用毛细吸渗原理快速测量土壤田间持水量的研究

田间持水量是衡量田间土壤保持水分能力的重要指标,视为对作物有效的土壤水分的上限,对农田灌溉和作物水分管理具有十分重要意义。该研究提出了能快速测量土壤田间持水量的新型毛细吸渗法。该方法以田间持水量为无地下水影响下土壤基质所能吸持的最大含水量为物理基础,设计了一套满足田间持水量要求的实验方法、装置和程序,采用5种不同土壤测量了其田间持水量,并与用威尔科克斯法测量得到的田间持水量进行了对比。结果表明:所提出的新型测量方法,无论是基本原理还是室内试验均可行。与威尔科克斯法相比,其测量值略微偏小;两种测量值相关性很好,相差约为9%,产生这种现象的原因主要是土壤的吸湿过程与脱湿过程中土壤含水率的滞后所致。与传统的测量方法相比,该方法可大大缩短测量时间,具有利用前景。

土壤质地和灌水器材料对负压灌溉出水流量及土壤水运移的影响

负压灌溉法是一种新近提出的节水灌溉技术,灌溉时供水水头为“负值”,即灌溉水源高程低于灌水器高程。不同材料灌水器和土壤质地是影响灌溉系统出水流量及土壤水运移的重要因素。该文研究了在高程差H为-0.5 m情况下两种灌水器及两种质地土壤对两者的影响。结果表明:灌水器相同时,累计入渗量、水平和垂直最大湿润距离随时间呈幂函数关系变化;在历时相同时黏壤土较砂壤土大;湿润体近似为六分之一的竖直椭球体,但黏壤土水平与垂直最大湿润距离之比大于砂壤土。土壤质地相同时,纤维灌水器较陶土灌水器出水流量高。试验结果进一步证明了负压灌溉的可行性,并为确定负压灌溉系统应用范围及规划设计过程中灌水器选择提供了依据。

我国大中型灌区用水效率监控体系研究

建设大中型灌区用水监控体系对我国农业用水效率提高具有积极促进作用。在分析我国大中型灌区用水监控现状的基础上,建立大中型灌区用水效率监控体系,主要包括用水计量监测体系(用水计量监测管理制度和用水信息统计制度)、用水效率评价体系(评价指标体系和评价方法)、信息反馈机制(奖惩机制和调控措施)。研究结果可为国家水资源监控能力建设项目和"百千千"重点用水单位监控工程建设提供技术支撑。

高标准农田建设标准对比分析

农业用水是世界用水的大户,约占用水总量的60%。随着人口的增加,粮食需求将不断扩大,为进一步提高农业灌溉用水效率,高标准农田建设具有非常重要的意义。详细分析了目前我国已颁布的与高标准农田相关的技术标准规范文件,在分析总体概况的基础上,从"水田林路"等方面技术指标入手,详细对比了各相关规范文件的侧重点及相关参数取值范围,为进一步建立健全高标准农田建设标准,出台相应国家标准奠定了技术基础。

负水头条件下水质对湿润体运移及水盐分布的影响

通过室内试验,分析了负水头供水条件下,灌溉水钠吸附比和盐分浓度对湿润体运移及水盐分布的影响。结果表明,湿润体的最大水平湿润距离、最大垂直湿润距离以及累积入渗量均与时间呈幂指数关系,并随着灌溉水盐分浓度的增加和钠吸附比的减小而增加;湿润体内土壤含水率和电导率的分布近似为一组同心椭球面,并与湿润体半椭圆在水平方向的半轴平方呈线性关系,随着半轴的增加,土壤含水率减小,而电导率增加;灌溉水盐分浓度一定的条件下,随着钠吸附比的增加,湿润体内的平均含水率减小,平均电导率增加,在钠吸附比一定的条件下,灌溉水盐分浓度对两者的影响较小。

利用PAM防治松散扰动沙土风蚀效果的风洞试验研究

翻耕农地和建设工地的扰动松散土是沙尘的重要来源。防止扰动土风蚀是保护生态环境的重要内容。该研究通过室内风洞模拟试验,研究了PAM对于提高松散扰动土起动风速、防止风蚀的效果。试验分别采用0°、10°、20°、30°不同的吹角,地表处理为:喷施PAM(用量分别为0.5,1,2,4 g/m2)、喷施清水和未加处理的自然松散扰动(沙)土。试验结果表明:通过表面喷洒PAM溶液可以显著地提高松散扰动土的起动风速,达到控制风蚀的目的;仅喷洒清水处理也可以在一定程度上提高沙尘的起动风速,但其效果甚微;如果松散(沙)土喷施PAM的表面不被扰动(无裂纹),用于松散土风蚀防治时PAM用量控制在1 g/m2以上就可以有效防止风蚀发生,试样经受风速为14 m/s左右的大风、历时30 m in而未产生风蚀。

