畦灌技术研究进展

畦灌是我国北方地区目前最主要和使用最广泛的灌水方式之一,与其他灌溉技术相比其设施简单、易于运行,但浪费水量是制约该技术持续发展的关键因素。从畦灌的技术要素、水平畦灌技术、畦灌流动模拟3个方面综述了畦灌技术的现状研究进展,并总结了现有研究的不足,指出畦灌技术的发展趋势是畦灌入渗机理的完善、畦灌流动模拟的优化及畦灌技术评价体系的建立。     

夹马口灌区畦灌灌水质量评价

合理的灌水技术要素对提高畦灌系统的灌水质量有重要作用。通过对临猗夹马口灌区典型田块的试验，分析评价了影响灌水质量的性能指标，提出了改进措施。     

新疆棉花畦灌技术优化研究

通过田间灌溉试验,研究了不同坡度、入畦流量和畦田规格对棉花灌水定额的影响,并通过SRFR模型进行模拟.结果表明:运用SRFR模型能较好地模拟地面灌溉的水流推进及消退过程,求得的结果与实测结果基本吻合,并得出灌水定额与灌水要素的简易关系式.畦田的坡度、规格及入畦流量对灌水定额的影响较大;在不同的畦田规格和入畦流量下,坡度越大对灌水定额(平均累积入渗量)的影响越大,尤其是反坡对灌水定额及水流推进与消退都有较大影响.为提高灌水效率,应加强耕作管理,消除反坡.     

畦灌系统评价

灌水技术要素直接影响畦田灌溉系统性能 ,该文通过对宝鸡峡灌区典型田块的试验、分析评价 ,提出了该地区合适的入畦单宽流量、灌溉供水时间等技术要素 ,取得了较好的灌溉质量和节水效果。     

涌流畦灌灌水质量评价方法研究

本文提出了涌流畦灌灌水质量的评价方法，并进行了实例应用分析，这一成果为涌流畦灌的数值模拟和灌水方案优化设计奠定了基础。     

波涌畦灌灌水技术参数确定方法的探讨

地面灌溉灌水技术参数的确定本身是一个复杂问题，加之波涌灌溉灌水过程的复杂性，给波涌灌灌水技术参数的确定增加了难度。研究表明：波涌灌节水效果的发挥直接取决于其灌水技术参数采用的合理性。本文基于笔者近年来的波涌畦灌灌水实践和波涌灌灌水技术研究，对构成地面波涌畦灌灌水过程的灌水技术参数进行了分析，对作为波涌灌灌水技术参数确定依据的间歇入渗减渗率和入渗模型及参数进行了讨论，提出了波涌畦灌灌水技术参数的确定方法。尽管其不少参数的确定是经验性的，但不失其对波涌畦灌灌水技术的研究和灌水管理的指导意义     

基于SIRMOD的畦灌质量评价及其技术要素优化

为了提高畦灌的水分利用效率和粮食产量,进行了畦灌灌水质量评价指标对不同灌水技术要素组合响应规律的模拟研究。选取2009年杨凌渭河北岸河漫滩地的沙壤土和黏壤土畦灌田间实测数据,基于SIRMOD模型求出畦田平均入渗参数,然后通过多组合灌溉模拟分别计算出灌水效率和灌水均匀度。结果表明:畦田规格和单宽流量对灌水效率和灌水均匀度有明显的影响,在一定条件下,随着畦长的增长和单宽流量的减小,灌水效率和灌水均匀度均减小。建议该地区沙壤土畦长为40～50 m时单宽流量为6.0～8.0 L/(s.m),黏壤土畦长为60～70 m时单宽流量为5.0～7.0L/(s.m),畦宽均以1～3 m为宜。     

波涌畦灌灌水技术要素的优化组合研究

本文将零惯量数学根据加续畦灌田面水流推进曲线确定的间歇入渗模型的结合建立了波涌畦灌田面水流运动的零惯量数学模型，提出了波涌畦灌灌水技术要素的设计方法，依此对灌水方案进行初步设计，然后应用模拟优化技术对波涌畦灌技术要素组合进行模拟－－优化设计，最后以陕西泾惠渠区实际资料为例求得了波涌畦灌水技术要素的优化组合。     

浅谈畦灌技术在冯家山灌区的应用

节水技术是从水源引水到形成作物产量的每一个环节,尽量减少水的无益损耗,不减少作物正常的需水量,不使作物减产.本文通过对冯家山灌区畦灌技术推广现状和存在问题进行客观分析,介绍畦灌特点、规格、布设、灌水等技术要素优化组合,有效地改善其在应用推广中灌溉水效率低下的矛盾.     

