基于天气预报的泾惠渠灌区参考作物滕发量预报模型研究

农业节水背景下,对泾惠渠灌区参考作物滕发量预报方法进行研究,选用Hargreaves-Samani公式作为预报模型,运用中国气象数据网泾河站2008年~2020年13个年份的气象数据进行SPSS参数反演,并采用2022年的实测气象数据进行验证,表明适合泾惠渠灌区的Hargreaves-Samani模型参数为C=0.00122、a=14.19、m=0.259。通过验证,83.2%验证值相对误差在20%以内,同时表明Hargreaves-Samani模型进行参考作物滕发量预报时,呈现“夏季>春季>秋季>冬季”的精度分布规律,可为灌区灌溉预报和智慧水利发展提供实用的理论依据。

陕西省泾惠渠灌区土壤重金属地质累积指数评价

通过对陕西省泾惠渠灌区现场调查及土壤样品的采集,分析了灌区土壤中Hg、Cd、Cr、Pb、As、Cu、Zn等7种元素的含量,应用地质累积指数对灌区土壤进行了评价。结果表明:从区域分布看,阎良区、临潼区、高陵县所属采样点污染较严重;Hg污染最严重,地质累积指数为1.007～3.117,58%的采样点级别为3级,属中度污染到强污染,38%的采样点级别为2级,属中度污染;Zn污染程度次之,地质累积指数为-0.407～1.644,71%的采样点级别为1级,属无污染到中污染;Cd污染变异程度最大,地质累积指数为-2.705～3.312,70%的采样点级别0级,属无污染,但个别采样点达到了强污染;Cu的地质累积指数为-0.535～0.421,Pb为-1.119～-0.144,Cr为-1.005～-0.458,As为-0.562～0.077,除个别点外这些重金属污染级别皆为0级,属无污染。

陕西省泾惠渠灌区地下水污染与人体健康风险评价

为了研究陕西省泾惠渠灌区地下水污染特征及人体健康风险状况,采集地下水样品进行分析测定,首先运用单因子指数法进行污染评价,再利用GIS获取主要污染物As、Cr(Ⅵ)和NO_3^--N的空间分布特征,最后借鉴美国环境保护署的人体健康风险评价模型对灌区地下水污染物的人体健康风险做出评价。结果表明:研究区地下水中As、Cr(Ⅵ)、NO_3^--N的质量浓度均超标,As对成人的致癌风险最高达3.50×10^(-4),明显超出限值1.00×10^(-4),长期暴露对当地居民带来罹患癌症的健康风险较高;As、Cr(Ⅵ)、NO_3^--N的非致癌风险从大到小排序为Cr(Ⅵ)、NO_3^--N、As,其中Cr(Ⅵ)对儿童的非致癌风险最高,达8.693 7,远超限值1.000 0,危害性最大。空间分布特征方面,As的致癌风险区域面积比例最高,为42.82%,As、Cr(Ⅵ)、NO_3^--N的非致癌风险区域面积比例分别高达69.19%、69.06%和66.55%,水安全问题突出。

陕西省泾惠渠灌区土壤重金属污染潜在生态风险评价

在调查研究泾惠渠灌区土壤重金属污染现状的基础上,以Hg、Cd、Cr、Pb、As、Cu、Zn 7种重金属元素为指标,利用土壤重金属污染潜在生态风险指数法对土壤重金属生态危害程度进行了评价。结果表明,灌区部分土壤重金属生态危害程度都为轻度,个别采样点为中等;从重金属的种类看,只有Cd和Hg的值大于40,生态危害程度为中度,其余元素都为轻度;7种重金属潜在生态危害程度依次为Hg>Cd>As>Pb>Cu>Zn>Cr。重金属潜在生态危害指数RI平均值为133,土壤重金属潜在生态危害为轻度。从不同的土壤重金属综合污染评价方法看,内梅罗综合污染指数(P)和潜在生态风险指数(RI)的评价结果具有很高的一致性,达到极显著的相关关系(R2=0.9313,P<0.01)。

泾惠渠灌区节水改造对地下水空间分布影响

为了客观评价泾惠渠灌区节水改造环境效应及制定适宜的农业节水方案,寻求灌区地下水合理开发利用模式,综合应用GMS和ArcGIS软件建立了灌区地下水分布式模型,结合灌区渠系衬砌、田间节水及农业种植结构的实际情况设置8种真实情景和假定情景分析了灌区节水改造对地下水空间分布的影响.结果表明:灌区田间节水工程可减少18.5%～33.4%的井灌水量,对缓解地下水位下降效果尤为明显;灌区渠系节水工程使渠系水利用系数增加16.9%,减少地下水开采的作用次之;灌区泾阳、杨府、楼底、张卜等地区农业种植结构与水土资源空间布局匹配不合理抵消了节水改造对地下水位下降的部分抑制作用,地下水降落漏斗呈扩大趋势.建议进行地下水人工调蓄、完善地下水取水许可制度、加大田间节水力度、合理调整农业种植结构,实现灌区水资源高效持续利用及节水农业可持续发展.

