不同尺度农业节水潜力的概念界定与耦合关系

不同尺度的农业节水潜力是当前的研究热点,国内外对节水潜力涉及的概念和内涵还没有一个统一的标准,当前对于不同尺度农业节水潜力的研究大多没有考虑尺度效应的问题。从节水潜力涉及的概念入手,对不同尺度的农业节水潜力、资源节水潜力和灌溉节水潜力,理论节水潜力和实际节水潜力进行了科学界定,同时对不同尺度农业节水潜力之间的耦合关系也进行了初步探讨,为研究不同尺度农业节水潜力提供理论基础。     

不同尺度农业节水潜力研究进展

分析了不同尺度农业节水潜力的研究现状及存在的问题,概述了当前不同尺度农业节水潜力的内涵、计算方法和评价体系的研究现状,并就研究中存在的不足和研究方向进行了分析,提出了不同尺度农业节水潜力的研究方向。研究成果对考虑尺度效应农业节水潜力发展具有重要参考价值。     

水账户方法及其在流域水分生产率分析中的应用

引入水账户理论和方法,以研究流域水资源的利用状况。介绍了水账户的概念体系、基本数学表述、尺度和平衡要素。该方法根据水平衡原理,对流域内不同用途的水进行分类。通过分析水资源在生态经济系统中的流向、流量和存量等的变化过程,完整地呈现研究区内的所有用户,以便分析提高可用水量的途径及节水的可能性。应用该方法对黑河流域中游张掖市水资源利用情况的分析表明,研究时间内田间尺度所有可用水均被损耗殆尽,导致土壤水储量减少,减少水分的无效损耗量是提高灌区水资源利用率的重要措施。从流域尺度上看总入境水量中92.6%被损耗利用,该市的水资源利用处于不可持续的极限状态。最后讨论了不同尺度水分生产率转化、农业节水措施选择、流域生态健康与水利用效率的关系等,指出仅提高渠系利用率和渠道衬砌率等措施不能从根本上提高水分生产率,水利用效率的提高应以全流域水利用效率为指标。     

基于生命需水信息的作物高效节水调控理论与技术

在分析我国水资源紧缺状况与农业节水发展趋势的基础上，依据作物生长冗余调控与缺水补偿效应理论、根冠通讯理论、作物控水调质理论和有限水量最优分配理论，分析了基于生命需水信息的作物高效节水调控的理论基础。对作物生命需水信息的采集与监测方法及时空尺度转换技术进行了探讨。概括出了基于生命需水信息的作物高效节水调控技术八个方面的研究内容，分析了基于生命需水信息的作物高效节水调控理论与技术研究的难点和创新点以及进一步研究的趋向。     

干旱区灌溉绿洲农业节水潜力形成机制与评估方法

农业节水潜力及其尺度效应是干旱区灌溉绿洲关心的焦点问题之一，对绿洲农业生产、水资源高效利用及生态健康至关重要。针对当前农业节水潜力计算及尺度效应形成机制不清等问题，本文明确了取水节水与耗水节水的概念及内涵，提出节水潜力问题不能忽略灌溉水外溢支撑的生态耗水及效益;从水循环视角解析了干旱灌溉绿洲农业灌溉水分在农田及农田之外的转化与消耗机制，分析了不同节水措施对水循环过程的影响机制，揭示了农业节水的尺度效应及其伴生生态系统响应背后的水循环机理;以此为理论基础，提出了不同环节、不同尺度农业节水潜力的计算方法，剖析了植株-田间-灌溉单元-绿洲不同尺度农业节水量的转化关系及转化项;最后提出了以植被健康、河湖稳定、水盐平衡为生态健康约束，基于水循环模型定量评价灌溉绿洲不同节水潜力的计算方法，能够为绿洲全局视角下科学评估农业节水潜力及影响提供新的思路和技术方法。     

基于分形理论的新安江模型参数空间尺度效应分析

水文尺度效应一直是当今水文科学研究的前沿问题。基于分形理论建立模型空间敏感参数在不同尺度之间的定量转换方程,进而提出了一种水文模型参数空间尺度效应分析方法。以三水源新安江模型为例,分析模型参数在嘉陵江小河坝站以上流域的空间尺度效应。结果表明:新安江模型空间敏感参数(SM、KG、KI、CG、CI、CS)具有随空间尺度变化的标度不变性,与流域集水面积之间定量关系可用幂函数关系进行描述,并可建立相应的定量转换方程。通过在研究流域不同空间尺度上的应用检验,发现基于分形理论标度不变性建立的新安江模型参数空间尺度转换方程具有较高的适用性,能实现有资料地区模型参数向无资料地区的移用,为无资料地区水文模型参数的确定提供参考。     

