濉溪县沱浍澥灌区水源条件研究

文章从濉溪县水土资源条件出发,结合境内水利基础设施条件,分析灌区水源条件,得出该区具备发展井河结合灌区的结论,保证了粮食的达产与增产。

渠井用水比对灌区降水响应及其环境效应分析

渠井结合灌区适宜渠井用水比例关系灌区地下水环境和区域农业可持续发展。该文以人民胜利渠灌区为例,集合了灌区1954-2014年农业用水量及降水量、研究区域2008-2014年渠井用水比、地下水埋深、地下水水化学特征数据,分析了降雨量、地下水动态特征与渠井用水比例的相关性,以期探明渠井结合灌区渠井用水比对降雨的响应及其对土壤和地下水环境的影响。结果表明,典型渠井结合灌区渠井用水比与年降水量呈线性正相关;渠系上游地下水水位变化较下游更为剧烈,在用水水平、用水方式一致条件下,渠井用水比例越大,地下水埋深超过11 m区域增幅越小,较大的渠井用水比例对于上游地下水位下降减缓效果明显;平水期、枯水期,由于渠井用水比例不合理,地下水无序开采且超采严重,区域地下水碱化趋势明显;受气候变化影响,近5 a渠灌水量仅为多年均值的75.52%,未来区域降水量具有减小趋势,这势必进一步加剧农业水资源紧缺的形式。为了满足农业的正常生产,增加灌区地下水开采成为唯一解决途径,这势必加剧地下水的碱化趋势及地下水超采区的扩大。因此,确定灌区适宜的渠井用水比例对于灌区水资源的科学利用与农业的可持续发展具有重要意义。

井渠结合灌区水资源高效利用调控模式

根据水资源平衡的原理,对井渠结合灌区的地表水和地下水进行联合优化调度,并采取地膜覆盖集雨种植节水技术和引洪补源技术,实现灌区水资源的高效可持续利用。实践表明:采取沟渠蓄水和大定额灌溉的补源方式,效果明显;采取地膜覆盖集雨种植节水技术,增产幅度达17 4%;采取水资源优化调度技术,平均净增效益3000元 hm2左右,并可实现水资源采补平衡。

井渠结合灌区水资源多目标优化配置模型与应用

将灌区的经济效益和生态环境效益结合在一起综合考虑,在灌区水资源配置时不仅只追求获得最大经济效益,同时尽量将地下水位控制在适宜范围内,以维持地下水资源的采补平衡,实现水资源的可持续利用。按此原则,建立了井渠结合灌区水资源多目标优化配置模型。实例计算表明:应用此模型指导井渠结合灌区的水资源配置可实现真正意义上的地表水和地下水联合运用,提高水资源利用效率。

基于补排平衡法的井渠结合灌区机井数量研究

为了合理利用地下水资源,明确人民胜利渠灌区合理的机井数量,在地下水资源评价的基础上,利用地下水补排平衡法确定灌区合理的井渠灌水用水比例,进而用单井控制面积法和开采模数法确定灌区的机井数量。结果表明,人民胜利渠灌区规划机井数量为14 553眼,需要削减机井数量5 708眼。

石津灌区冬小麦水分生产率的尺度效应

以河北省石津灌区为研究对象,以2007—2009年两季冬小麦生育期为研究时段,基于Hydrus-1D和Modflow模型模拟分析了井渠结合灌溉模式下冬小麦的净入流量水分生产率和净灌溉水分生产率的尺度效应(作物、田间、分干、干渠和灌区尺度)。结果表明:①从作物尺度到灌区尺度,损失水量越来越多,使得净入流量水分生产率和净灌溉水分生产率分别减少了9.49%和16.59%;②由于研究区地下水埋深较大,冬小麦生育期内渗漏补给地下水库的重复利用水量很小,而净灌溉水分生产率因为考虑了这一小部分重复利用水量,比传统的灌溉水分生产率有了小幅提升;③在多年时间尺度上,由于渗漏水量能够全部进入地下水库被重复利用,净入流量水分生产率随尺度增大而增大,而不同空间尺度的净灌溉水分生产率也比冬小麦生育期时间尺度上提高37%～65%。

