基于灌区尺度的畦田规格优化研究——以泾惠渠灌区为例

【目的】进一步提升灌区尺度畦田规格的标准化程度。【方法】选取陕西省泾惠渠灌区作为典型研究区域,采用遥感影像数字化处理技术和数值模拟相结合的技术路线,提出了灌区尺度田面坡度和不同土壤质地条件下土壤入渗特性参数等数据的获取方法;以Win SRFR软件模拟为基础,提出了泾惠渠灌区合理的畦田规格布置模式。【结果】(1)文中所提方法获取的田面坡度计算值与实测值具有较好的一致性,所有田块相对误差绝对值均值为16.8%;泾惠渠灌区田面坡度分布最多的区间为2‰~4‰,其与灌区整体地面坡降基本匹配,说明所提灌区尺度田面坡度获取方法具有一定的可靠性;(2)得到了泾惠渠灌区不同土壤质地条件下Kostiakov公式入渗参数值,其入渗系数和入渗指数的取值范围分别为0.916~1.675 cm/minα和0.490~0.553,与已有文献资料所给出的取值范围基本一致,可满足灌区尺度畦田规格优化研究的需要;(3)以畦灌综合灌水质量指标≥80%作为畦田规格优化的约束条件,通过改变不同畦灌灌水技术要素组合,提出了泾惠渠灌区不同土壤质地和田面坡度条件下合理的畦田规格布置模式。【结论】泾惠渠灌区塿土、黄墡土和新积土不同田面坡度条件下,合理的畦长分别为50~130、50~80和40~80m,畦宽分别为4~8、5~10和6~10 m,其中田面坡度越小,畦长取小值,畦宽取大值,反之亦然。

灌区尺度作物水分利用效率指标研究

在对灌区来水、作物产量和作物需水量尺度分析的基础上,研究了灌区尺度作物水分利用效率指标,结果表明,冬小麦、夏玉米、棉花不同的生育期对采用哪种水分利用效率指标有直接影响;灌溉、降雨、地下水补给等资料较全时,3种作物都采用WUEET;无降雨资料时,冬小麦可选用WUEi近似代替WUEET;正常年份,夏玉米的WUEP0就是WUEET,干旱年份且需夏灌时,夏玉米WUEET由有效降雨量与灌溉量共同产生;棉花不能用WUEi或WUEP0中的任何一种指标反映其真实的水分利用效率,而只能用WUEET确定。

灌区尺度月灌溉用水量预报及模型敏感性分析

对水量计算模型进行改进,得到灌区尺度月灌溉用水量预报模型,包含3个子模型:降雨径流子模型、河流流量子模型以及灌溉需水子模型。其中灌溉需水子模型中,灌区被分解为目标灌区与非目标灌区。将此模型在澳大利亚马兰比季灌区进行应用,并通过SUFI-2算法对模型进行参数敏感性分析。采用月径流量以及月灌溉用水量进行参数率定和模型验证。通过模拟值与实测值对比,验证阶段模型灌溉用水量相关性系数R2为0.618 4,表明灌溉用水量模拟值与实测值拟合较好,其变化趋势基本一致。通过敏感性分析表明,模型对降雨量的敏感性高于对水库库容的敏感性。因此,该模型可用于灌区灌溉用水量预报,同时不能忽视气候变化对灌溉用水量的影响。

河套灌区土壤水盐和作物生长的HYDRUS-EPIC模型分布式模拟

土壤水盐是影响干旱灌区作物产量的主要因素。分布式模型可综合考虑土壤、水文和气象因子在灌区的时空变异特征，为评估区域尺度土壤水盐与作物生长状况提供有效工具。该文以河套灌区解放闸灌域为研究区，根据气象-土壤-作物-灌溉等因子的空间分布特征进行均质单元划分，建立基于一维农业水文模型 HYDRUS-EPIC 的灌区尺度分布式模型。利用2012年和2013年定点观测数据（土壤水分、盐分、叶面积指数和作物产量）进行模型率定与验证；进一步应用模型以求探明现状灌溉条件下研究区土壤水盐与作物生长状况及存在的问题。结果表明：生育期内灌区根区土壤（0～100 cm）有效饱和度为0.44～0.90，基本满足作物耗水需求；根区土壤溶液平均盐分浓度为3.1～13.5 g/L，相应地作物的相对产量为0.35～1.33，土壤盐分过高成为限制研究区作物产量的主因。为调控根区土壤水盐状况，对地下水深埋区（东北部）需进行灌水量的适宜补充，宜将浅埋区（西北、西南等）地下水平均埋深控制在1.3 m以下。