泾惠渠灌区作物需水量特征及影响因素

通过CROPWAT模型分析泾惠渠灌区冬小麦和玉米蒸发蒸腾量及灌溉需水量的变化,同时运用SPSS软件,计算灌区作物需水量与气象因子的相关系数,分析结果表明:冬小麦整个生育期蒸发蒸腾量平均值为634.04 mm,蒸发蒸腾量最高峰出现在4月中旬—5月中旬,灌区各分区蒸发蒸腾量趋势基本一致;玉米蒸发蒸腾量平均值为525.22 mm,蒸发蒸腾量高峰期出现在7月中旬—8月下旬,其中三原最大为535.97 mm,富平最小为514.68 mm;灌区冬小麦在播种—越冬期灌溉需水量最低,返青—拔节期需水量增加;灌区玉米在拔节—抽雄期需水量增加,灌溉平均需水量为133.04 mm;7月—8月为籽粒形成乳熟期,需水量为359.15 mm,至9月下旬,玉米灌溉需水量下降;灌区作物需水量与气温呈正相关,与降水呈负相关,与风速和相对湿度相关性较小,气温、日照时数和相对湿度是影响作物需水量的主要因素.

泾惠渠灌区水环境劣变特征及地下水调蓄能力分析

为确保泾惠渠灌区水环境安全及地下水资源的可持续开发利用,该文通过对20世纪80年代以来泾惠渠灌区地表水和地下水环境劣变特征分析,重点指出了灌区地下水环境劣变的严重性,同时也证实了对地下水实施涵养调蓄的必要性。从取水条件、地下库容、蓄水水源和蓄水方式4个方面论证了灌区具备良好地下水调蓄能力,并利用体积疏干法对灌区各测站的地下调蓄库容进行计算,确定出灌区最大调蓄库容达6.46亿m3,年调蓄库容0.281亿m3。提出对灌区春、夏两季适当加大地表灌溉力度,并针对调蓄空间较大的石桥、泾阳等站进行优先调蓄,实现灌区"以井补渠,以渠养井",即涵养了当地地下水资源,又有利于灌区水资源的可持续利用,最终保障了灌区的生态环境及粮食安全。

泾惠渠灌区地表与地下水优化调度研究

在考虑泾惠渠灌区各县区水资源、农业生产、渠系工程现状差异基础上，利用大系统分解协调模型和模糊技术研究该灌区地表、地下水联合优化调度模型，得出其丰、平、枯年水资源利用方案，并与现有用水方案比较分析，表明该研究结果切合实际。

基于粒子群优化算法的RBF神经网络在泾惠渠灌区地下水位埋深预测中的应用

针对不恰当地选取RBF神经网络的网络结构和参数会使网络收敛慢的问题,采用粒子群优化算法对RBF神经网络参数进行优化,建立了基于粒子群优化算法的RBF神经网络模型（PSO-RBF模型）,对泾惠渠灌区地下水位埋深进行了模拟和预测。结果表明,与单一的RBF神经网络相比,PSO-RBF模型具有较高的预测精度。再根据时间序列预测法预测的降水量、径流量、蒸发量、渠灌引水量、地下水开采量、气温等模型的输入变量,用训练好的PSO-RBF模型预测了泾惠渠灌区2009-2020年地下水位埋深,发现该灌区地下水位埋深呈下降趋势。

泾惠渠灌区浑水泥沙输移特征

通过对泾惠渠灌区2013年夏秋灌期干支斗渠浑水资料的实时取样分析,探究渠灌区渠系挟沙水流含沙量及泥沙级配的时空变化规律,量化描述不同粒径悬移质泥沙颗粒的输移特征,旨在获得灌渠渠系内挟沙水流历经冲淤过程不同粒径悬沙沿程的垂向分布与输移规律,为渠灌区的运行及泥沙问题的处理提供理论基础。灌区内进行的原型取样测流工作在选定的具有代表性的干-支-斗渠线路上进行,观测分析了灌区渠系含沙量及不同粒径泥沙颗粒沿垂线分布的特征,验证分析了挟沙水流历经淤积过程含沙量分布的变化规律。通过对典型渠系线路不同粒径悬移质泥沙的沿程调整计算分析,表明不同粒径泥沙沿程的输移特征不同,各分组沙的冲淤特征并不都和全沙平均计算结果一致,其中级配曲线左端一定粒径范围(约>0.015 mm)的粗沙与全沙具有同冲同淤的规律。该研究可为泾惠渠灌区泥沙处理利用以及渠灌区浑水调控理论与技术的进一步研究提供依据。

