为提升灌区灌溉水利用效率，保证粮食安全，本书以国家粮食生产核心区—黑龙江省为研究平台，对灌溉用水效率指标的测算分析及灌区用水的优化管理两个方面进行介绍。本书共十一章，主要包括概述、灌溉用水效率指标体系及测算方法、灌溉用水效率时空分布规律、灌溉水利用效率影响因素分析、渠道渗漏模拟、渠道入渗影响因素分析、灌区水资源优化配置理论、灌区多水源优化配置实例分析、灌区灌溉制度优化、灌区节水潜力计算与评价、水足迹理论下的农业用水分析等内容。
样章试读
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前言
第一章 概述 1
第一节 研究目的与意义 1
第二节 研究区域概况 3
参考文献 14
第二章 灌溉用水效率指标体系及测算方法 16
第一节 灌溉水利用效率测算方法 16
一、样点灌区的选取 16
二、灌溉用水效率首尾测算法 23
三、黑龙江省灌区灌溉水利用效率测算方法 24
第二节 渠系水利用效率测算方法 25
一、典型渠道的概化 26
二、渠道输水效率测算方法 26
三、越级渠道渠系水利用效率测算方法 28
第三节 田间水利用效率测算方法 29
一、典型田块的选取 29
二、典型田块净灌溉用水量的测算方法 29
第四节 井渠结合灌区测算方法的修正 31
一、井渠结合灌区测算方法 31
二、实例分析 33
参考文献 34
第三章 灌溉用水效率时空分布规律 35
第一节 灌溉用水效率规模分布特征 35
一、规模分布规律研究方法 35
二、不同类型灌区灌溉用水效率规模分布 37
第二节 灌溉用水效率指标的空间分布特征 43
一、地统计学理论概述 43
二、基于地统计学的灌溉用水效率指标空间分布 47
三、灌溉用水效率指标体系空间格局分析 50
参考文献 57
第四章 灌溉水利用效率影响因素分析 58
第一节 灌溉水利用效率影响因素 58
第二节 降水特征对灌溉水利用效率的影响 61
一、降水时序分布的混沌特征识别方法 62
二、灌溉水利用效率与年降水量的回归分析 63
三、灌溉水利用效率与降水时序分布的回归分析 63
第三节 渠系结构对灌溉水利用效率的影响 66
一、渠系特征表征 66
二、实例分析 68
第四节 灌溉水利用效率影响因素的空间分析 73
一、地理加权回归模型 73
二、影响因素空间分析 74
参考文献 79
第五章 渠道渗漏模拟 81
第一节 土壤水分特征曲线的测定 82
一、室内试验模拟 82
二、土样基本物理特征 85
三、土壤水分特征曲线的测定 86
第二节 渠道渗漏数值模拟 87
一、HYDRUS-2D软件简介 87
二、土壤水分运动方程 89
三、模型求解误差分析 91
参考文献 96
第六章 渠道入渗影响因素分析 98
第一节 渠道入渗试验 98
一、室内模拟试验方案 98
二、入渗过程影响因素分析 99
第二节 影响因素交叉效应 108
一、渠道底宽和入渗水头 108
二、渠道底宽和土壤初始含水量 109
三、渠道底宽和土壤容重 110
四、入渗水头和土壤初始含水量 111
五、入渗水头和土壤容重 112
六、土壤容重和土壤初始含水量 113
第三节 入渗模型 114
一、累积入渗量计算模型 115
二、湿润锋运移水平距离计算模型 117
三、湿润锋运移垂直距离计算模型 118
四、模型检验 120
五、模型简化 122
参考文献 125
第七章 灌区水资源优化配置理论 126
第一节 水资源优化配置内涵及原则 126
一、水资源优化配置内涵 126
二、水资源优化配置原则 126
第二节 不确定性问题的优化方法 128
一、随机规划 128
二、区间规划 129
三、鲁棒优化 131
第三节 作物水分生产函数 132
参考文献 133
第八章 灌区多水源优化配置实例分析 135
第一节 和平灌区概况 135
一、地理位置 135
二、河流水系 135
三、气候特征 136
四、水源分布 136
五、灌区多水源配置的必要性 137
第二节 区间多阶段随机规划模型 137
一、模型的建立 138
二、模型的求解 141
三、模型实例应用 142
四、结果分析 144
第三节 区间多阶段随机鲁棒优化模型 152
一、模型的建立 152
二、模型的求解 153
三、模型结果对比分析 154
第四节 基于模糊多目标规划的分式规划模型 161
一、模糊多目标规划模型的构建 161
二、模型求解 163
三、模型参数率定 164
四、分析及讨论 165
参考文献 170
第九章 灌区灌溉制度优化 171
第一节 SWAT模型 171
一、模型简介 171
二、SWAT模型率定与验证 172
第二节 研究方法 173
一、水量计算 173
二、有效降水量和作物需水量的耦合度 173
三、作物水分生产函数敏感性指数 174
四、灌溉制度最优评价方法 174
第三节 实例分析 174
一、研究区域 174
二、基础数据 175
三、模型评估 177
四、基于耦合度与敏感性指数的作物关键生育期确定 177
五、灌溉情境设定 181
六、灌溉情境结果分析 183
七、最优灌溉制度 184
参考文献 186
第十章 灌区节水潜力计算与评价 188
第一节 灌溉节水潜力定义 188
第二节 节水潜力计算 189
一、工程节水潜力计算方法 189
二、真实节水潜力计算方法 190
三、实例分析 191
四、真实节水潜力分析 200
第三节 节水潜力评价 206
一、灌区节水潜力评价指标体系 206
二、研究方法 207
三、实例分析 210
参考文献 212
第十一章 水足迹理论下的农业用水分析 214
第一节 生态水足迹理论 214
一、水资源生态足迹 214
二、水资源生态承载力 216
三、水资源生态赤字和生态盈余 216
四、水资源生态承载力与降水量相关系数 217
五、万元国内生产总值水资源生态足迹 217
六、实例分析 217
第二节 粮食水足迹 228
一、粮食水足迹计算方法 228
二、粮食水足迹分析 229
参考文献 234
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