水平畦灌技术参数对灌水质量及春小麦产量影响的试验研究

通过春小麦水平畦灌试验,研究了石羊河流域不同灌水技术参数组合对灌水质量和春小麦产量的影响。结果表明,在试验条件下,随着畦田纵坡的增大,灌水质量和春小麦产量降低;单宽流量越大,灌水效率越高,而单宽流量过大,有可能对田面造成冲刷,造成灌水均匀度降低;随着畦长的增大,灌水效率减小,灌水均匀度也减小。为此,提出了适合于石羊河流域金塔灌区水平畦灌的技术参数。     

Mathematical model for design of border irrigation

A mathematical model based on the complete hydrodynamic equations of open-channel flow is developed for simulation of a complete irrigation in a border irrigation system. An explicit two-step numerical scheme has been employed for the solution of the flow equations. The total infiltrated water depth at each location along the border is determined. From this intermediate result three performance parameters, expressing the merits of the irrigation as affected by the magnitude of each of the various independent physical or management variables involved in the process, are evaluated. Through an analysis of these effects the selection of the proper size or magnitude of certain of the main affecting parameters becomes possible and thus an optimum combination of the main design or operation parameters in a border irrigation system can be obtained. An example of the proposed technique is included.     

一种基于根、冠相互作用机制设计灌溉方案的方法

根据根、冠间相互作用机制及其对土水环境响应特征，建立了以土壤水分为参变量的根、冠关系模拟调控模型，并基于常规及适应跟踪控制思想，给出了2种计算作物需水量、规划灌溉方案的方法. 作为例子，分别计算出了1992、1994两年冬小麦生长季内逐日1m土体应具备的水量，模拟值与实测值经统计相关检验，均达到了极显著水平.实验证明，两种方法可用来根据不同生产目标，制定农田灌溉方案。     

基于混合数值解法的二维畦灌地表水流运动模拟II：模型验证

基于典型畦灌试验观测数据和地表水流运动模拟结果,对比分析采用混合数值解法和Roe有限体积法数值求解二维全水动力学畦灌模型在数值计算稳定性与收敛性、计算精度与效率间的差异,验证基于混合数值解法的模型模拟效果.结果表明,混合数值解法要比Roe有限体积法表现出更佳的数值计算稳定性和收敛性,形成的水平衡误差和平均相对误差相对较...     

用畦灌试验资料推求土壤入渗参数的非线性回归法

本文对利用畦灌试验资料推求土壤入渗参数的Maheshwari法和Esfandiari法进行改进,把利用模式搜索技术进行参数计算,改为利用非线性回归法进行多次逼近计算,使计算工作量大大减少。实测资料的验证表明,改进后的方法具有更高的计算精度。在此基础上,本文对Maheshwari法、Esfandiari法及经过改进的算法进行了评价,认为几种算法各有优缺点,使用时应根据试验资料及观测精度选择。     

间歇灌节水试验

就影响间歇灌灌水质量的坡度、畦宽和单宽流量等技术参数进行分析和确定。在冬小麦试验地对间歇灌与连续灌进行了灌水试验,并对灌溉效率、节水率及均匀度进行了对比分析计算。结果表明,间歇灌与连续灌灌相比具有省水、节能、灌水均匀、效率高等优点。间歇灌比连续灌可节水15%以上,提高灌溉效率15%~24%,均匀度可达86%。     