渠井用水比例对土壤脱盐与地下水化学特征的影响

【目的】通过研究华北典型井渠结合灌区不同用水模式对区域土壤盐分分布、根层土壤脱盐、地下水化学特征的影响,探讨华北井渠结合灌区适宜的渠井用水比例。【方法】2013—2015年在人民胜利渠灌区选择西三干渠控制范围为典型区域,监测控制范围内降水量、地表水灌溉量、地下水灌溉量、0—100 cm土层土壤含盐量、地下水矿化度,分析不同用水模式对根层土壤盐分洗脱、地下水化学特征的影响。【结果】2013—2015年一支渠、二支渠、三支渠渠井用水比例分别介于0.72—1.03、2.50—2.63、0.65—1.26之间;2013—2015年冬小麦苗期,不同用水模式下0—100 cm土层土壤盐分垂向分布均表现为上高、中低、下高,尤其是0—20 cm土层土壤盐分表聚明显;2013—2015年冬小麦苗期一支渠控制范围内0—20 cm根层土壤盐分均值大于0.32 mS·cm^(-1)面积分别占到控制范围的60.38%、25.99%、41.16%,二支渠控制范围内0—20 cm根层土壤盐分均值大于0.32 mS·cm^(-1)面积分别占到控制范围的59.61%、0.94%、8.81%,三支渠控制范围内0—20 cm根层土壤盐分均值大于0.32 m S·cm^(-1)面积分别占到控制范围的84.40%、41.87%、52.49%,表明渠井用水比例与支渠控制范围内表层土壤含盐量大于0.32mS·cm^(-1)的面积呈负相关;对比2013年同期,2014年典型区内0—20 cm土壤脱盐率介于15.61%—25.85%,2015年典型区内0—20 cm土壤脱盐率介于13.33%—23.15%;不同渠井用水比例典型区域地下水水化学特征均表现为:地下水中阳离子由枯水期钙钠型转化为平水期的钠钙型,平水期地下水水文化学相具有强烈的碱化趋势,特别是平水期二支渠地下水溶解性总固体增幅分别为一支渠、三支渠的1.23、3.48倍,表明较大渠井用水比例地表水灌溉驱动了根层土壤脱盐,增加了地下水中可溶性盐分浓度;对比2014年平水期,2015年同期一支渠、二支渠和三支渠控制范围地下水钠吸附比分别降低了23.58%、36.82%和55.47%,且区域地下水钠吸附比均低于18分级值。【结论】综合2013—2015年0—100 cm土层土壤脱盐率、地下水化学特征变化,在华北典型井渠结合灌区采用较大的渠井用水比例可以促进耕层土壤的脱盐、抑制土壤盐分表聚,同时短期内改善地下水环境。

基于线性规划和MODFLOW耦合技术的人民胜利渠灌区水资源优化配置研究

【目的】确定人民胜利渠灌区合理的农业水资源优化配置方案,为灌区水资源管理和机井布置提供科学依据。【方法】针对人民胜利渠灌区水资源分配不合理及灌区生态环境恶化问题,按照灌区地形地貌、工程类型和灌溉水源特点将灌区分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共3个计算单元,基于线性规划方法和MODFLOW地下水数值模型对灌区各计算单元进行不同水文年水资源优化配置,并模拟优化配置后地下水位动态变化。【结果】确定了不同水文年灌区的水资源优化配置方案:灌区计算单元Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区不同水文年的井渠比例有所不同,平水年井渠比分别为1/3.14、1/3.25、1/2.92,丰水年分别为1/3.47、1/3.66、1/3.24,枯水年分别为1/2.75、1/2.77、1/2.60;平水年计算单元Ⅰ区模拟地下水埋深相比初始埋深下降0.01 m,水资源总量基本处于平衡状态;计算单元Ⅱ、Ⅲ区模拟地下水埋深相对于初始埋深分别上升了0.12、0.15 m;丰水年灌区计算单元Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区模拟地下水埋深相比初始埋深分别上升了0.1、0.23、0.3 m;枯水年灌区计算单元Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区模拟地下水埋深相比初始埋深分别下降了0.17、0.08、0.04 m。【结论】线性规划方法和MODFLOW地下水数值模型相结合能较好地模拟灌区地下水流场和预测地下水动态变化趋势,进而确定合理的水资源优化配置方案。

井渠结合灌区机井规划设计研究

机井合理规划对北方井渠结合灌区地下水资源的合理开发利用具有重要意义。以宝鸡峡灌区为例,在灌区地下水资源评价的基础上,划分了地下水开发利用类型区;针对不同开发利用类型区地下水的采补特点,运用不同方法进行了机井规划设计。提出了对现有机井布局的初步调整方案。

井渠结合灌溉类型区多水源联网优化调度模式研究

针对丘陵地区灌溉水源分散、灌溉保证率低、农业缺水严重、生态环境恶化等突出问题,将多水源联网工程技术与优化调度技术相结合,建立了井渠结合灌区多水源联网优化调度模型,大大提高了灌区水资源的利用效率和灌溉保证率。采用该技术及其他节水措施后,威海井渠结合节水示范区全部耕地可得到灌溉,灌溉后的粮食产量由原来的9000 kg/hm2提高到11550 kg/hm2,示范区平均增产25%。经济、社会与环境效益显著。

