1985-2014年新疆玛纳斯灌区土壤盐渍化时空变化及成因

[目的]分析玛纳斯灌区进行盐碱地空间分布格局,清楚认识当地盐碱地类型和时空变化规律,找出因地制宜的盐碱地改良措施。[方法]以1985年玛纳斯灌区土壤普查数据,1998年Landsat TM,2006和2014年CBERS(China-Brazil earth resource satellite)影像为数据源,运用RS和GIS技术提取研究区4个时期土壤盐渍化信息,利用土地转移矩阵和盐渍化动态度模型分析30a来玛纳斯灌区土壤盐渍化时空动态变化,并探讨灌区盐渍化的驱动因素。[结果](1)1985—2014年,盐渍化土地总面积增加,从1985年的4.27×104 hm^2增加到2014年的7.90×10~4 hm^2。(2)灌区土壤盐渍化主要分布在灌区内部,呈块状分布。[结论]自然因素是土壤盐渍化形成与变化的内因,人为影响则是促进土壤盐渍化尤其是绿洲次生盐渍化发展的驱动因素之一。

基于二层规划的玛纳斯河灌区山区-平原水库群联合调度

在水资源总量约束情况下,为缓解玛纳斯河灌区水资源供需矛盾,充分发挥流域内水库群的节水潜力,利用二层规划模型对山区-平原水库群进行联合优化调度.上层优化目标为水库群联调过程中的蒸发渗漏损失最小,模型对平原水库的引水规则和山区水库的调水规则进行优化,增加山区水库的蓄水机会;下层优化目标为灌区缺水指数最小,通过对各水库供水规则的优化,提高各子灌区的供水保证率.结果显示:山区-平原水库群联合调度减少了流域水库群的水量损失.采用优化引调水规则后,水库群多年平均蒸发渗漏损失水量可减少0.22×108m3,与现状水库群运行调度相比减少12.09%;山区-平原水库群联合调度提高了灌区供水保证率.优化供水规则的实行,在现状年和规划年水资源总量控制模拟中,各子灌区灌溉保证率分别提高了6.83%,7.37%,13.00%和17.02%,13.49%,12.97%.利用山区水库和平原水库的蒸发渗漏差异进行水库群联合调度可以达到发挥研究区域水库群节水效益的目的,基于二层规划的玛纳斯河灌区山区-平原水库群联合调度对发挥该研究区域水库群节水效益和提高水资源利用效率具有正向作用.

水资源总量约束条件下玛纳斯河灌区水资源优化配置

针对干旱绿洲灌区水资源系统中存在的水资源供需矛盾问题,采用Lasso算法预测玛纳斯河灌区不同规划水平年需水量,开展绿洲灌区水资源供需平衡分析;构建干旱绿洲灌区水资源优化配置模型,采用LINGO语言对模型求解,通过模糊综合评价模型对玛纳斯河灌区水资源配置结果进行和谐度评价.研究结果表明:2025年和2030年玛纳斯河灌区需水量分别超出用水总量控制指标0.43亿m^(3)和1.04亿m^(3),水资源供需矛盾突出;基于LINGO语言求解多目标规划模型最优解得到灌区规划发展最优方案,优化后灌区2025年和2030年用水总量分别降低5.88%和11.04%,水资源供需矛盾得到一定程度缓解;构建和谐性模糊综合评价模型,以判断灌区和谐水平并得出评价结果.研究结果可以为干旱绿洲灌区水资源优化配置提供基础依据.

DSF-GWO算法在玛纳斯河灌区种植结构优化中的应用

针对水资源总量约束条件下玛纳斯河灌区种植结构优化和农业用水合理配置的科学问题,以玛纳斯河灌区(石河子灌区、莫索湾灌区和下野地灌区)小麦、棉花、玉米、葡萄4种典型作物种植结构为基础,构建多目标优化配置模型对作物种植结构进行优化调整,采用改进后的灰狼优化算法(DSF-GWO)求解社会满足型(方案1)、节水优先型(方案2)、经济成本型(方案3)、综合发展型(方案4)4种发展情景下的子灌区农业种植结构优化方案.结果表明:石河子灌区方案2和方案3产生相同经济效益时,方案3的生态、社会效益比方案2分别低4.3%和7.3%,因此,方案2较适合石河子灌区规划年种植结构发展要求;莫索湾灌区方案4产生的经济效益分别高于方案1和方案3的3.6%和4.2%,生态效益高于方案2的0.5%,因此,选择方案4符合莫索湾灌区规划年种植结构发展需求;下野地灌区方案4产生的经济、社会效益均高于其他方案,生态效益对比其他方案相差较小,所以选择方案4对下野地灌区规划年种植结构进行调整.

