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。     

前郭灌区退水入查干湖水量分析

前郭灌区进入查干湖的实际退水量历来不甚明了。通过对前郭灌区历年提水量及灌区灌溉定额、有效降水、ET、田间渗漏、渠系及区域蒸发与渗漏水量的分析研究,提出经排水干渠进入查干湖的补给水量分为地表径流和地下潜水两个部分,总入湖水量近年平均为2.853亿m3,其中地表径流1.130亿m3,地下潜水1.723亿m3,与查干湖多年实际水位-水量情况基本相符。     

温州市温瑞灌区净灌溉用水量测算

大型灌区净灌溉用水量的测算是计算大型灌区系数的一项重要内容,本文以温州市温瑞灌区为例,通过调查温瑞灌区作物种植情况,选取9个典型田块,在渠道末端设置量水设备量测典型田块作物的灌溉水量,通过相关公式计算得到灌区的年净灌溉用水量。研究方法可用于样点灌区的年净灌溉用水量测算。     

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。     

宝鸡峡灌区粮食高产稳产的灌溉用水措施

宝鸡峡引渭灌区位于陕西关中西部,是陕西主要粮食产地之一。为促使灌区粮食产量持续稳定增产,本文对灌区粮食产量变化原因进行分析,并根据灌区降雨时空分布不均,河源水量供需矛盾突出的特点,综合试验资料和灌区生产实践,探讨灌区的灌溉用水措施。     

基于空间分布的灌区灌溉水利用系数计算方法分析

采用经验公式法和实测拟合法分别计算了河南省人民胜利渠灌区渠道单公里渗漏量,以斗渠为控制单元,分不同方案自下而上计算不同级别渠道渗漏损失和推算渠首流量。采用多元线性回归的方法分析计算基于空间分布的灌区灌溉水利用系数,并得出了适于该灌区灌溉水利用系数空间分布的计算方法,为分析计算灌区不同斗渠控制单元灌溉水量向渠首灌溉水量的转换提供技术手段和科技支撑。     

近30年甘肃省潜在蒸散发时空变化特征及演变归因的定量分析

蒸散发是地球系统水量平衡和能量平衡中的重要组成部分,研究潜在蒸散发的变化对于更好地理解气候变化对水文循环的影响及水资源配置具有重要意义。本文基于FAO推荐并修订的Penman-Monteith模型,利用1981-2010年甘肃省内及周边的32个气象站点的常规观测资料对甘肃近30年内潜在蒸散发的时空变化特征进行研究,并对潜在蒸散发对气象因子的敏感性及其敏感系数的空间分布进行分析,定量揭示了影响甘肃潜在蒸散发变化的主导因素。结果可为研究甘肃气候变化对水循环的影响、提高农业灌溉效率和调整水资源利用结构及优化配置水资源提供参考。     

水分生产率指标随空间尺度变化规律

根据漳河灌区4年田间及中等尺度的水量平衡试验，以及同步的灌溉系统及灌区尺度的水量观测，结合利用遥感信息估算的灌溉系统及灌区尺度的腾发量获得不同年份不同尺度的水量平衡要素。根据实测或统计资料获得不同尺度的水稻产量资料。计算分析了各种水分生产率指标及水量消耗比例指标随不同空间尺度及不同水文年度的变化规律。结果表明：灌溉水分生产率及毛入流量水分生产率总体上随空间尺度的增大而增大，但于某些年份在中等尺度上有降低的现象；水稻腾发量水分生产率则随时空尺度变化不大；采用节水灌溉技术不仅可以提高田间尺度的灌溉水分生产率，也促进了灌区灌溉水分生产率的整体上升，达到了真实节水；水分生产率指标受降雨及其年内分配的影响，另外，水管理措施的好坏显著影响水分生产率指标的高低。     

宝鸡峡灌区农田灌溉水量供需平衡分析

依据1991-2000年宝鸡峡灌区的气候、水文气象、作物种植结构及灌溉面积等资料,计算分析了农田灌溉需水量及其变化趋势,并进行了灌区供需水量平衡分析。结果表明：灌区农田净灌溉需水量和实际灌溉净供水量均呈递减趋势,年均净灌溉需水量为6．07亿m^3,年均实际净供水量仅为3．65亿m^3,年均缺水量为2．43亿m^3,说明灌区存在着严重的农田灌溉水量供需矛盾。结合灌区实际情况,从灌溉方式、灌溉工程管理和灌区水资源统一管理三方面提出了缓解水资源供需矛盾的建议。     

