沿运灌区稻麦轮作农田排水过程监测与模拟研究

发布时间：2020-08-21 17:29

【摘要】：我国平原河网地区水资源丰富,但农田用水粗放,尤其在稻田排水过程中,污染物排放得不到有效地控制,给当地水生态环境带来了很大的压力。本文从沿运灌区的农业用水管理与控制的角度出发,以减少农田排水达到减少农业非点源污染输出为目的,选用DRAINMOD模型模拟研究了不同灌溉制度条件下的水文过程,氮磷分布规律以及稻田流失量,并分析了小麦最佳经济效益农田排水系统的优化布置,成果可为当地农业生产发展提供理论依据与技术支撑。取得的成果如下:(1)水稻生长期间地下水位均较高,排水量较大,且随着灌水的出现呈周期性变化。对DRAINMOD进行参数率定,发现模拟值与实测值吻合较好,说明模型能够较好的预测研究区稻麦轮作农田的排水水文过程;对主要输入参数的敏感性分析发现,在用DRAINMOD模型模拟研究区农田水文过程时应对土壤侧向饱和导水率与排水模数慎重选择。(2)运用DRAINMOD模型对常规灌溉、深水灌溉和浅水勤灌三种不同的灌溉模式进行模拟分析,研究发现,后两种灌溉模式不仅能提高作物的产量还有一定的节水减排的效果,且以浅水勤灌表现尤为明显,该模式下灌溉量减少了 108mm,削减率达11.8%,排水量减少达到了 25.0%,作物产量增加了 5.5%,与实测得出的增产532.5kg/hm2一致。因此浅水勤灌是研究区较为科学的水稻灌溉制度选择。(3)通过对研究区农事记录以及不同地下水和排水沟的定期取样监测,研究发现:在稻作期间,农田中不同形态的氮含量均较高,且以铵态氮的变化尤为明显,该时间段内浓度达2.67mg/L,在非水稻生长季,该值仅为0.33mg/L;而总磷的含量在整个监测期间均较小;随着埋深的增加,污染物浓度均呈现出减小趋势。(4)通过对农田氮磷流失量的研究发现,水稻种植期间,农田中磷的流失整体偏少,主要表现为氮的流失,铵态氮仅在7月份流失的量就占到整个氮素流失总量的38.7%,说明在施肥期后,尤其是尿素的施用后,很大一部分的氮素以铵态氮的形式随着排水从田间流失;浅水勤灌的灌溉方式在氮磷流失上的削减表现也较为明显,硝态氮、铵态氮分别较常规模式削减了 21.1%、36.5%,总磷则减少了 0.30kg/hm2。合理施用化肥不仅提高水稻产量增加经济收入,还能减少农业水对环境产生的负面效应。(5)在研究区现有排水条件下,不能安全满足小麦的排涝除渍要求。以小麦产量最大化的排水系统方案进行的模拟研究发现,排水强度越大小麦的相对产量就越高,小麦相对产量也随地表排水状况的改善而增高,且受涝渍胁迫的影响较大,在排水间距大于20m以后变化则尤为明显。根据模拟结果,在保证作物涝渍产量的同时,综合考虑经济因素,研究区以地表排水良好(Sm=1),排水暗管埋深为1.2m、间距为20m的排水系统设计,可得到最佳经济效益。
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S276
【图文】：

扬州大学硕士学位论文区概况及试验布置逡逑概况逡逑理条件逡逑属于江苏省扬州市，位于江苏省中部，地处苏中平原，长江下淮交汇之处，境内地势平坦，河湖交织，是苏中地区重要的水左右，总面积１３３２．５４平方千米，其中陆地面积占８５．８％，水域面内的沿运灌区建成于１９５９年，是自流灌区的首站，地点位于京。根据数据资料显示，沿运灌区扬州段内，正常年份可利用总引夕卜来水量１９．１亿ｍ３，可利用量１８．０亿ｍ３。灌区总面积２３２．５ｋｋｍ２，是中型自流灌区。试验区位于沿运灌区邵伯镇境内，东经３”，具体位置如图２－１所示。逡逑

周萌沿运灌区稻麦轮作农田排水过程监测与模拟研究平均气温１５．３°Ｃ，年平均最高气温为２０．０°Ｃ，其中夏季平均最高温为１１．５°Ｃ，冬季的平均最低气温仅为－０．１°Ｃ；区内年平均降水，最大值出现在１９９１年，年降水量达１５７０．６＿，最小值出现在大值约为最小值的４倍。该地区降水量分布如图２－２所示，由图水量达到峰值，该月降水量占年降水量的１９．７％。夏季（６？８平均降水量４７９．１ｍｍ，占年降水量的４７．８２％，在全年降水量中所最多的季节，而冬季（１２？２月）平均降水量仅为１０６．３８ｍｍ，全年降水量最少的季节。研究区多年平均蒸发量为９６５．７ｍｍ，ｈ，无霜期长，约为２２０天。逡逑２５０邋ｒ逡逑

时间逦１１／３－１１／１５逦１１／１６－１１／２３逦１１／２４－２／２５逦２／２６－４／７逦４／８－４／１４逦４／１５－６／１逦１１／３－６／１逡逑２．２试验布置与设计逡逑试验区位于江都区农田水利科学研宄站，位置示意见图２－３。试验于２０１６年对小麦中逡逑后期生长与水稻全生长期的水文水质过程进行了监测。如图２－４所示，试验田总计面积为逡逑ｌＯＯｍｘｌＯＯｍ，分为１２个小田块，南北分别６个田块，除去田埂部分，南边田块的长均为逡逑４６．３ｍ，各田块的宽共９４．６ｍ，北边长为４７．３ｍ，宽合计９４．８ｍ，实际种植面积总计８８６４邋ｍ２，逡逑沟渠布置见图２－４。逡逑ＩＡ逡逑图２－３试验田位置示意图逡逑１２逦１１逦１０逦９８７逡逑／｜排水沟逡逑／邋逦；－；——：—邋逦——－－逡逑１逦｜逦２逦３逦４逦５逦｜逦６逡逑－－■逦．邋逦邋■逦邋—逦…￣逦一——一邋—－ｇ邋：邋＇逡逑图２－４试验田平面布置图逡逑

本文编号：2799653