新疆玛纳斯河大型灌区续建配套与现代化改造对策浅析

大型灌区是农业和农村经济发展的重要基础设施,是我国农产品的重要生产基地,还担负着城乡生活、工业和生态环境供水的重要任务。文章分析了新疆玛纳斯河灌区现状存在的主要问题,提出了现代化改造的需求,并对灌区水土资源匹配情况进行了剖析,最后提出了灌区续建配套与现代化改造的对策措施,可为大型灌区改造提供参考。

新疆玛纳斯河灌区农业水价承受力调查

简介玛纳斯灌区水量分配与逐级水价现状及被调查对象基本情况,用玛纳斯河灌区农业水价承受力调查获得的数据对农业用水户水价承受力进行分析。分析结果表明:灌区末级水价承受能力的上、下限区间为0.14～0.165元/m3。此时,水费占净收益的比重为18.05%～21.27%,占总成本的比重为7.83%～9.23%,占总产值的比重为5.46%～6.44%。提出提高农户水价承受能力的对策:农业用水户对水价的承受能力是很低的,虽现行水价水平仍可以承受,但提价空间已不大。因此,在推广节水措施的同时,深化水利管理体制和经营机制改革,加快水价进入成本的速度,利用价格这一经济杠杆的调节作用,促使农民进一步惜水、节水,逐步实现水资源的优化配置,使水利管理单位尽快走上良性循环、健康发展的道路。

新疆山区水库参与调度对灌区种植业与水库群联合调度影响研究——以玛纳斯河灌区为例

以新疆玛纳斯河灌区为例,通过对比山区肯斯瓦特水库参与调度前后灌区种植业产值与水库群联合调度方案,分析了山区水库参与调度对灌区种植业与水库群联合调度的影响。结果表明,肯斯瓦特水库参与调度可在较大程度上提高灌区水库群蓄水能力以及联合调度灵活性,削减水库群蒸发损失与弃水量,但水库群渗漏损失总量可能会增大,最终减少水库群总水量损失。在增加灌区种植业产值与总种植面积的同时提高水库群年平均蓄水量,有利于灌区种植业经济发展与生态环境的改善。在灌溉季节,应尽可能将水量蓄存在山区水库以减少水量损失并增加水库群联合调度灵活性,但在蓄水期可适当增加平原水库蓄水量以缓解山区水库蓄水能力不够的困难。

玛纳斯河灌区地表水与地下水联合调度模型

通过分析新疆农八师玛纳斯河灌区水资源供需状况,结合灌区的灌溉系统、农作物种类及灌溉制度,建立了以灌区地下水抽水总量最小为主要目标,以灌区农业经济总效益最大为次要目标的地表水与地下水联合调度模型,并采用目标规划法对模型进行了求解,得到了在不同保证率下灌区地表水和地下水联合调度方案及农作物种植面积。结果表明:灌区供需水高峰期不一致和灌溉系统的蓄水、输配水能力不足是产生灌区水资源供需矛盾的主要原因,应适当调整灌区农业种植结构,改造灌区水利工程。