泾惠渠灌区地下水化学特征及其对不同水源灌溉的响应

为研究泾惠渠灌区地下水水质状况及其对不同水源灌溉的响应,对桥底镇地下水进行系统采样,分析了泾惠渠灌区地下水基本特征、地下水化学成分形成原因和不同灌溉水源区地下水的暂时性变化规律。结果表明,泾惠渠灌区桥底镇浅层地下水以Na+Mg—HCO_3+SO_4+Cl类型为主,地下水环境为碱性咸水,影响TDS的主要离子排序为SO_4^(2-)>Cl^->Ca^(2+)>Mg^(2+);蒸发浓缩作用、阳离子交换作用和溶解沉淀作用是影响地下水化学成分形成的重要因素;井灌区地下水中各离子质量浓度均比渠灌区高,Ca^(2+)在2种类型区域的量有显著差异且年变异系数最大;引起Ca^(2+)和Na^+暂时性变化的因素是灌溉和降雨。灌区灌溉应在保证水量的情况下优先选择渠水灌溉,降雨集中期和灌溉期要加强灌区地下水水质的管理工作。

陕西省泾惠渠灌区土壤重金属环境质量现状及评价

在调查收集泾惠渠灌区农业生态环境状况资料的基础上,通过采集土壤样品,分析了灌区土壤中重金属含量,并通过单因子指数法对其土壤重金属环境质量现状作出了评价。结果表明,灌区土壤中Pb,Cd,Hg,As,Cu,Zn平均值与陕西省土壤背景值的平均值相比,分别超出46.0%,105.7%,90.6%,47.8%,12.6%和178.6%,只有Cr基本接近;从各元素的变异系数看,Cd的最大,为1.547,As的最小,为0.105;土壤中Pb,Cd,Hg,As,Cu,Zn以及Cr相互之间的相关性都不显著;重金属元素与肥力指标的相关性不具有任何规律性;单因子评价结果表明,灌区土壤中Zn污染最严重,平均单因子污染指数1.48,为轻度污染。As的平均单因子污染指数1.11,也达到轻度污染。Cd的平均评价结果为非污染。灌区土壤中Cr,Pb,Cu,Hg含量基本未达到土壤污染积累的起始值。

农村小型水利设施管护方式与农户满意度——基于泾惠渠灌区811户农户数据的实证分析

本文基于陕西省泾惠渠灌区811户农户调查数据,运用Ordered Probit模型,实证分析村集体管理、用水协会管理和私人承包经营管理三种农村小型水利设施管护方式的农户满意度及其影响因素。结果表明,目前农户对农村水利设施服务总体满意度不高,不满意比例达35%;不同管理方式农户满意度差异较大,其中,用水协会管理方式下的农户满意程度最高,私人承包其次,村集体管理方式下农户满意度最低。农户对小型水利设施管护的满意度受务农年限、水利设施认知、农业收入占家庭收入的比例、损耗程度、维修及时性、用水纠纷的影响,且不同管理方式分组下农户满意度影响因素存在明显差异。

泾惠渠灌区地下水位动态分析

陕西泾惠渠灌区地下水开采力度不断加大,地下水位不断下降,威胁灌区的水文生态安全。利用绘制潜水等水位线图法和ArcGIS软件,分析灌区地下水位动态。结果表明,灌区地下水位显著下降,主要原因是管理不到位,井渠使用失调。控制地下水位下降的根本途径是水资源统一管理。

Palmer旱度模式在渭北旱塬泾惠渠灌区的应用研究

依据泾惠渠灌区的水文气象历史资料,应用待定系数和回归方法,建立了适用于泾惠渠灌区的Palmer旱度模式。将该旱度模式应用于灌区干旱系列特征分析,分析结果给出不同干旱程度可能发生的频率及年内分布,验证了灌区有较明显的旱化倾向及冬灌期和春灌期大旱的出现机率较大等特征,这些均与灌区多年来的实际干旱情况相符,表明了所建立的Palmer旱度模式合理,具有较明确的物理意义且能够反映灌区的干旱特征。

