内容简介
内蒙古河套灌区是我国*大的一*制灌区，干旱少雨，蒸发量大，区内农业用水主要来自黄河引水，近年来年均引黄水量约为46亿m3，超过国务院40亿m3分水方案红线，且灌区面临3.6亿m3的引黄水量指标转移，水资源利用形势严峻，要维持灌区可持续发展，保证其粮食与生态安全，必须回答以下两个问题：①河套灌区*少需要多少引黄水量以维持目前的灌溉面积？②满足不同限制引水条件的灌区适宜发展模式是什么？作者及其研究团队针对以上问题开展了多年研究，搜集了大量数据，计算提出了灌区适宜的引水量及发展模式，为灌区可持续发展提供了技术支撑。《河套灌区农业灌溉用水量与发展模式》部分插图附彩图二维码，扫码可见。
目录
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第1章绪论1
第2章河套灌区灌溉定额确定方法7
2.1河套灌区作物灌溉制度的成果汇总7
2.1.1生育期灌溉制度成果汇总7
2.1.2秋浇灌溉定额和春灌灌溉定额成果汇总13
2.2河套灌区生育期灌溉制度成果分析15
2.2.1河套灌区主要作物现状净灌溉定额15
2.2.2主要作物灌溉定额时空分布特征18
2.3不同作物的生育期灌溉定额比19
2.4本章小结20
第3章河套灌区典型区灌溉定额分析21
3.1皂火分干渠典型研究区灌溉定额分析21
3.2永刚分干渠典型研究区灌溉定额分析24
3.3建设二分干渠典型研究区灌溉定额分析27
3.4永联典型测试区灌溉定额分析29
3.4.1永联典型测试区介绍29
3.4.2永联典型测试区生育期灌溉定额分析31
3.4.3永联典型测试区秋浇灌溉定额分析32
3.4.4其他测试区灌溉定额测试结果33
3.5本章小结35
第4章河套灌区基础数据分析36
4.1河套灌区引黄灌溉水量数据分析36
4.2灌溉面积数据分析38
4.3种植结构数据分析40
4.4灌溉水利用效率成果分析44
4.4.1河套灌区灌溉水利用效率成果分析44
4.4.2河套灌区灌溉水利用效率成果汇总49
4.4.3年度灌溉水利用系数的确定51
4.5本章小结55
第5章基于水量平衡分析的河套灌区灌溉定额研究56
5.1研究方法56
5.1.1灌溉定额空间尺度和时间尺度的划分56
5.1.2综合灌溉定额研究方法58
5.1.3秋浇和春灌灌溉定额研究方法58
5.1.4不同作物净灌溉定额的确定方法59
5.1.5计算方法修正与合理性分析60
5.2河套灌区秋浇和春灌灌溉定额分析61
5.2.1秋浇灌溉定额分析61
5.2.2春灌灌溉定额分析64
5.3河套灌区综合灌溉定额分析64
5.3.1全年综合灌溉定额64
5.3.2春灌及生育期综合灌溉定额66
5.3.3生育期综合灌溉定额67
5.4河套灌区典型作物灌溉定额分析及验证69
5.5河套灌区主要作物灌溉定额分析73
5.6区域地下水位下降及其对灌溉定额的影响76
5.6.1地下水埋深、引水量和降雨量的年际变化76
5.6.2地下水埋深与引水量及降雨量的关系78
5.6.3限制引水条件下地下水埋深及潜水蒸发量分析83
5.6.4河套灌区潜水蒸发量分析87
5.6.5未来引水条件下地下水埋深及潜水蒸发量计算89
5.6.6考虑未来引水条件下灌溉定额的变化93
5.7作物净灌溉定额的参数敏感性分析94
5.7.1参数敏感性分析的典型年确定94
5.7.2作物灌溉定额比对主要作物净灌溉定额的影响95
5.7.3种植结构对典型作物净灌溉定额的影响96
5.7.4灌溉面积对典型作物净灌溉定额的影响98
5.7.5灌溉水利用系数对典型作物净灌溉定额的影响99
5.8本章小结100
第6章河套灌区农业灌溉地下水可开采量102
6.1基于可开采系数法的河套灌区地下水可开采量102
6.1.1研究方法102
6.1.2地下水总补给量计算102
6.1.3可开采系数确定104
6.1.4地下水可开采量计算106
6.1.5小结112
6.2基于动力学模型的地下水可开采量计算112
6.2.1研究工具112
6.2.2研究方法113
6.2.3基础资料113
6.2.4地下水数值模型构建113
6.2.5模型率定验证123
6.2.6井渠结合实施后灌区地下水位的预测分析128
6.2.7矿化度2g/L下方案选择133