灌溉方式对玛纳斯河中游灌区棉花生长季棉田土壤含盐量的影响

采用田间取样、实验室分析以及统计分析等方法,对新疆玛纳斯河中游灌区漫灌、滴灌2种灌溉方式下棉田土壤含盐量在棉花全生长季的变化进行定量分析。结果表明,灌溉方式对表层土壤（0-20cm）和次深层土壤（40-60cm）含盐量影响较大,其次是深层（60-100cm）和根层土壤（20-40cm）。其中漫灌方式下土壤含盐量的最大值多出现在深层（60-100cm）或次深层（40-60cm）,在时间上含盐量最大值则出现在棉花生长期前半段（6月份或更早）;而滴灌方式下土壤含盐量的最大值多出现在根层（20-40cm）或次深层（40-60cm）,在时间上,土壤含盐量的最大值多出现在生长期的后半段（7月或以后）。对不同灌溉方式下各样点土壤含盐量数据的非参数配对样本进行检验,发现灌溉方式对土壤含盐量的影响以7月最大,其次是8月,之后分别是6月、5月、4月;从土层深度看,灌溉方式对表层（0-20cm）土壤含盐量影响最大,其次是深层（60-100cm）,之后分别是根层（20-40cm）和次深层（40-60cm）。

不同灌溉方式棉田土壤含盐量的分布特征——以玛纳斯河中游灌区为例

【目的】为干旱区节水灌溉和土壤盐渍化的预防提供依据。【方法】采用野外采样、实验室分析以及统计分析等方法,并基于空间换时间的研究方法,以玛纳斯河中游灌区为例,开展了灌溉方式(荒地、漫灌、滴灌)对棉田土壤盐分分布特征的研究。【结果】各灌溉方式变化过程0~40 cm及0~100 cm剖面内各层土壤含盐量分布特征大致为:荒地最高,滴灌棉田灌溉初期次之,漫灌棉田相对最低;随滴灌年限增加,土壤含盐量呈波动上升趋势;随着土层深度增加,各样地土壤含盐量大致呈现出:荒地各层土壤含盐量均比较高,漫灌棉田土壤含盐量主要集中在20~60 cm土层,0~20、60~100 cm土层相对较少,滴灌棉田各层土壤含盐量规律不明显。不同灌溉方式棉田纵剖面土壤含盐量的变异性为:荒地最低,漫灌棉田最高,而滴灌棉田变异性位于荒地和漫灌棉田之间,并且随滴灌年限增加土壤含盐量变异性呈现出1~4 a内波动减小,4~5 a间达到最小,4~5 a后波动增大的趋势;在灌溉方式变化过程中随土层深度增加各层土壤含盐量变异性呈波动下降的趋势。【结论】综上可知,不同灌溉方式以及灌溉年限的变化对棉田各层土壤含盐量及其变异性会有明显的影响。

WRMM模型在玛纳斯河灌区的应用

针对目前灌区水资源优化配置的求解算法存在局限性的情况,本文结合玛纳斯河灌区水资源系统特点,采用加拿大阿尔伯特省环境署开发的水资源管理模拟模型WRMM,对玛纳斯河流域各灌区和城市的供水过程,以及水库的入流、出流过程进行了模拟。结果表明:模型模拟结果良好,对玛纳斯河灌区的水资源管理和优化配置具有一定的指导意义。

新疆玛纳斯河灌区地下水特征研究

地下水水位下降加剧了新疆灌区生态环境恶化,因此本研究以玛纳斯河灌区为研究区,依据水量平衡原理,建立了地下水均衡模型,定量分析了玛纳斯河灌区地下水均衡要素的变化情况,为合理开发利用地下水资源提供科学依据。研究结果表明:在各典型年,灌区地下水均处于负均衡状态;同时玛河灌区地下水主要补给来源为渠系入渗、河道渗漏补给、侧向补给、田间入渗补给,分别占总补给量比例为32.34%~33.34%、10.22%~22.28%、15.55%~19.70%、15.31%~17.64%。灌区地下水主要排泄途径为人工开采,占总排泄量比例为41.77%~51.83%。实践证明,渠系入渗补给对维持地下水动态平衡作用较大,严格控制地下水开采是遏制地下水水位迅速下降的有效手段。

