灌区水转化机制与用水效率评估方法

　　《灌区水转化机制与用水效率评估方法》围绕灌区水转化机制与用水效率评估方法，以我国南方典型丘陵平原过渡带一湖北漳河水库灌区为背景，以灌区自然环境与农业生产变化为条件，以农田水势、沟渠水位、灌排水量之间的转化关系为主线，釆用实地查勘、灌排试验、区域监测、理论分析、模型构建、数值模拟、统计归纳等相结合的研究方法，揭示了变化环境下灌区水转化过程及效应，提出不同尺度农业用水效率定量表征及提升方法，建立了多水源调配-渠系输配水-作物耗水多尺度协同高效用水机制与调控模式，丰富和发展了农业水资源高效利用理论与方法，为灌区现代化建设与管理提供了科学依据。

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目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外研究发展动态 2
1.2.1 土壤水分与作物产量关系 2
1.2.2 灌区水转化过程及模拟 3
1.2.3 灌区水资源合理配置 4
1.2.4 灌溉用水效率评价 6
1.2.5 水分生产率的尺度效应 7
1.3 灌区水转化机制与用水效率评估技术体系 8
1.3.1 研究内容 8
1.3.2 研究方案与技术路线 9
1.3.3 主要成果与结论 12
第2章 漳河水库灌区降雨时空分布及干旱特性 14
2.1 灌区概况 14
2.1.1 灌区自然环境 14
2.1.2 灌区社会经济 15
2.1.3 灌区工程情况 16
2.1.4 灌区用水管理 18
2.2 灌区水资源非一致性分析 18
2.2.1 基于变异诊断系统的水文序列变异识别 18
2.2.2 基于GAMLSS模型的水文序列变异识别 21
2.2.3 漳河水库灌区水资源非一致性分析 28
2.3 灌区干旱特性分析 41
2.3.1 干旱指标选取及干旱频率分析 41
2.3.2 干旱指标适用性比较及干旱特征分析 43
2.4 本章小结 45
第3章 稻田土壤水分运动试验与模拟 47
3.1 稻田不同灌溉方式下土壤水分模拟 47
3.1.1 试验方法及模型建立 47
3.1.2 监测和模拟结果分析 50
3.2 稻田不同水管理组合下土壤水渗漏分析 58
3.2.1 试验方法及模型建立 58
3.2.2 模拟情景设置 60
3.2.3 数据分析 61
3.2.4 结果分析 61
3.3 考虑侧渗的多层土壤结构水平和垂向渗流特征试验与模拟 69
3.3.1 试验方案 69
3.3.2 模型建立 70
3.3.3 模型验证 71
3.3.4 结果分析 73
3.4 多层土壤水肥迁移转化参数测试装置及方法 78
3.4.1 测试装置 78
3.4.2 测试方法 79
3.4.3 实例验证 80
3.4.4 结果分析 82
3.5 本章小结 87
第4章 水稻控势灌溉及其产量环境效应 90
4.1 水稻控势灌溉试验与模型 90
4.1.1 旱作水稻田间试验布置 90
4.1.2 水稻产量响应规律分析 92
4.1.3 水分生产函数模型 97
4.2 基于AquaCrop模型的旱作水稻生产力模拟 100
4.2.1 模型简介 100
4.2.2 模型运动过程 106
4.3 生物多样性条件下田间需水量 111
4.3.1 农田土壤动物生物量调查 111
4.3.2 数据统计与处理 111
4.3.3 农田土壤动物群落对不同灌排处理的响应 112
4.3.4 农田土壤动物群落对环境因子的响应 115
4.3.5 考虑生物多样性的田间需水量阈值 117
4.4 本章小结 117
第5章 不同尺度水平衡监测及灌溉水利用系数分析 119
5.1 区域水平衡监测 119
5.1.1 试验区概况 119
5.1.2 水平衡动态监测试验 121
5.1.3 试验数据处理 122
5.1.4 试验结果分析 124
5.2 基于系统动力学的稻田塘堰系统水转化模拟 127