流域侵蚀产沙模拟研究中的尺度转换方法

影响侵蚀产沙过程的因素在时空上具有很大的不均匀性和变异性，增加了不同尺度间侵蚀产沙模拟的复杂性。尺度转换定义为不同尺度间信息传送，是指利用某一尺度上所获得的信息和知识来推测其他尺度上的现象。尺度转换是进行不同尺度间侵蚀产沙模拟的关键所在。认识侵蚀产沙过程中的尺度转换方法是进行不同尺度间侵蚀产沙模拟和尺度转换的基础。本文在介绍了侵蚀产沙的尺度特征后，对侵蚀产沙尺度转换的类型和理论方法进行了总结，最后还强调了尺度转换中应注意的问题。     

冬小麦返青后作物腾发量的尺度效应及其转换研究

本文基于不同空间尺度下观测的田间数据,分析冬小麦返青生育期后微观尺度的作物叶面蒸腾Tr、小区尺度的作物实际腾发量ETa和中尺度的潜热水分通量LE的尺度效应;基于多元线性回归方法,探讨不同空间尺度ET间的转换关系。结果表明,在充分供水条件下作物的ET尺度效应较为明显;作物叶面指数LAI和空气饱和水汽压差VPD是实现ET尺度转换的关键参量。基于Tr和LAI数值可尺度上推ETa,利用ETa和VPD能尺度上推LE,回归方程和各个参量的回归系数具有很强的显著性。但依据Tr和ETa及同时段的LAI、VPD和Rn尺度上推LE的方法却不具备可行性。     

灌溉水文学尺度转换问题研究综述

灌溉水文学是研究灌溉农业生态系统的一门科学，该系统由地表水、地下水(饱和与非饱和)、大气、土壤和植物等分系统构成，研究过程或特性的空间域从微观尺度变化到全球尺度，时间域则从几秒到数个世纪。如何将微观自然尺度下具有高度非线性的物理、化学和生物特性的过程尺度转换到灌溉农业生态系统这类宏观尺度上，如何监测、描述和包含尺度转换非线性过程中存在的自然异质性问题，如何获得不同时空尺度过程或特性变异性的可靠估值等问题，是当前灌溉水文学研究的热点与难点。本文对国内外有关灌溉水文学尺度转换问题研究的进展进行综述，探讨相关的主要研究方向与内容。     

水文模型的尺度性探讨

分析了水文模型尺度研究的必要性及理论基础,重点阐述了水文模型在原理、结构、复杂度、所需资料等方面存在的尺度性,并提出了水文模型尺度性的数学描述方法。同时指出,定量化评价水文模型的尺度性还有待于深入研究。     

从用水统计资料看山西节水战略的实施

主要依据用水统计资料，分析山西省节水工作的战略地位、现状及其与可持续发展的关系。     

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。     

基于集合卡尔曼滤波的实时校正方法

为减少非恒定水流计算中的不确定性,基于集合卡尔曼滤波提出多变量交替校正的方法。该方法通过交替校正水位和流量,避开了滤波过程中的大矩阵计算,实现了利用观测信息直接校正非恒定流状态的目的;同时,应用尺度转换方法提高水位滤波精度。数值试验重点考察了观测误差和水位变换系数对模型计算精度的影响。结果表明:观测误差越小,模型的计算精度越高;水位尺度变换系数能显著增强多变量交替校正方法的效果,变换系数越大,计算精度越高;基于集合卡尔曼滤波的多变量交替校正方法具有良好的校正性能,能显著提高河道水流的预报精度。     

基于CiteSpace的农业节水研究进展与发展趋势

借助Cite Space可视化软件,对无形的科学知识进行了可视化计量研究。利用共引共词分析、多元统计分析、社会网络分析等方法,绘制了农业节水研究领域的科技文献共引网络图谱、高被引文献的热点词图谱以及前沿进展时区图谱。分析可知国内外有关农业节水的高被引文献多数是关于实验方法和技术应用,目前国内比较侧重于节水灌溉、水资源、节水型社会、农业节水技术方面的研究;国外有关农业节水研究热点主要集中在灌溉水利用效率、灌溉水资源、虚拟水、农业产量及种植结构等。国内在基于作物水分高效利用的遗传育种学及分子生物学方面研究相对薄弱,作物抗旱及水分高效利用机理、水分养分耦合及高产协调机理等生物节水方面有待进一步研究;在多种农业节水技术联合运用方面研究有待加强;农业节水的生态环境效应评价方面研究是未来农业节水研究的发展趋势。     