库尔勒城市供水二期工程水源地区域水文地质参数的分析

依据水源地区域的水文地质勘察、机井调查、水文地质试验以及相关资料,通过计算分析获得了水源地区域的渗透系数、给水度、渠系水渗漏补给系数、田间水灌溉入渗补给系数、潜水蒸发蒸腾系数和河道入渗系数等水文地质参数以及取值范围和特点。这些参数为水源地区域的地下水可开采量、补给量、水量均衡等的分析和计算奠定了基础,也为分析预测不同供水需求方案状况下地下水水位、水量特征及变化趋势提供了科学依据。     

Irrigation variability and climate change affect derived distributions of simulated water recharge and nitrate leaching

ABSTRACT

Irrigation (‘blue’) water has high value as municipalities seek water security under growing populations and projected climates, but spatial variability makes estimating return flows to groundwater challenging. We demonstrate a framework for simulating spatially variable infiltration and derived distributions of return flows using an agricultural and vadose zone model to simulate recharge and nitrate leaching under irrigated corn in semi-arid northeastern Colorado, USA. Derived distributions indicated increased historical recharge (2–42%) as the spatial variability of applied irrigation increased. Projected climate in 2050 increased recharge above historical rates by up to 58%, but climatic effects decreased with increasing irrigation variability.     

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。     

内蒙古河套灌区解放闸灌域水循环要素特征分析——基于干旱区平原绿洲耗散型水文模型

以内蒙古河套灌区解放闸灌域为例,用干旱区平原绿洲耗散型水文模型对水循环要素进行定量模拟,分析水循环特征,进行定量的耗水分析,旨在为该地区节水改造工作提供基础数据参考。通过模拟结果分析,得出结论如下:研究区补给水量主要是黄河引水,消耗水量主要是作物腾发;地下水补给主要是渠道渗漏,应继续加大渠道衬砌力度,提高渠系水利用系数;随着补给水量的减少,消耗水量也跟着减少;消耗水量中作物腾发受补给水量的影响较大,其它水量消耗要素受补给水量影响不明显,在进行节水改造时要充分考虑作物生理和生态的基本需水要求。     

基于直接量测法对农田灌溉水利用系数的测算分析——以盐都区小型灌区为例

灌溉水利用系数是指在一次灌水期间被农作物利用的净水量与水源渠首处总引进水量的比值.开展农田灌溉水有效利用系数的测算与分析工作有助于进一步明确农业节水的主攻方向,为政府进行节水灌溉整体规划、推动节水灌溉事业的协调发展和整体进步提供参考依据.本文以盐城市盐都区为例,合理选择样点灌区,通过直接量测法测算出2020年农田灌溉水...     

内蒙古包头市黄河灌区工程节水量计算

采用渠道衬砌前后单位长度渗漏损失差值计算工程节水量的方法,对内蒙古包头市黄河灌区实施渠道衬砌后进行计算,灌区总节水量8 310.01万m3,其中镫口灌区节水量4 709.06万m3,民族团结灌区节水量3 600.95万m3。灌区渠系水利用系数由现状的0.58提高到0.749,农田灌溉水利用系数由现状的0.41提高到0.674。该方法旨在为全面实施用水总量控制、提高农田灌溉水有效利用系数提供借鉴。     

灌区地表水—地下水耦合模型的构建

为了定量描述灌区水平衡要素及其转化关系,构建了灌区地表水-地下水分布式模拟耦合模型。通过改进SWAT模型的稻田及旱作物水分循环、蒸发蒸腾量和渠系渗漏计算等模块,建立了灌区地表水分布式模拟模型;以SWAT模型中的水文响应单元(HRU)和MODFLOW模型中的有限差分网格(cells)作为基本交换单元,将改进SWAT模型的地下水补给量计算值加载到MODFLOW模型的地下水补给模块,实现了灌区地表水-地下水分布式模拟模型的耦合。耦合模型在柳园口灌区的应用结果表明,该模型能够准确模拟和预测灌区地表水和地下水的动态变化,为灌区水管理提供了科学依据。     