负压自动补给灌溉原理及可行性试验研究

本文提出了一种新型的负压节水灌溉技术,系统在水源高程低于灌水器高程(供水水头为负值)情况下,无需动力加压设备,自动补给实现灌溉作业。理论分析了负压灌溉的基本原理。试验研究了水源与灌水器间不同高程差(H)对灌水效果的影响,试验结果表明:累计入渗量、最大水平和垂直湿润距离随时间呈幂函数变化关系,随高程差呈指数变化关系,相关系数均非常高;湿润锋开始时运移较快,等时间线较稀疏,后来运移变慢,等时间线变密,湿润体近似为椭球体。理论上和试验均说明只要灌水器与水源的高差不超过一定范围,负压灌溉是可行的。

高标准农田水利工程建设现状与思考

高标准农田水利工程建设工作的开展对于稳步提高农业综合生产能力、保障国家粮食长久安全具有重要意义。在对华东、华北、西北、东北和西南各地区高标准农田水利工程建设情况进行实地调研的基础上,分析了现有高标准农田水利工程建设中存在的不足和成功经验,提出了推进高标准农田水利工程建设健康稳步发展的建议,供决策参考。

线源入流方法测量土壤入渗性能的田间应用

为分析坡度和土壤环境对土壤入渗性能的影响,采用线源入流测量法对田间土壤的入渗性能进行试验研究。结果表明:土壤含水率、坡度一定时,影响入渗性能的主要因素为土壤容重,容重较小的土壤的稳定入渗率较大;土壤容重和含水率一定时,主要影响因素为坡度,坡度越大(<90°),稳定入渗率越小。理论入渗量与总入渗量之间的最大相对误差为8.39%,表明试验具有较高精度;水流推进面积、土壤入渗性能与时间均具有较好的幂指数相关关系。此测量方法简单易行、省时省水,测量装置成本低,适合于野外田间测量。

湿地-水塘-地下灌排改进系统的效应

从湿地、湿地植被、灌排系统和水塘4方面对美国湿地-水塘-地下灌排系统(WRSIS)进行改进,分析改进的WRSIS的效应。结果表明,WRSIS改进系统具有显著的节水、增产和改善水质(减污)的效应,值得在全国范围内示范推广。

基于改进AHP模糊物元模型的农业用水效率评价

农业用水效率评价是提高农业用水效率的前提.通过构建农业用水效率评价指标体系,采用基于奇异值分解的AHP方法确定评价指标权重,结合模糊物元理论构建改进AHP模糊物元模型,对2002～2011年江苏省农业用水效率指标原始值进行极值无量纲化处理,并将处理后的指标值作为模型输入数据,以放大各年份评价结果间的差异.结果表明,江苏省农业用水效率呈现不平稳上升态势,具有较大节水潜力,基于奇异值分解的模糊物元模型具有适用性.

区域用水效率评价体系研究

用水效率的综合评价是区域用水效率提高的必要条件。依据系统性与层次性相结合等原则构建了包含生态用水、用水管理等6个准则层,绿色GDP用水量等28项指标的区域用水效率评价指标体系。应用基于奇异值分解(SVD)的改进AHP方法和模糊物元模型对区域用水效率评价体系进行研究,将区域用水效率水平划分为区域用水效率高、较高、一般、较低、低5个等级。

微润管空气出流及制造偏差试验研究

灌水器流量及制造偏差是评价微灌灌水质量的重要指标。试验研究了微润管在0.5m、1m和2m水头条件下的出流指标,以及在1m和2m水头条件下的制造偏差。结果表明:微润管出流存在诱导阶段,诱导时间约为21h,稳定后出流量明显增加,累积出流量与出流时间具有明显的正相关关系,时段出流量随时间沿着出流平均值上下波动;流态指数为0.81,表明微润管内压力对出水流量影响明显;微润管制造偏差系数均小于9%,属于优良等级。研究成果为微润灌溉工程规划、设计、施工提供基础依据。

土壤过滤系统处理农村生活污水的试验研究

采用一种土壤过滤系统处理农村生活污水,考察了该工艺对CODCr、BOD5、NH3-N、全氮(TN)和全磷(TP)的去除效果。实验结果表明,当水力负荷约为0.05 m3/(m2.d),水力停留时间为3 d时。该土壤过滤系统对CODCr、BOD5、NH3-N、全氮(TN)和全磷(TP)的去除效果较好,平均去除率分别达到84.6%、83.3%、64.3%、59.8%和70%。出水CODCr约为18.3～42.1 mg/L,BOD5约为8.9～17.3 mg/L,NH3-N约为11.2～17.7 mg/L,TN约为21.2～31.3 mg/L,TP小于2.0 mg/L,出水水质优于农田灌溉水质标准(GB 5084—2005)。气温变化和进水污染物浓度对处理效果影响明显。总体上来讲,温度大于22℃时,进水污染物浓度越低处理效果越好。

