【摘 要】
:
西北干旱地区农业用水匮乏,灌区是农业用水的主要部分,必须大力发展农业节水研究,挖掘农业节水潜力。目前,要提高农业水资源管理水平和用水效率,必须建立一套科学合理的农业用水评价体系。作物生产水足迹的提出和应用为农业用水资源的科学管理开拓一个新的视角,作物生产水足迹统一了雨养农业和灌溉农业,为水资源的科学合理且高效地使用提供了理论基础。本研究立足于宝鸡峡灌区,基于遥感的方法精准识别灌区的作物种植结构并实
【基金项目】
:
国家重点研发计划课题(编号:2018YFF0215702),农业领域典型作物生产水足迹量化、评价和认证关键技术研究; 流域水循环模拟与调控国家重点实验室开放研究基金项目(编号:IWHR-SKL-KF202101),小流域生态水文过程模拟与植被优化配置研究;
论文部分内容阅读
西北干旱地区农业用水匮乏,灌区是农业用水的主要部分,必须大力发展农业节水研究,挖掘农业节水潜力。目前,要提高农业水资源管理水平和用水效率,必须建立一套科学合理的农业用水评价体系。作物生产水足迹的提出和应用为农业用水资源的科学管理开拓一个新的视角,作物生产水足迹统一了雨养农业和灌溉农业,为水资源的科学合理且高效地使用提供了理论基础。本研究立足于宝鸡峡灌区,基于遥感的方法精准识别灌区的作物种植结构并实现作物产量的空间展布,构建了灌区尺度作物水足迹量化方法和模型,实现了灌区尺度蓝水和绿水足迹的准确、快速量化。本研究结果可以为宝鸡峡灌区农业水资源高效利用和调控提供依据和保障。本研究主要取得了以下成果:(1)基于遥感的方法可以实现灌区作物的识别和估产。结合灌区物候信息,下载关键生育期的Sentinel-2A遥感影像,对比最大似然法和支持向量机分类方法,支持向量机分类法识别精度更高,误分、错分的现象较少;因此,采用支持向量机分类方法对灌区2017-2020年小麦和玉米的种植区域进行识别提取。基于关键生育期NDVI与作物产量建立估产模型,模型的模拟结果与调研产量的相关系数R2均大于0.6,可以实现灌区产量的空间展布。灌区2017-2020年小麦产量主要集中在5.6-6.8 t/hm2,玉米产量主要集中在6.8-8.0 t/hm2。(2)构建了适用于灌区尺度作物耗水模拟的WFAT模型。基于双源蒸散发原理,加入SCS曲线,对土壤进行分层处理,改进了土壤蒸发入渗模块,根据灌区灌溉定额和灌溉制度,加入灌溉模块,分情景模拟雨养和雨养+灌溉情景下的作物耗水情况。通过实测数据对模拟结果进行校准和验证,小麦和玉米校准期和验证期的相关系数R2均大于0.6,模型可以实现灌区的耗水模拟。灌区作物的实际蒸散发ET主要表现为植被蒸腾T,ET在1-10月呈现先增加后减少的趋势。(3)基于遥感水足迹量化方法实现了灌区蓝水和绿水足迹的精准量化。灌区小麦生产绿水足迹年平均值为0.386 m3/kg,年平均蓝水足迹为0.456 m3/kg,蓝水足迹占总水足迹的54.16%;玉米年平均绿水足迹为0.507 m3/kg,年平均蓝水足迹为0.345 m3/kg,蓝水足迹占总水足迹的40.53%。受降水资源影响,小麦绿水足迹呈现中部偏高,周边偏低分布,玉米绿水足迹呈现中部偏低,东南部偏高的分布;受灌溉水资源和渠道输水损失影响,小麦和玉米蓝水足迹均呈现中部偏低,周边偏高的分布。(4)为宝鸡峡灌区的水资源高效利用提供建议。对比分析小麦和玉米生育期降雨、灌溉水量和总水足迹发现,为进一步提高作物用水效率,需通过节水技术减少春季小麦灌溉损失水量,提高灌溉水利用效率;同时调整玉米的种植结构,增加种植面积,提高绿水资源消耗,并同时适当减少玉米灌溉用水,降低灌溉损失。合理分配管理灌区灌溉用水,达到水资源高效利用和灌区粮食安全的长远发展的目的。
其他文献
随着我国农业发展水平的不断提高,大型灌区对我国农业的高产、稳产乃至全国的粮食安全都具有举足轻重的地位。自上世纪70年代以来,在原有渠道灌溉系统的基础上,我国北方一些灌区已开始大力发展井灌设施,利用地下水进行灌溉代替排水,形成了渠井双灌模式。渠井结合灌区的水循环受诸多人类活动的影响,因此过程复杂且难以量化。统计模型等传统的研究方法难以定量计算各影响因素对水循环的影响,需要在水文模型中考虑农户灌溉用水