内蒙古河套灌区局部秋浇条件下农田水盐运动特征分析

针对河套灌区局部秋浇条件下田间水盐运动的特殊性,选取典型试验区对其进行研究。结果表明:与全面灌溉相比,灌溉区地下水位在局部灌溉后回落更为迅速,灌溉可以达到很好的洗盐保墒效果;而非灌溉区则部分承泄了灌溉区的排水,地下水位和地下水含盐量都显著升高,尽管在灌溉结束后其地下水位会随着排水过程而相应回落,但在其上涨过程中却促使盐分向上层土壤运动,从而增加土壤剖面的含盐量。分析还进一步表明,局部灌溉条件下,非灌溉区水盐运动所受影响在一定程度上取决于灌溉面积所占整个区域的比重。     

沟(河)水利用对宁夏惠农渠灌区水均衡影响的模拟分析

近年来宁夏惠农渠引水量减小,灌溉缺口增大,从排水沟道和黄河提水补充灌溉成为多水源利用的重要模式,但目前对沟(河)水利用对灌区水均衡影响的认识并不清晰。本文利用平原绿洲散耗型水文模型对惠农渠灌区2007—2011年水均衡进行模拟,分析了沟(河)水利用对水均衡的影响。研究区水平衡受引黄河水、降水、沟(河)水和地下水等多种水源的影响,在以水稻为主的上游地区和引水相对困难的下游地区,沟(河)水占灌溉地总补给水量的比例超过30%。以位于上游的第二管理所和位于下游的第七管理所为例,如不利用沟(河)水灌溉,模拟得到的两个分区作物蒸散发量分别减少12.6%和7.7%,且主要发生在6—8月。对于利用50%现状沟(河)水和不利用沟(河)水两种情景,模拟得到的2011年第二管理所灌溉地平均地下水埋深分别下降0.25 m和0.54 m,而第七管理所灌溉地平均地下水埋深分别下降0.22 m和0.50 m。沟(河)水利用对于惠农渠灌区作物耗水具有重要作用,也与地下水等其它水源存在相互转化。本研究可以为惠农渠灌区的多水源综合利用和配置提供科学依据。     

水稻灌区基于多过程耦合的分布式水转化模型

水稻灌区灌溉-排水过程频繁,定量表征灌区水转化过程对于灌区水资源管理具有重要的意义。针对水稻灌区供-耗-排过程的时空复杂性以及灌区水转化对地下水补排过程的影响,本研究建立了灌区尺度基于灌排过程-农田土壤水分运动与作物生长过程-地下水运动过程耦合的分布式水转化模型,实现了对灌区的供-耗-排动态过程的定量表征。采用黑龙江省和平灌区水稻生长指标、灌区蒸散发量、地下水位变化以及排水沟流量等数据对模型进行了率定验证,结果表明模型具有较高精度。相对于传统灌区水转化模拟方法,该模型有效表征了灌区水转化所涉及的灌排过程、土壤水及地下水运动过程、作物生长过程的时空动态耦合,实现了灌区水转化的分布式动态模拟。同时,模型所需参数较少,避免了以往灌区水转化过程计算复杂的难点。该模型为水稻灌区多环节水转化过程模拟及用水效率评估提供了重要方法。     

A GIS Framework for Changing Cropping Pattern Under Different Climate Conditions and Irrigation Availability Scenarios

Irrigation water availability is a main driver which determines cropping patterns for an irrigation area. Irrigation water availability will potentially reduce due to changes in climate and irrigation extraction limits. Cropping patterns should be adjusted to meet this challenge. This study presents a new approach for assessing future cropping patterns using GIS in combination with an Irrigation Water Availability Simulation model (IWAS) at irrigation area scale. The IWAS-GIS framework was developed for analysis of cropping pattern options based on the forecast of irrigation water availability in 2030 for the Murrumbidgee Irrigation Area (MIA) which is one of the most important irrigation areas in Australia. Six scenarios considering climatic conditions and the irrigation availabilities were input into the IWAS-GIS framework to simulate cropping pattern changes corresponding to predicted monthly irrigation water availability. Cropping patterns were designed by integration of soil type and irrigation water availability to improve irrigation sustainability. Simulations results indicate that the total irrigated areas will likely decrease with drier climate and less irrigation availability. Rice and pasture areas change significantly when climate and irrigation availability varies. Under the same climate condition, horticulture area increases when irrigation availability decrease. The percentage of lands which are unsuitable for cropping has reduced with the drying climate and shrinking irrigation availability. The IWAS-GIS is simple to implement and provides an easy way for assessing spatial cropping pattern changes based on irrigation water availability. This framework was developed to help irrigators plan cropping patterns corresponding to irrigation water availability. It is flexible to be adopted for similar applications in other irrigation areas.