典型灌溉模式下灌溉水利用效率尺度变化模拟 (2009年)

为探讨灌区水分利用效率的尺度特征以及适宜的灌溉模式,以湖北漳河灌区为背景,基于改进的分布式水文 模型,模拟得到“间歇”灌溉和“薄浅湿晒”灌溉模式下不同尺度水平衡要素和作物产量分布。结果表明,2种灌溉模 式下的灌溉水分生产率和毛入流水分生产率在小于一临界尺度时,都随尺度增大而增大,当大于此临界尺度后,则 处于平缓甚至有下降趋势。“薄浅湿晒”模式比“间歇”模式节约灌溉水量19%左右,而灌溉水分生产率提高约 1 kg/m3。因此对于漳河灌区,“薄浅湿晒”是一种值得推广的节水灌溉模式。 ### 典型灌溉模式下灌溉水利用效率尺度变化模拟 #### 摘要与背景 本文探讨了灌区水分利用效率的尺度特征及其适宜的灌溉模式。研究选取湖北漳河灌区作为研究背景，通过改进的分布式水文模型对两种灌溉模式——“间歇”灌溉与“薄浅湿晒”灌溉模式进行模拟分析。结果表明，在小于一定临界尺度时，两种灌溉模式下的灌溉水分生产率和毛入流水分生产率均随尺度的增大而增加；当超过该临界尺度后，这些指标趋于稳定甚至有所下降。“薄浅湿晒”灌溉模式相较于“间歇”灌溉模式能节省约19%的灌溉水量，并且灌溉水分生产率可提高约1kg/m³。因此，对于漳河灌区而言，“薄浅湿晒”是一种高效的节水灌溉模式。 #### 关键概念解析 - **灌溉水利用效率(IWUE)**：指单位灌溉水产生的经济效益或作物产量，是评价灌溉系统性能的重要指标之一。 - **水分生产率(IWP)**：单位灌溉水产生的作物产量，反映了灌溉水转化为作物生产力的效率。 - **排水比率**：灌溉后排出的水量与总灌溉水量的比例，用于评估灌溉系统的节水性能。 - **分布式水文模型**：一种能够模拟水文循环各个过程的空间分布特征的模型，适用于研究特定区域内的水文现象及其变化规律。 #### 灌溉模式对比 ##### 1. 间歇灌溉模式(ISI) - **定义**：“间歇”灌溉模式是指在作物生长期间，根据土壤湿度、作物需求等因素定期或不定期地进行灌溉的一种方式。 - **特点**：可以有效控制土壤湿度，减少水分蒸发损失。 - **适用条件**：适用于降雨量较为均匀、土壤保水能力较好的地区。 ##### 2. 薄浅湿晒灌溉模式(TSWDI) - **定义**：“薄浅湿晒”灌溉模式是在作物生长初期采用薄层灌溉，中期保持土壤湿润状态，后期适度晾晒的一种综合灌溉方法。 - **特点**： - 节水效果显著。 - 有助于改善土壤结构，促进作物根系发育。 - **适用条件**：适用于干旱半干旱地区，尤其是水资源相对紧缺的区域。 #### 结果分析 研究表明，在不同尺度下，两种灌溉模式的灌溉水分生产率和毛入流水分生产率表现出不同的变化趋势： - 当灌溉规模较小时，随着灌溉面积的增加，灌溉水分生产率和毛入流水分生产率均有显著提升。 - 随着灌溉规模继续扩大，达到某一临界值后，这些指标的增长速度逐渐放缓，甚至出现下降的趋势。 “薄浅湿晒”灌溉模式相较于“间歇”灌溉模式的优势主要体现在： - 能够更有效地利用有限的水资源，节省灌溉水量约19%。 - 提高灌溉水分生产率约1kg/m³，增加了作物产量，提高了经济效益。 #### 结论与建议 对于漳河灌区这样的水资源相对紧张的地区，“薄浅湿晒”灌溉模式不仅能够有效提高灌溉水的利用率，还能在一定程度上缓解水资源压力，是一种值得推广的高效节水灌溉模式。未来研究可进一步探索该模式在其他类似地区的适用性及优化方案。 通过对灌溉水利用效率尺度变化的模拟研究，本研究为合理选择灌溉模式提供了科学依据，对实现水资源可持续利用具有重要意义。