井渠结合灌区节水灌溉的有效途径

井渠结合具有提高灌溉水资源利用率和调控地下水双重作用。探讨了对井渠结合灌区灌溉水利用系数、灌区适宜的渠井用水比例、水资源开发利用中的节水与养水。

基于高效安全用水的渠井结合灌溉管理模式研究

以陕西省宝鸡峡灌区为研究背景区,论述了渠井结合在灌区高效安全用水、促进农业发展及农民增收中的重要作用;基于灌区渠井结合灌溉及管理的历史回顾与现状分析,指出渠井灌分离管理、井灌缺乏有效监管、水价政策不合理及末级渠系老化失修是灌区渠井结合灌溉管理面临的主要问题;从实施最严格水资源管理制度的角度出发,探讨了当前灌区渠井结合灌溉的管理模式。

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。

井渠结合灌区信息管理与控制系统

为满足井渠结合灌区信息化管理与科学用水监管的需要,基于无线传感器网络,采用MapWindow开源地理信息系统组件与MySQL数据库,设计一种井渠结合灌溉管网输水灌溉信息管理与控制系统。应用结果表明,该系统的网络连通性和抗干扰性较好,软件部分运行稳定且支持多操作系统,可实现井渠结合灌区水资源联合调度、远程无线监控和信息化管理。

暴雨对引黄灌区土壤与地下水环境影响研究

为了客观评估特大暴雨对人民胜利渠灌区土壤与地下水的环境效应,跟踪研究了2016年7月9—20日特大暴雨降雨过程,分析了暴雨作用下人民胜利渠灌区典型区域土壤盐分及地下水化学组成的演变特征。结果表明:与暴雨前相比,暴雨驱动了80 cm以上根层土壤脱盐,0~10、10~20、20~30 cm土层土壤盐分下降明显,分别较暴雨前降低了63.74%、68.20%、33.41%;典型区域暴雨后0~20 cm根层土壤盐分均值为0.1879 mS/cm;区域地下水埋深较暴雨前上升了0.18 m,区域地下水阳离子水文化学相的分类类型由暴雨前的钙-钠型转化为暴雨后的钠-钙型,区域地下水总溶解性固体含量较暴雨前增加了24.95%,达到1315.09 mg/L,区域地下水钠吸附比较暴雨前增加了54.05%,达到32.94。暴雨驱动了根层土壤盐分向下淋溶,导致0~100 cm根层土壤盐分呈现“扁平化”分布,由暴雨产生的淋溶补给加剧了地下水作为灌溉水的碱化危害风险。

基于SWATMOD的井渠结合灌区水资源可利用量评价

针对井渠结合灌区水文过程以地表水的人工控制和抽取地下水灌溉—蒸散为主的水文循环特点,应用SWATMOD模型,以某渠灌区为例,对构建的耦合模型进行了率定和验证,并进行了灌区水资源量计算和水资源可利用量评价。模拟结果合理,丰富了井渠结合灌区水资源可利用量评价方法。

井渠结合灌区地下水开采方案设计研究——以泾慧渠灌区试验区为例

首先根据泾惠渠灌区试验区近60a的气象、土壤资料,利用CROPWAT模型计算区域冬小麦、玉米、棉花的灌溉需水量。根据研究区需水、供水之间的关系以及渠井适宜比理论提出3种地下水开采方案。在试验区水文地质条件的基础上,运用Visual Modflow软件建立了地下水流数值模型,并从地下水合理埋深、丰枯季地下水量构成等角度,对不同开采方案下的地下水动态变化进行了分析和验证。结果表明:通过对未来年地下水位的预测可知,3种开采方案下的地下水埋深都在合理的埋深范围内;对比分析发现第2种方案的地下水开采所引起的降深适中,开采量有可靠的补给保证,并在丰枯两季形成动态调整,为最优方案。该研究为今后试验区地下水的合理开采提供了科学依据。

井渠结合灌区节水效益模糊综合评价决策系统研究

针对井渠结合灌区缺乏节水评价指标与评价方法等突出问题,采用模糊综合评价方法,建立了井渠结合灌区节水农业综合评价指标体系,开发出了计算机辅助评价决策系统,该系统在国家节水农业重大科技专项"山东威海井渠结合节水技术集成与示范区"应用表明,系统确定的评价指标与评价方法科学、合理,评价结果可靠,计算机辅助管理系统性能稳定,操作简便。对于不同类型灌区节水效果评价及项目后评估具有重要指导意义。

人民胜利渠灌区水资源高效利用调控技术研究

在分析总结近几年灌区水资源高效利用调控理论与技术发展的基础上,提出适用于人民胜利渠灌区水资源的调控技术方案:作物种植结构调整和井渠用水比例调整,并建立引黄灌区地表水-地下水联合优化调度模型,定量分析其引、用、耗水关系及地下水变化规律。结果表明,人民胜利渠灌区通过采用作物种植结构调整和井渠灌水比例调整,从节水、经济、生态等方面均可以达到高效利用水资源的目的。

三江平原井渠结合灌区水资源可持续利用对策

介绍了三江平原井渠结合灌区水资源开发利用的概况,针对当前三江平原井渠结合灌区水资源开发利用所存在的问题,提出了三江平原今后实现井渠结合灌区水资源可持续利用的对策。