灌溉回归水及其计算方法的研究进展

灌溉回归水在世界范围内广泛存在,数量很大,而且可以重复利用,但关于灌溉回归水的研究相对较少,在很多方面的研究不够深入。讨论了灌溉回归水的组成,分析了灌溉回归水产生的条件,阐释了灌溉回归水研究的理论基础,分类综述了灌溉回归水量计算方法的研究进展,总结了灌溉回归水的研究现状与存在的问题,对灌溉回归水及其计算方法的未来发展方向进行了展望。

考虑回归水重复利用的多水源灌区灌溉用水量分析

多水源灌区中的灌溉回归水重复利用是普遍存在的现象,分析了灌溉回归水重复利用的机理并结合改进SWAT模型的特点概化了灌溉回归水及其重复利用量的计算方法,并说明了实际灌溉用水量的计算方法。进一步以浙江省浦江县通济桥水库灌区为实例,利用改进SWAT模型构建其水文循环模型,利用长系列实测逐月径流及实测渠首灌溉取水量率定模型参数,并进行验证。其中率定期及验证期的纳什效率系数均大于等于0.85,4条干渠灌水量模拟值与实测值的平均相对误差低于5%,表明改进SWAT模型具有良好的模拟效果且可用于模拟灌区不同水源类型的灌水量。进一步根据模型模拟结果计算得到通济桥水库灌区灌溉回归水及其重复利用量、以及灌区实际灌溉用水量,结果表明,该灌区灌溉回归水重复利用率达到40%,考虑扣除灌溉回归水重复利用量后,灌区灌溉用水量将降低约5.4%,灌区骨干水源灌溉用水量占总用水量的63%,不能代替整个灌区的灌溉用水量。进一步说明灌区实际灌溉用水量统计时应考虑扣除灌溉回归水重复利用量,尤其针对大型灌区或大范围区域,灌区灌溉用水量减少的绝对值将十分可观,可提高灌区灌溉用水量统计精度。对于有监测设施的灌区,不能仅仅以监测水量作为灌区的灌溉用水量,应模拟统计灌区内来源不同水源类型的实际灌溉用水量。

南方丘陵灌区水田-塘堰-沟道系统水循环特征及回归水重复利用规律分析

南方丘陵灌区因其地势起伏、塘堰众多,为农田灌溉储水、用水提供了便利,导致灌区水循环路径复杂、不同系统水量交换不清晰、回归水重复利用无法定量计算。为了探明灌区水循环规律,通过2 a(2021—2022年)现场观测试验,对水田、塘堰和沟道分别构建水量平衡模型,提出“首尾比较法”来复核田间灌溉水量,区分了回归水重复利用的发生场所,分生育期评价水循环规律和回归水重复利用程度。结果表明,通过水田水量平衡公式并结合DRAINMOD模型计算的田间灌水量,2 a的结果与塘堰、沟道和渠道灌溉实测值之和的相对误差分别4.65%和-2.74%,表明“首尾比较法”复核灌溉水量较为可靠。在田间灌溉水不同来源中,渠道直灌、沟道、塘堰分别占9.77%、71.81%和18.42%。由于灌溉需求,整个生育期塘堰消耗了82.73%的初始蓄水量,渠道补给、降雨、沟道来水分别补充了38.15%、29.98%和14.60%。塘堰回归水重复利用率全生育期呈逐渐减小的趋势,沟道是回归水重复利用的主要场所,且回归水重复利用率是塘堰的2倍(80.86%)。渠道灌溉水初次分配仅有29.44%进入田间,但是塘堰和沟道二次分配使得至少72.10%的渠道水进入田间。南方丘陵灌区塘堰和沟道水循环受人类活动影响严重。灌区管理者“补给塘堰为主、直灌田间为辅”的灌溉策略符合农民需求、实际灌溉效率较高。

宁夏灌溉回归水开发再利用的评价

宁夏灌溉回归水指灌溉农业土壤深层渗滤水、农田尾水、渠道渗漏水、退水及少量的工业废水和城镇生活污水，年排量３０～３５亿ｍ３。对灌溉回归水２０种物质含量的评价表明，它属无毒有害型淡水。采取与渠水（来自黄河水）掺灌或轮灌对作物生长无不良影响，也不会引起土壤盐碱化，可大胆开发利用。

稻田回归水模拟及其评价

以V ens im为工具,建立了稻田田间及中等尺度水量转化的系统动力学模型;通过漳河灌区团林试区实测资料检验,证实了模型的适用性及其精度。将模型用于田间及中等尺度回归水的模拟,探讨了回归水评价指标随田间及中等尺度的变化规律,对影响稻田回归水变化的因素进行了敏感性分析。结果表明:地表回归水量随田埂有效高度的增加线性减少;田埂回归水量随田块长度的增加线性增加,随田埂宽度的增加而明显减少;田埂回归水和田间回归水均随水力传导度的增加而增加;地下回归水随坡度的变陡而增大;地表回归水、田间回归水及田埂回归水均随旱作比例的增加而减少。田块狭长组合方式的回归水重复利用系数比宽窄组合方式大。回归水评价指标计算表明,灌溉降雨回归系数比灌溉回归系数能更好的反映田间出流及回归水的利用;中等尺度的灌溉回归系数和灌溉降雨回归系数分别是田间尺度的1倍左右;中等尺度上的重复利用系数不大,说明可以提供给下游使用的回归水量大;干旱年份的回归水重复利用系数比平水年的大。