Research on Scale Demonstration Technology of Inter Basin Water Transfer Project in Agricultural Irrigation

Inter-basin water transfer projects are powerful measures for resolving the uneven distribution of water resources, but their scale directly affects the associated investment and income. Therefore, determining the scale of an inter-basin water transfer project is essential. Based on the inter-basin agricultural water transfer project in the Sanjiang Plain, Northeast China, combined with the suitable development scale of the irrigation area with the joint allocation of existing water sources, this research proposes a technique to demonstrate the scale of an inter-basin water transfer project based on dynamic trial feedback under the condition of the optimization method of despiking of the groundwater allocation; the water transfer project scale is demonstrated for each section in reverse order. According to the water demand prediction results in the study area, the scale of water transfer project BC is demonstrated, and the scale of water transfer project AB is demonstrated on the basis of the BC scale. The final AB and BC water transfer scales decrease by 15% and 13%, respectively; compared with the conventional method under the premise that the water supply guarantee rate is 75%. When the water is transferred, the process is stable, and the utilization rate of the canal is high, thereby saving investment funds and facilitating project scheduling and management.

     

低压输水技术在多水源农田灌区节水改造中的应用

为提高多水源农田灌区节水效果,将低压输水技术应用到多水源农田灌区节水改造中。以金塔县鸳鸯灌区为改造对象对其多水源农田灌区进行节水改造,首先对工程进行总体布置,然后提出取水工程、渠首工程的设计,最后确定灌水定额与管网设计流量,并进行管材与管径选择以及管道水力计算,完成多水源农田灌区节水改造。实验表明,应用低压输水技术对多水源农田灌区节水改造后,明显减少了输水时间,提高了节水量、灌溉水利用率、灌溉面积达到率与间接效益,证明应用低压输水技术后能够有效提高多水源农田灌区节水改造效果。     

Water Resources Modelling under Data Scarcity: Coupling MIKE BASIN and ASM Groundwater Model

The Water Framework Directive calls for strategic water resources planning at a catchment level, yet data and information are scarce in the areas where they are most needed: in the new EU Member States and Third Counties trying to assess the impact of EU environmental legislation in their water resources management policy. The research presented here proposes the coupling of a strategic scale water resources management simulation model (MIKE-Basin) and a finite difference groundwater model (ASM), as a tool to support decision making in data scarce environments. The models were applied in a particularly data scarce region, the Vrbas River basin, in Republic Srpska (RS) in Bosnia and Herzegovina (BiH) and the results are presented and discussed. It is argued that the approach adopted is valid and useful as an initial knowledge development and optioneering step, which can guide a national data collection exercise to support detailed modelling, and inform a strategic decision making process relevant to the application of the water framework directive.     

江苏省农业节水问题研究

分析了江苏省水资源的特点 ,指出发展节水灌溉可以提高水资源和土地利用率 ,缓解水资源供需矛盾 ,促进农业可持续发展。提出江苏省发展农业节水的主要途径为加强渠道防渗 ,推广水稻节水高效灌溉技术 ,发展沟灌、畦灌、喷灌、微灌地膜覆盖栽培技术。提出为加快节水农业的发展 ,必须依法治水 ,广泛筹集资金 ,改革水利工程管理体制 ,加大科技投入 ,理顺水费价格。     

海湾地区冷凝器取水工程参数研究

水资源的日益短缺影响着人类的生存,制约了人类世界的发展。露水取水作为一种无污染、高效节能的取水方式,其可行性及优越性很早就被人们所发掘。由于海湾地区有着相对较高的温度和湿度,因此被选为露水取水研究的主要地区。基于海湾地区的特定条件,利用工程方程求解软件EES,首先确定了在气象条件为湿度RH=90%、风速v=8 m/s,冷凝器截面面积A=100 m²时冷凝器会产生最大冷凝率;然后在供应最少电力条件下确定出了最优冷凝器尺寸为直径D=1 m、 传热系数U=1.6、弯部数量N=50和表面面积S=1 800 m²。该研究成果对海湾地区冷凝器露水取水有一定的参考意义。