本文基于Flow-3D软件,以Wang冲刷试验为原型,采用大涡模拟(LES)结合泥沙冲刷模型对圆柱形桥墩及下游潜坝局部清水冲刷过程进行三维数值模拟研究。首先建立单圆柱桥墩冲刷数学模型,分析桥墩周围流场流态、紊动能分布以及涡体分布情况,分析桥墩局部冲刷发展过程。在此基础上改变桥墩与潜坝间距、潜坝露出河床高度等参数,着重分析桥墩和潜坝周围局部冲刷坑形态、流速分布、河床切应力等因素随时间的变化规律,探讨
史蒂文·斯梅尔(Steven Smale,1930.7.15)是美国数学家,当今世界上最杰出的数学家之一,长期任贝克利大学教授.他在微分拓扑、动力系统、混沌理论、非线性分析、计算复杂性、数理经济学和学习理论等众多领域都做出了重要贡献.他成功解决了微分拓扑学中"广义庞加莱猜想",并创立了现代抽象微分动
冻胀破坏是寒区渠道衬砌破坏的主要方式,影响渠道安全运行及工程效益的发挥,建立合理的渠道衬砌冻胀力学模型是衬砌抗冻胀设计的基础。目前梯形渠道衬砌冻胀力学分析大多基于假设冻胀力和冻结力分布及大小的前提下建立的结构力学分析模型,既不能充分反映衬砌板与基土冻胀之间的变形协调,也不能很好利用规范推荐成果或方法。SL23-2006《渠系工程抗冻胀设计规范》中详细推荐了渠基土冻胀量计算方法,一定程度上综合体现了
干旱长期以来一直是影响人类生活和社会生产的自然灾害。植物作为生物圈的重要组成之一,连接着大气圈、岩石圈、水圈,极易受到干旱的影响。在全球变暖的大背景下,关于干旱引发的灾害性事件的研究,有利于对干旱进行有效的风险管理,促进水资源的合理利用,对人类生产和社会经济发展产生促进作用。本文旨在克服大气水分的影响,使用植被水分作为量化干旱的指标,探究2001-2019年东北地区在不同时间尺度下的干湿变化特征以
道路基础设施,尤其是道路系统的智能化对于提升道路基础设施服务水平和加快交通强国建设与发展具有重大而深远的意义,是交通领域发展的主攻方向。路面是道路系统最基本的组成,路面材料的智能化意义重大,且自诊断、自修复甚至让电动车辆能够边行走边充电等智能化设想提出由来已久,但目前的研究还很少,这些智能化的关键在于使现有路面材料能够表现出力学性能之外的电学或磁学性能。最近,使用闪光焦耳热法可以制备低成本、高质量
土壤侵蚀是全球范围重大的环境问题之一。泥沙来源研究作为土壤侵蚀研究的核心内容之一,对水土保持措施的科学布设具有重要意义。本文采用复合指纹识别法,以东北黑土区建有多级石谷坊的代表性小流域为对象,在确定多级石谷坊合理源地分类的基础上,定量判别多级石谷坊沉积泥沙来源,对比分析指纹因子载体颗粒粒径范围对泥沙来源定量判别准确性的影响,分析上游石谷坊沉积泥沙对下游石谷坊泥沙沉积的影响,探讨复合指纹识别法在多级
我国位于西北干旱半干旱地区的大型灌区,地表水源难以满足农业发展的需求,地下水成为主要的灌溉补充水源,由于不合理的开采导致地下水明显减少且长期得不到恢复和补充。当干旱持续发生,来源于降水的自然补给量减少,水资源供需矛盾更加突出,农业用水往往得不到满足,对农业生产产生巨大的影响,致使粮食减产甚至绝收,严重影响当地的经济社会发展。为此,对区域内有限的水资源进行合理配置是解决以上问题的有效途径之一,可使水
EPS颗粒(发泡聚苯乙烯)混合轻量土是将原料土、EPS颗粒、固化剂和水按照一定比例搅拌形成的新型材料,在一些特殊路段的路基工程中得到了初步应用。路基土在服役过程中受到动荷载作用,土的动强度特性对路基安全有着重要影响。动强度与一定的强度标准相关,不同的强度标准下土有不同的强度特性。以往对于轻量土动强度的研究集中于水泥掺量、EPS颗粒掺量、围压等因素对动强度的影响,缺乏轻量土在不同强度标准下的动强度特
在全球变暖的大背景下,近地表气温的模拟研究已经成为一个重要的研究内容,研究近地表气温的变化对于分析气候的演变规律,预测未来的气候变化情况具有重要的意义和作用。近地表气温数据主要依靠气象站点获取,在地形复杂的广大地区,气象站点稀少,很难依靠气象站点的内插或者外推获得空间分布的近地表气温数据。机器学习在气温模拟中有着很好的优势,但不同的机器学习法在不同的区域有着不同的模拟精度,因此本文以气象站点较少的