农业灌溉节水潜力及回归水利用研究进展

目前,对农业灌溉节水潜力尚未形成一个统一、公认的概念,相应的评价和计算体系也没有很好地建立起来。对农业灌溉节水潜力方面的研究成果进行了全面的回顾总结,提出了存在的问题和以后研究的重点。指出不同尺度回归水重复利用的量化是合理计算真实节水潜力的关键。最后,对回归水重复利用研究计算方法进行了归纳总结,提出了考虑回归水重复利用率的灌溉节水潜力评价思路。

长藤结瓜灌溉系统回归水重复利用

运用遥感手段来获取研究区域内水体以及土地利用信息,以当地中小型蓄水设施为节点,在数字高程模型(DEM)平台上构建回归水重复利用模型,提出以中小型蓄水设施集水区域为基本单元的回归水定量计算方法,并由各相连集水区域的连续水量平衡分析实现尺度的放大.将模型运用于漳河灌区,运用田间观测数据率定其参数.结果表明:合理开发利用中小型蓄水设施能够显著提高灌区水的重复利用率,其值随着尺度的放大而提高.该法适用于长藤结瓜灌溉系统不同尺度,其结果具有一致性.

松嫩平原西部稻田回归水中污染物的输出规律

对松嫩平原西部稻田回归水中盐分及N、P的可溶态、颗粒吸附态进行了分析。结果表明,洗盐水中主要污染物浓度相比灌溉水均明显增加,特别是Na+、HCO_3^(-)等;随洗盐次数增加,洗盐排水中盐分等污染物浓度呈降低趋势,第2次洗盐排水中盐分、NO_3^(-)-N、TP、PO_4^(3-)-P浓度相比第1次分别降低了4％～50％、72％～92％、80％～98％、9％～84％;洗盐水中盐分以可溶态为主,P以悬浮态为主,N的规律不明显,且N、P的形态变化受洗盐水中悬浮颗粒物及胶体多少的影响很大;洗盐回归水中污染物含量主要取决于土壤中的含盐量,耕作历史对其影响不明显,河水灌区回归水中Na+、HCO_3^(-)一般低于井水灌区;生长季稻田回归水中污染物浓度受降雨、施肥等影响变化较大,但生长季回归水中可溶盐离子含量均明显低于泡田期。

基于区域回归水重复利用的理论灌溉水利用系数研究

灌溉水有效利用系数作为国民经济发展的一项重要的资源利用效率指标,也是实行最严格的水资源管理制度中用水效率控制红线的三项主要指标之一,国家提出了明确的阶段目标。通过以水量平衡法为主线,采用根据年度区域作物结构变化修正的"浮动定额"法计算了广东省1997-2011年间理论灌溉水利用系数,并以全省6个地理分区为单元,采用彭曼公式计算了历年灌溉需水量,并计算得到各年度灌溉回归水量。结果表明,期间广东省多年平均灌溉回归水利用系数为0.27,考虑灌溉回归水基础上的年度理论灌溉水利用系数值多年均值为0.56,年际间变化总体表现出灌溉水利用系数上升而回归水利用系数下降的趋势。比2005-2011年度的实测值年均高0.16,说明灌溉回归水的影响客观存在。研究对于计算区域理论灌溉水利用系数和灌溉回归水利用系数提供了新的途径。

考虑回归水重复利用的灌区用水评价指标

为了正确评价灌区用水效率及用水效益,构建了考虑回归水重复利用的灌区用水效率及效益指标。利用地表水-地下水耦合模型、SWAP模型和线性模型对柳园口灌区的水量和作物产量进行了分布式模拟,在此基础上,对柳园口灌区不同用水模式以及田间不同节水灌溉模式下的灌区用水效率及效益指标进行了计算,分析不同节水措施对灌区用水效率及效益指标的影响规律。结果表明,井渠结合调控模式和田间节水灌溉模式对柳园口灌区不同区域用水效率及效益的影响效果不同,但均能提高灌区总体的用水效率及效益。

内蒙河套灌区建立回归水灌溉系统可行性分析

通过详实可靠的资料及多种因素分析 。

基于回归水重复利用的灌溉水利用效率指标及节水潜力计算方法

提出了考虑回归水重复利用的灌溉水利用效率指标及节水潜力计算方法.以柳园口灌区为背景,基于灌区地表水-地下水耦合模型进行不同节水措施下水平衡要素的模拟成果,计算分析了不同节水措施下是否考虑回归水重复利用的灌溉水利用效率指标及节水潜力.结果表明:考虑回归水重复利用的灌溉水利用效率指标明显大于传统灌溉水利用系数,在回归水重复利用较高的井灌区差异更明显;在回归水重复利用不明显的引黄区,两种计算方法得到的节水潜力差异不大,总体表现为传统方法略大;在回归水利用较明显的井灌区,针对提高回归水重复利用不明显的节水措施,传统方法会高估节水潜力,而针对提高回归水重复利用明显的节水措施,传统方法会低估节水潜力.