水温对低压微润管出流影响的试验研究

为探明微润管在空气中的出流情况,在室内进行了微润管空气出流试验研究。通过对水温和出流的测量分析,结果表明：微润管在空气中的出流随时间变化趋势和水温随时间变化趋势非常的一致,出流量和水温有着很好的线性拟合关系。1m水头下出流平均值137.23mL/h,流量误差限-35.54%~39.00%;2m水头下流量平均值为235.63mL/h,流量误差限-28.52%~21.46%。温度变化1℃时,流量的改变量,1m水压时为5.89mL,2m水压时为9.26mL,压力水头越大温度对其出流影响越大,该研究结果为微润灌溉技术在实践中的应用和系统参数设计提供基本依据。

深松截流对干旱牧区柠条生长的影响

为了解决干旱牧区柠条地雨水利用效率低的问题,采用柠条地深松形成线状沟截流和在旱季剪枝减少柠条腾发量措施来增加雨水的利用效率。研究表明:深松后的柠条地土壤密度降低,平均下降0.21 g/cm3,柠条的株高和冠幅增长量都比对照组有明显增加,平均增长率分别比对照组高45.54%和30.71%,水利用效率也相应提高;剪枝后的柠条株高和冠幅比对照组增长速度快,株高和冠幅的平均增长速率分别提高31.15%和32.32%;剪枝柠条和对照组柠条的株高与冠幅在试验结束时二者无显著差异。研究结果可为改善牧区生态环境提供理论依据。

深松对干旱牧区天然牧场牧草生长的影响

为了解决干旱牧区天然牧场的雨水利用效率低的问题,通过对天然牧场进行全方位深松来增加雨水的利用效率。结果表明,深松后牧场的土壤密度平均下降0.14 g/cm3,牧场牧草的株高和产量增长量都比对照组有明显增加,平均增长率分别比对照组高42.98%和215.6%;水利用效率也相应提高,株高和产量的水利用效率增长幅度分别为130.3%和210.1%。深松后不仅增加牧草的生长高度,而且增加了牧草的生长密度。

水质对饱和土壤盐分淋洗效率的影响

设置不同的水质(钠吸附比SAR和盐分摩尔分数)处理,通过室内小土柱试验,研究水质对两种土壤水力传导度和盐分淋洗效率的影响。结果表明,水力传导度随着灌溉水的钠吸附比的增加和C的减小而减小;当水力传导度很小时,盐分不能完全穿透土柱,相对盐分摩尔分数小于1;水质对盐分淋洗量的影响不大,置换土壤中的盐分大约需要8到10个孔隙体积的水量;水质对盐分淋洗时间的影响很大,不同水质置换相同的盐分时间可以相差10倍以上。

WRSIS系统中稻田田面水和地下排水中氮素的动态变化特征

在江苏高淳县WRSIS系统中进行田间试验,对不同氮肥施用量下稻田田面水和地下排水中氮素动态变化特性进行分析。结果表明：施肥1 d后田面水TN和NH4＋-N质量浓度值达到最大,随着时间推移,质量浓度迅速下降,施肥7 d后TN质量浓度下降70%~76%,NH4＋-N质量浓度下降83.5%~85.5%。田面水中ρ（NH4＋-N）/ρ（TN）和ρ（NO3--N）/ρ（TN）具有相似变化规律,先升后降,且ρ（NH4＋-N）/ρ（TN）显著大于ρ（NO3--N）/ρ（TN）。地下排水中氮素以NO3--N为主,施肥后NO3--N质量浓度在3.0~19.0 mg/L的范围内;NH4＋-N质量浓度较低,整个生育期质量浓度都在1.1 mg/L以下。田面水和地下排水中氮素质量浓度均随着施肥量的增加而增加。施肥7 d内是防止氮素大量流失的关键时期,需要控制排水;同时减少氮肥施用量能显著减少氮素地表流失和地下渗漏损失量。

我国喷灌技术区域发展模式研究

通过回顾我国喷灌技术的发展历程,探讨了喷灌技术在我国节水灌溉领域中的地位和作用,分析了五种主要喷灌技术的区域适宜性特点,归纳概括了我国七个典型区域喷灌技术应用模式,对比分析了各种模式的特点、节水增产(增效)综合效果、适用范围和应用实例,提出了加强我国喷灌技术发展的建议,以期为我国喷灌事业的发展提供借鉴和参考。