5.2.1 稻田塘堰系统水转化系统动力学模型 127
5.2.2 模型应用 129
5.2.3 模型验证及结果分析 131
5.3 长藤结瓜灌区灌溉水利用系数分析 134
5.3.1 田间水有效利用系数分析 134
5.3.2 渠系水利用系数分析 136
5.3.3 灌溉水有效利用系数分析 156
5.4 本章小结 169
第6章 灌区多水源水量调配机制 172
6.1 基于随机降雨模拟的塘堰优化运行规则 172
6.1.1 模型与方法 172
6.1.2 模型应用 174
6.1.3 结果分析 176
6.2 水库-塘堰联合供水模式水量分配计算方法 179
6.2.1 Copula函数理论简介 179
6.2.2 水库-塘堰联合供水组合模式的数学表达 181
6.2.3 应用研究 183
6.2.4 成果分析 187
6.3 水库-塘堰联合供水模式失效风险计算方法 189
6.3.1 水库-塘堰联合供水模式失效的数学表述 189
6.3.2 基于预测精度的Copula函数优选 190
6.3.3 应用研究 192
6.4 基于粒子群-人工蜂群算法的渠-塘-田优化调配耦合模型 196
6.4.1 优化调配耦合模型的构建 196
6.4.2 优化调配耦合模型求解 199
6.4.3 模型应用 201
6.4.4 结果分析 203
6.5 本章小结 204
第7章 灌区水资源高效利用调控模型 206
7.1 不确定条件下作物不同生育期间水量优化分配模型 206
7.1.1 研究方法 20'
7.1.2 实例研究 210
7.1.3 结果分析 213
7.2 变化条件下灌区水资源季节间不确定分配模型 220
7.2.1 研究方法 220
7.2.2 实例研究 224
7.2.3 结果分析 229
7.2.4 讨论 236
7.3 基于供求关系和生产函数的灌区水量使用权交易模型 238
7.3.1水量使用权交易模型 238
7.3.2 水量使用权交易计算结果分析 242
7.4 本章小结 247
第8章 灌溉用水效率评价及其考核指标 249
8.1 基于仿C-D函数的农业用水影响因子识别方法 249
8.1.1 理论基础与指标选取 249
8.1.2 面板数据模型检验与选择 252
8.1.3 农业用水影响因素分析 254
8.2 农业用水效率测算及其影响因子分析 256
8.2.1 农业用水效率测算分析方法 256
8.2.2 农业用水效率测算结果分析 267
8.2.3 农业用水效率影响因素分析 284
8.2.4 农业用水效率与灌区规模分析 286
8.3 灌溉用水效率考核指标及计算方法 287
8.3.1 农业用水效率评价指标研究现状 287
8.3.2 万亩灌溉取水量的计算方法 288
8.3.3 模型应用 290
8.4 灌溉用水效率综合评价方法 292
8.4.1 灌溉用水效率评价指标体系 292
8.4.2 灌溉用水效率评价循环修正方法 293
8.4.3 灌溉用水效率评价PCA-Copula方法 296
8.4.4 应用研究 297
8.4.5 结果分析 298
8.5 本章小结 304
第9章 灌区水分生产率尺度效应及转换 306
9.1 水分生产率尺度效应与评价指标 306
9.1.1 水分生产率尺度效应因素 306
9.1.2水分生产率评价指标 309
9.2 漳河水库灌区不同尺度水分生产率变化规律 312
9.2.1 研究区简介 312
9.2.2 水稻田间尺度水分生产率 313
9.2.3 中等尺度水分生产率 320
9.2.4 干渠及灌区尺度水分生产率 322
9.2.5 水分生产率影响因素分析 330
9.3 区域水分生产率的空间尺度转换 334
9.3.1 尺度转换的定义及方法 334
9.3.2 Kriging插值法基本理论 336
9.3.3 田间到区域的水分生产率尺度转换 339
9.4 本章小结 346
参考文献 348
附图 357