景电灌区利用回归水灌溉的潜力分析

景电灌区灌溉回归水指灌溉农业土壤深层渗滤水、农田尾水、渠道渗漏水、退水及少量的工业废水和城镇生活污水,年排量达1亿m3。针对灌区灌溉回归水的特点,分析回归水的水质、水量,研究其产生的负面影响,得出利用回归水灌溉的潜力。

灌溉回归水再利用的水质量问题

废水的再循环与再利用是解决水存源匮乏的主要方法。灌溉的尾水及深层渗滤水（灌溉回归水）的再利用是干旱及半干旱地区扩大灌溉面积的有效途径。但灌溉回归水的盐分含量高，有的还含有ＮＯ３、Ｂ、农药及某些微量元素。美国加州ＳａｎＪｏａｑｕｉｎ河谷西南侧因地质构造、地形、土壤结构、气候等原因，灌溉排水中盐分剧增，而且发生了未曾预计到的硒的增高。这种排水１９８２年流入Ｋｅｓｔｅｒｓｏｎ国京野生动物保护区。因食物链的逐级富集，致使水禽、鱼类中毒、胚胎畸变及死亡。

宁夏灌溉回归水对土壤的影响及改良措施

在排水较差条件下灌溉矿化度为１．３～１．６８ｇ／Ｌ的微咸水，土壤含盐量、ＳＡＲ、ＳＤＲ、ＳＳＰ、ＫＭｇ随灌溉年限延长而增高。表明土壤盐碱化加重，使旱作物减产，不能用纯回归水灌溉中轻度盐碱化土壤。采用混灌、咸淡输灌不会对土壤和作物产生危害。小麦生长全程覆盖地膜有明显的防返盐作用，但产量降低。覆盖秸秆降低早春地温，出苗迟，无防返盐效果。施有机肥、糠醛渣有良好的改良效果，有利于开发利用回归水。

利用微咸灌溉回归水种稻改良盐碱地效果分析

在内蒙古河套地区，利用微咸灌溉回归水种稻改良盐碱地，取得了社会效益、生态效益、经济效益显著效果，是乌梁素海沿岸侧渗带和低洼盐碱地区脱贫致富的有效途径。它还重复利用水资源，减轻了灌区排水负担。

灌溉回归水对水体环境质量影响及对策研究

以松原灌区为研究对象,结合水文特征,评价地表水、地下水环境质量,根据灌溉用水量及回归水水质,预测灌溉回归水对受纳水体水环境质量的影响,提出节水灌溉、回归水净化、恢复和构建湿地处理系统及湿地补水、回归水承泄区处理等防止灌溉回归水对水体环境质量产生不利影响的措施。

灌溉回归水系数在已开发井灌区推求方法的探讨

在当前水资源日趋紧张的情况下,对井灌区地下水资源做出科学的评价,为合理开采地下水、优化利用地下水、保证灌区的生产发展提供依据尤为重要。内蒙古自治区阿拉善盟阿左旗腰坝井灌区,由于历史原因,灌水技术及田内工程标准多数不高,造成灌溉水渗漏严重,导致回归水成为地下水资源评价中影响较大的均衡项;

基于“以电折水”及灌溉回归水重复利用的农田灌溉用水量统计方法研究

农田灌溉用水情况复杂,统计难度较大,针对目前常用的农田灌溉用水统计方法中存在的问题,提出基于“以电折水”及灌溉回归水重复利用的农田灌溉用水量统计方法,并运用于平原河网地区,计算结果较为合理,可为平原河网地区水资源公报及用水总量统计中农田灌溉用水量的上报提供技术支撑。

基于回归水再利用的农田排水暗管外包滤料选型试验

农田暗管排水循环利用是缓解灌溉水短缺的有效途径之一,而具备净化水质作用的暗管外包滤料是保障回归水质量的关键。选取宁夏银北灌区暗管排水工程现场基土,配以3种吸附性材料和当地通用的1种无纺土工布,设计了仅敷裹土工布和铺设土工布+单一吸附性材料的初设方案,利用课题组研发的土柱渗透试验装置进行筛选试验并根据初试结果,进一步设计出土工布+混合吸附性滤料的改进方案。试验中分别测试了外包滤料不同铺设型式下的流量衰减过程、渗透系数变化规律、盐分去除率及吸附量达到饱和的持续时间。结果表明,在排水性能方面,铺设土工布+10 cm厚吸附性滤料的方式优于仅敷裹土工布方式;铺设土工布+混合吸附性材料的方式优于土工布+单一吸附性材料的敷设方式。在净化水质方面,经水洗处理的秸秆与炉渣混掺铺设,去除水中盐分效果明显,吸附量达到饱和历时长,能够同时满足滤土排水和净化水质的要求。