水平畦田微地形空间变异性对灌溉系统的影响

基于畦灌数值模拟试验设计,在考虑随机生成的畦面相对高程最小样本容量值的基础上,借助数值模拟手段分析微地形起伏幅度Sd及其相应的起伏位置空间分布差异对宽畦灌溉系统的影响,以评价微地形空间变异性对畦灌质量的作用。结果表明,微地形起伏幅度增大对水平畦灌性能的影响较为显著,它使平均深灌水深度明显增大,灌溉效率和灌水均匀度显著降低。另一方面,微地形起伏位置空间分布差异对水平畦灌性能的影响取决于相应的微地形起伏幅度,Sd≤4cm下的微地形起伏位置空间分布差异对畦灌性能影响的程度较小,而Sd>4cm后的影响程度逐渐增加。     

基于贝叶斯模式平均与区间二型模糊集的分区灌溉方法

为解决松嫩平原水稻灌溉水需求不断增长与地下水资源可持续利用之间的矛盾,实现节水控采目标,本文以松嫩平原北部和平灌区水稻种植区为例,通过2017—2019年降雨-地下水-产量动态监测试验,揭示灌域尺度地下水时空变化规律;采用聚类分析与空间叠加分析提出了基于地下水埋深的分区方法,确定研究区的地下水埋深分区界限;根据地下水埋深分区结果,采用贝叶斯模式平均(Bayesian Model Averaging,BMA)方法,融合AquaCrop、Jensen模型,进行平、枯水年各分区灌溉情景的产量模拟,提高了地下水埋深分区条件下的产量模拟精度。引入风险偏好因子刻画决策者的风险态度,基于区间二型模糊集(IT2FS)理论对各地下水埋深区域的灌溉制度进行综合评价,利用有序加权平均算子(Ordered Weighted Averaging,OWA)集结综合评价值,提出了不同地下水埋深区域水稻种植的优化灌溉制度。结果表明:研究区地下水埋深分区界限为1.5 m;采用BMA方法有利于提高地下水埋深分区条件下的产量模拟精度,与实测产量相关性系数超过0.95;分区灌溉模式下各区产量-灌水量响应规律存在差异,但与现行灌溉制度相比,分区灌溉能减少稻田灌水量15%～37.6%,减少地下水开采量12%以上。     

基于信息融合的灌区闸门调节方法研究

为增强灌区闸门调节的预见性,避免因频繁调节影响闸门的使用寿命,引入信息融合理论,基于不确定系统输入的状态方程和量测方程,通过叠加“干扰用水”对系统输入进行估计,实现了对系统状态的跟踪和预测。在此基础上,以PID调节器为例,通过引入全局预测信息,增加闸门调节所依据的信息量和信息的互补性,并应用信息融合技术进行综合,改善了闸门调节器性能。所提出的闸门调节方法适用于渠系水流一类具有明显惯性和时滞现象的非线性系统。该方法对其他调节器同样适用。     

基于作物水盐生产函数的咸水灌溉制度确定方法

本文在作物水盐生产函数和农田水盐动态模型基础上，以单位面积纯收益最大为目标函数提出了制定咸水灌溉制度的模型。以山西省永济市试区进行的棉花咸水灌溉试验资料为依据，求得了有关模型的参数；利用该试区35年系列的旬降雨、旬蒸发量资料，对3种不同灌水时间和灌水次数、7种灌溉咸水浓度，共计49种可能组合的农田土壤盐分和产量进行了模拟，并与该试区大田试验数据进行了比较。结果表明该模型合理可靠。以模拟产量为依据，在对当地深井和浅井灌溉效益分析的基础上，提出了咸水灌溉制度及其相应的地下水开发利用策略。     

浑水波涌畦灌条件下的间歇入渗试验研究

本文依据大田浑水连续及浑水间歇入渗试验资料，探讨了浑水连续入渗和间歇入渗特性及其规律，研究了浑水泥沙颗粒级配组成对浑水间歇入渗的影响，建立了浑水泥沙物理性粘粒含量与减渗率大小的关系，此研究成果为进一步研究浑水波涌灌理论与技术奠定了基础。