利用提供了科学参考。     

黄土陡坡细沟侵蚀动态发育过程及其发生临界动力条件试验研究

研究细沟动态发育过程及其发生的临界动力条件是认识细沟发生和了解土壤侵蚀水动力过程的重要基础.本研究采用室内人工模拟间歇性降雨试验,对20°黄土陡坡细沟侵蚀动态发育、产流产沙过程及侵蚀发生的临界条件进行了研究.结果表明:(1)细沟侵蚀过程为溅蚀-跌坑-侵蚀穴-断续细沟-连续细沟,到第10场降雨结束,细沟侵蚀面积达68.32％,较发育初期增加了6.7倍,最长沟长、沟宽、沟深增加了9.8倍、5倍和3.3倍;(2)随降雨历时增加,各场降雨地表产流量前期迅速增加,随后达到稳定;含沙量变化为前期迅速增加,随后逐渐稳定并略有增加;(3)径流动能、水流功率与输沙率间均呈线性关系,径流动能更能准确揭示坡面土壤分离过程.实验条件下,黄土坡面土壤剥蚀的临界径流动能为0.013J,临界单位水流功率为0.003m/s;细沟侵蚀的临界径流动能为0.045J,临界单位水流功率为0.004m/s.     

黄土丘陵区沟道小流域土壤有效储水量估算

黄土丘陵区特别是沟道复杂的地形为沟道小流域土壤有效储水量计算带来了困难。基于黄土丘陵区园则沟小流域2010—2012年土壤水分监测数据,采用时间稳定性分析和观测算子结合的升尺度方法,通过坡面单个监测点土壤有效储水量估算小流域不同尺度(坡面、沟道及小流域)土壤有效储水量。其中2010和2011年数据用于时间稳定性分析、观测算子构建以及坡面、沟道和小流域土壤有效储水量估算,2012年数据用于对其验证。结果表明通过坡面时间稳定点(单个点)土壤有效储水量不仅能够较为精确地估算坡面土壤有效储水量,也能通过构建观测算子较为精确地将其转换为沟道和小流域土壤有效储水量。验证结果表明,时间稳定点以及观测算子具有较高稳定性。     

不同粮食消费模式下西北旱区大型灌区耕地压力分析--测试文章

利用耕地压力指数模型,计算分析了2010年西北旱区大型灌区不同粮食消费模式下的耕地压力指数、粮食盈余情况及可再承载人口状况。结果表明：在平衡膳食(PH)、初步小康或营养安全(XK)、富裕型(FY)社会三种不同粮食消费模式下,西北旱区97所大型灌区的耕地压力虽差异明显,但整体压力较小,三种模式的平均耕地压力指数（K值）均小于1,人粮关系较为和谐,除保证自身粮食需求外仍有一定的粮食盈余;三种模式下,粮食盈余量为869.19、586.18、41.46万t,可再承载人口数为2698.75、1465.46、75.38万人。