铁力市北关灌区数字孪生灌区先行先试建设研究

数字孪生灌区建设是智慧水利建设的重要内容,是提升灌区建设管理水平的有效手段。文中通过铁力市北关灌区数字孪生灌区先行先试建设研究,推进灌区数字化、监控自动化、调度智能化建设,提高“四预”能力,形成可在全省推广、复制的数字孪生灌区建设成果。     

暴雨对引黄灌区土壤与地下水环境影响研究

为了客观评估特大暴雨对人民胜利渠灌区土壤与地下水的环境效应,跟踪研究了2016年7月9—20日特大暴雨降雨过程,分析了暴雨作用下人民胜利渠灌区典型区域土壤盐分及地下水化学组成的演变特征。结果表明:与暴雨前相比,暴雨驱动了80 cm以上根层土壤脱盐,0～10、10～20、20～30 cm土层土壤盐分下降明显,分别较暴雨前降低了63.74%、68.20%、33.41%;典型区域暴雨后0～20 cm根层土壤盐分均值为0.187 9 mS/cm;区域地下水埋深较暴雨前上升了0.18 m,区域地下水阳离子水文化学相的分类类型由暴雨前的钙-钠型转化为暴雨后的钠-钙型,区域地下水总溶解性固体含量较暴雨前增加了24.95%,达到1 315.09 mg/L,区域地下水钠吸附比较暴雨前增加了54.05%,达到32.94。暴雨驱动了根层土壤盐分向下淋溶,导致0～100 cm根层土壤盐分呈现"扁平化"分布,由暴雨产生的淋溶补给加剧了地下水作为灌溉水的碱化危害风险。     

江淮丘陵区塘坝灌溉能力估算及其演变特征

鉴于塘坝工程在江淮丘陵区蓄水灌溉中的重要作用,通过对塘坝工程与作物种植结构发展历程的综合分析,提出了基于水量供需平衡分析的塘坝灌区灌溉能力概念及其计算模型,定量评估了江淮丘陵区不同年代的塘坝灌溉能力,揭示了塘坝灌溉能力的动态演变特征。研究结果表明:江淮丘陵区全区塘坝灌溉能力在20世纪60年代达到峰值后,70～90年代呈显著下降趋势,至21世纪初有所回升。研究结果可为江淮丘陵区塘坝发展规划与灌溉制度的制定提供理论依据与技术支撑,具有重要实际指导意义。     

考虑接触行为的U型渠道冻胀数值模拟

U型衬砌渠道具有良好的整体性和冻胀适应性,但在冬季仍极易因土体冻胀而导致破坏。考虑渠基冻土与衬砌接触面冻结的非线性特性和冻土、混凝土材料的塑性特征,建立能分析渠道基土与衬砌间挤压、脱开及滑移等接触力学行为的渠道冻胀破坏热力耦合数值模型。以宝鸡峡灌区塬下北干渠为原型渠道,按照模型是否考虑接触分别进行冻胀数值模拟,并对模拟结果进行对比分析。结果表明:考虑接触的模型模拟结果与原型实测值更相符,更能合理地解释U型渠道冻胀在渠底与阴坡衔接处冻胀量最小;考虑接触的混凝土塑性应变最大值是不考虑接触时的3.76倍;考虑接触的法向冻胀力和切向冻结力更均匀,最大值均减少1.5~3.0倍,应力集中现象减弱,更能反映混凝土衬砌板与渠基土之间的滑移变形与破坏准则的相互作用。研究结果为U型衬砌渠道冻胀破坏规律提供了分析方法。     

乡村振兴战略指导下的生态灌区建设与管理

针对生态灌区建设与管理存在的产业与资源低效、灌溉水质恶化、生态多样性降低等问题,以乡村振兴战略为理论指导,从乡村振兴战略20字总要求出发,探讨乡村振兴战略思想下的生态灌区建设与管理,提出了农业质量产量底线、生态与环境底线和资源开发利用上限的生态灌区建设与管理三条红线,指出生态灌区应向粮食增产提质和其他产品有效供给、生态环境优美宜居、资源保护与高效利用方向发展,为实现生态灌区可持续型绿色发展提供科学参考。     

三屯河灌区3种主要作物灌溉制度监测

经过对三屯河灌区3种作物灌溉制度的监测发现,制种玉米在整个生育期内需要灌水9次,灌溉定额为4 422. 05 m~3/hm~2,有些偏高;葡萄在整个生育期内灌水13次,灌溉定额为4 169. 63 m~3/hm~2,比较适宜;籽用葫芦在整个生育期内灌水10～11次,灌溉定额为3 285. 75 m~3/hm~2,比较适宜。该项研究成果对于昌吉市三屯河灌区3种作物灌溉制度的合理优化有着指导作用。     

立足灌区科研发展实际搭建服务社会科普平台——内蒙古河套灌区节水教育科普馆建设与实践

文章论述了内蒙古河套灌区如何以中小学生节水教育科普馆为依托,实现水利科研成果的研究、引进、展示、推广、转化与分享的良性运行模式。     

不同断面类型混凝土垫层渠道抗冻胀设计优化研究

文章以张掖市大满灌区不同断面类型渠道破坏段为研究对象,通过分析渠道冻胀相关参数,得出最佳衬砌方案。结果表明,选择大柏支渠横断面为典型断面,采用弧形底梯形断面,全断面现浇C20砼衬砌,砂砾石垫层。该衬砌方案具有较好的防渗、抗冻胀、抗冲刷效果,结构整体性强、施工工序少、耗用劳动力少、造价低、使用寿命长、单位投资小等优点,可作为张掖市不同断面类型混凝土垫层渠道最优抗冻胀设计方案。     

考虑渠道渗漏的黄羊灌区农业水资源多目标优化配置研究

为提高农业用水效率,以考虑灌区农业水分配全过程为基础,建立了多目标农业水资源优化配置模型。选取甘肃省武威市凉州区黄羊灌区总干渠下8条渠道和两种粮食作物(春小麦和地膜玉米)为研究对象,以灌区干渠及直属支渠灌溉损失最小和主要粮食作物经济效益最大为目标函数,设置3种不同的初始土壤含水率,分别使用几何加权法和最小偏差法对建立的多目标模型进行求解,结果表明:最小偏差法可以更好地解决该优化模型,且目标函数权重不宜偏向灌溉损失最小,否则会使经济效益降低; ETa相同条件下,播前灌溉比播后灌溉节水286.08×10~4m~3,播前灌溉节水效果更佳;在保证地区粮食安全前提下,为获得更大的经济收益,种植结构应向多种植玉米、少种植小麦调整。提出的农业水资源分配方案能够增大粮食作物产量、增加农民收益,为灌区管理决策提供一定的理论依据和指导。     

宁夏固原市主要农作物生产水足迹分析

水足迹理论为解决水资源短缺问题提供了新的研究方向。基于水足迹理论,借助CROPWAT8. 0软件,利用《宁夏统计年鉴》和《宁夏水资源公报》等资料,计算分析了宁夏固原市2009-2017年主要作物的蓝水、绿水和灰水足迹。结果表明:蓝水足迹占比最高,绿水足迹次之,灰水足迹最少。表明固原市农作物生产用水以蓝水为主,绿水为辅,灰水足迹虽然占比较少但逐年递增。建议当地根据水资源具体情况,调整作物种植模式,提高绿水利用率,减少氮肥使用率,使有限的水资源获得更大的效益,从而满足粮食安全和水生态安全的需求。