水资源三条红线约束下玛纳斯河灌区种植结构优化研究

针对玛纳斯河灌区存在农业用水比重大、用水结构单一的水资源配置问题,以解决多目标权重系数波动的问题为目标,通过模糊集理论建立基于鲁棒规划的农业水资源多目标配置模型,结合最优滴灌比和鲁棒规划算出玛纳斯河灌区水资源三条红线约束下最优种植结构。结果表明,对多目标线性模型采用鲁棒优化,可有效降低权重值的改变对模型输出产生的影响;通过使单位水收益最大实现对模型最优性和鲁棒性之间的权衡,有效解决了农业水资源配置问题;灌区在D6(6%)保护度下综合效益最高,小麦、棉花、玉米、葡萄作物种植面积分别为7.44×10^(4)、11.04×10^(4)、3.69×10^(4)、0.98×10^(4)ha,平衡风险与收益率后取情景3为最优种植配置方案。研究结果对玛纳斯河灌区种植结构及水资源配置提供了基础支撑,亦对区域水土资源可持续高效利用具有重要意义。

水资源“三条红线”约束下玛纳斯河灌区退耕土壤质量评价

水资源“三条红线”约束促使以农业用水为主的区域逐步开展退地减水措施,有效地保证了用水总量控制指标,也产生部分土地退耕撂荒的土壤质量下降问题。本文以水资源“三条红线”约束下新疆玛纳斯河灌区退耕土壤为研究对象,分析对比了退耕地块(RF)和临近耕作地块(CK)土壤pH值、可溶性总盐(TDS)、有机质(OM)、全氮(TN)、全磷(TP)、碱解氮(AN)和速效钾(AK)7个土壤质量指标,通过构建模糊综合评价模型计算RF和CK土壤肥力指数,分析水资源“三条红线”约束下玛纳斯河灌区退耕土壤质量。结果表明:(1)退耕地块和临近耕作地块pH在7.18~8.78之间,总体上与土壤深度呈正相关。退耕地块含盐量整体比临近耕作地块高10.84%,盐分主要分布在40~100 cm。(2)退耕地块的土壤养分整体上低于临近耕作地块,其中碱解氮差异最大,低了22.15%。(3)退耕地块和临近耕作地块土壤肥力评价指数范围为0.49~0.77,土壤质量均在中等偏上,临近耕作地块比退耕地块肥力指数均值高6.67%。研究结果可为灌区水资源总量约束下退地方案的实施及土壤质量保护提供理论依据。

新疆玛纳斯河灌区节水灌溉技术浅析

通过对灌区节水潜力分析,提出改进灌溉和推行节水灌溉的新技术与措施,实现水资源开发利用和农业经济增长方式由粗放型向集约型的转变,促进灌区水资源可持续利用有效途径的早日实现,为实现农业和农村经济结构调整,加快农业经济增长奠定良好基础。

渠系水位流量关系率定系统在玛纳斯河灌区的应用与分析

渠系水位流量关系率定系统采用曲线拟合的最小二乘法得到指定次数的多项式,用此多项式作为基础找到指定渠道的水位和流量之间的函数关系,使拟合后的关系曲线与实测数据间的误差最小,解决了传统手工绘制水位流量关系曲线时的人为误差,为玛河灌区的水资源调度和水量控制提供理论参考。

关于玛纳斯河灌区水价改革的几点思考

水是一种特殊商品，有使用价值。然而，福利供水和低水价以及水价改革的滞后，一方面掩盖了水的稀缺性、珍贵性；一方面使水利工程无法得到资金补偿。以玛纳斯河灌区为对象，对此问题进行探讨，并提出了水价改革的基本思路。

玛纳斯河灌区渠道改造设计方案分析

大型灌区是当前集约化农业发展的代表,也是减少灌溉用水的重要途径。渠道系统是灌区的基础,由于灌区发展及年久失修,很多渠道出现输水能力不足、渗漏严重等问题,必须进行改造。本文以玛纳斯河灌区为实例,介绍了渠道改造中的方案设计问题,包括渠线、纵坡、断面形式、抗冻胀等,为以后类似工程提供了技术参考。

新疆玛纳斯河灌区水闸加固工程布置与管理分析

新疆玛纳斯河灌区某水闸存在的主要问题是工程老化程度加剧,隐患增多。为消除隐患,确保水闸运行安全,结合该闸实际运行状况,分不同部位提出具体加固工程设计方案,在此基础上对加固工程管理进行了分析。该方案经济合理,切实可行,可为类似加固工程设计提供借鉴和参考。