泾惠渠灌区干旱指数的变化趋势及其敏感性分析

干旱指数是监测、预警、评估干旱的关键参数。将干旱指数用参考作物蒸发蒸腾量ET0与降水的比值来表示。根据泾惠渠灌区4个气象站近50年的气象资料,采用Penman-Monteith公式计算ET0,利用Mann-Kendall趋势检验法研究了降水、ET0及干旱指数的变化趋势,采用敏感系数法分析了干旱指数对气象因子的敏感性。结果表明:灌区ET0呈显著下降趋势,降水和干旱指数呈非显著下降趋势;灌区西北部趋于干旱,东南部趋于湿润,春秋两季趋于干旱,夏冬两季趋于湿润;干旱指数对降水最为敏感,其次为最高气温和水汽压。

陕西省泾惠渠灌区土壤重金属污染累积趋势预测

在对泾惠渠灌区农业生态环境污染现状调查的基础上,以灌区土壤中Cd、Hg、Pb、Cr、As、Cu、Zn为评价因子,通过建立模型,预测和分析了施肥、灌溉等农事活动对土壤中重金属环境容量及累积趋势的影响。结果表明,从2007年到2050年,泾惠渠灌区耕层土壤中Cr增加了4.87%,As7.61%,Pb11.7%,Hg26.4%,Zn30.3%,Cd68.1%,Cu83.2%;各重金属元素的总静环境容量由大到小依次为Zn>Pb>Cu>Cr>As>Hg>Cd,其中Zn的环境容量高出Cd的270倍;灌区土壤用完现存容量所需要的时间Zn最短,只有52a,其次是Cu,为54a,Hg最长,可达572a,但就现存容量所占的比例来看,灌区土壤中As和Zn的现存容量所占比例最小。

基于CROPWAT的泾惠渠灌区玉米和棉花灌溉需水量时空分布研究

基于泾惠渠灌区30a的气象资料,采用CROPWAT模型分析了泾惠渠灌区作物蒸发蒸腾量及灌溉需水量的变化,并运用SPSS软件,计算了灌区作物需水量与气象因子的相关系数。分析表明:玉米蒸发蒸腾量平均值为524.33mm,蒸发蒸腾量高峰期出现在7月中旬到8月下旬;棉花蒸发蒸腾量平均值为869.13mm,峰值出现时间与玉米一致;灌区玉米在抽雄-开花期灌溉需水量为130.12mm,籽粒形成-乳熟期灌溉需水量为359.32mm,9月下旬以后,灌溉需水量下降;棉花生育期需水量空间分布比较均匀,平均值为869 mm,整个灌区灌溉需水量平均值为453.6mm,棉花苗床期灌溉需水量开始增加,花铃期达到最大值,吐絮期灌溉需水量减小;灌区作物需水量与气温呈正相关,与降水呈负相关,与风速和相对湿度相关性较小,与日照时数相关性较大。

泾惠渠灌区地下水位动态与灌溉农业的关系

基于大量实测资料,运用相关关系分析近50年来灌区地下水位动态和农业种植结构变化的关系等,研究地下水位对灌溉农业和气候条件变化的响应。研究表明:泾惠渠灌区实际灌溉面积从1958—1982年约8.2万hm2减少到1983—2000年约4.87万hm2,同时粮食作物种植比例逐渐从70%上升到95%,近20年来,蔬菜种植面积不断增加,当前已经达到作物种植面积的25%左右;1983年之前,随作物种植面积的增加地下水位变化不大,1983年之后灌区蔬菜播种面积剧增,蔬菜种植面积每增加1万hm2,地下水位降幅为3.5 m;同时地下水位下降还受蒸发强度、工业用水等因素的影响。

基于COMGIS和Matlab的泾惠渠灌区灌溉决策支持系统

以泾惠渠灌区为研究对象,采用动态规划、神经网络、遗传算法等多种优化算法基于Matlab完成了系统优化模型,并采用GIS的三维可视化和空间分析技术基于COMGIS完成了灌溉仿真模型,同时利用COM技术,建立了系统与Matlab&ArcGIS无缝集成的泾惠渠灌区灌溉决策支持系统。系统能够有效地协助决策人员解决泾惠渠灌区灌溉水资源优化调度的难题,显著提高了灌溉水资源的管理水平。通过将2008年实际数据输入运行结果分析来看,系统能够胜任辅助灌溉决策之重任。