6.2.8矿化度3g/L下方案选择141
6.2.9开采方案分析147
6.3本章小结151
第7章河套灌区水资源供需平衡分析152
7.1河套灌区可供水量152
7.1.1河套灌区引水量152
7.1.2河套灌区分洪分凌水量153
7.1.3河套灌区淖尔水量153
7.1.4河套灌区水库水量154
7.1.5河套灌区退水量154
7.1.6河套灌区再生水量155
7.1.7河套灌区地下水可开采量156
7.1.8可供水量供水状况分析156
7.2河套灌区用水现状分析158
7.2.1河套灌区生活用水158
7.2.2河套灌区**产业用水160
7.2.3河套灌区第二产业用水161
7.2.4河套灌区第三产业用水163
7.2.5河套灌区生态用水164
7.2.6河套灌区用水总量165
7.3河套灌区水资源供需平衡预测分析166
7.3.1河套灌区现状水量供需平衡分析166
7.3.2河套灌区生产用水量预测167
7.3.3河套灌区生活与生态用水量预测169
7.3.4河套灌区用水量预测及未来供需平衡分析170
7.4本章小结172
第8章河套灌区农业灌溉用水量与发展模式研究173
8.1河套灌区农业灌溉用水量与发展模式预测内容173
8.2基于不同时空尺度的灌区引水量预测方法173
8.2.1基于年灌溉定额的灌区和灌域尺度引水量计算173
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试读
第1章绪论
河套灌区地处干旱半干旱地区，降雨量少，蒸发量大，灌区多年平均降雨量为120～300mm，多年平均蒸发量约为2400mm，为降雨量的8～20倍，从客观条件上决定了该区没有灌溉就没有农业。按照国务院分水方案，河套灌区引黄水量限制值为40亿m3，目前，灌区年均引黄水量约为46亿m3，超过限制值约6亿m3，面临水资源短缺的严峻形势。此外，随着社会经济发展，河套灌区部分水权由农业向工业转让，总计需将
3.6亿m3的引黄水量转移到其他用水更为迫切的地区。灌区引黄水量的减少必将对灌区农业、工业和城镇的发展带来制约性的影响，届时用水矛盾将更加突出。河套灌区是典型的干旱盐渍化灌区，引黄水量的减少也会改变灌区水盐循环过程，影响耕地可持续发展。现阶段，灌区一方面面临引黄水量大幅度减少的问题，另一方面灌区种植面积在不断扩大，灌区需水量增加。因此，对河套灌区适宜的农业灌溉用水量和发展模式的研究迫在眉睫。
河套灌区的水资源绝大部分是黄河引水和引黄灌溉水补给形成的地下水，引黄水量
下降导致部分城乡居民的生活用水受到影响。农业是河套灌区的基础产业，也是**用水大户，灌溉用水量占区内用水总量的90%以上。近十多年来，河套灌区开展了节水改造工程和节水灌溉技术示范与推广，这些工程技术显著减少了无效蒸发和深层渗漏，提高了区内灌溉水利用效率，但总体而言，河套灌区农业用水效率不高，农业节水跟不上经济发展的步伐，水资源效益不高。近年来，随着经济社会的不断发展，河套灌区其他行业的用水量也在日益增加，农业用水与其他行业的用水矛盾日益突出。同时，随着黄河沿线地区水资源需求的增长，黄河水资源日趋紧缺，河套灌区引黄灌溉分配水量逐年减少（李继超和王玲，2018）。因此，合理预测需水总量及需水结构，提高水资源利用效率，对于当地的经济发展具有重要意义。
由于灌区的主要用水行业是农业，农业需水量预测尤为重要。农业需水量的预测大约开始于100年前的美国（黄修桥，2005），由于水资源短缺及需水量的迅速增加，水资源的规划愈加重要，农业需水量的预测得到了迅速发展（耿曙萍等，2006）。准确分析预测用水需求对区域水量精细调度与经济社会发展至关重要（王玮，2019；王明新，2010），国内外许多学者对此进行了深入研究，许多先进的预测方法也被应用于需水预测（Pulido-Calvo and Gutiérrez-Estrada，2009；Amir and Fisher，1999）。在灌区农业需水预测方面，国内外学者使用的预测方法主要有以下几种：①彭曼（Penman）公式法。*先利用彭曼公式得到作物蒸发蒸腾量，在此基础上考虑降雨量等因素，预测灌区的灌溉需水量。该方法需要大量气象资料、种植结构及水资源量等资料的支撑（张宝泉等，2008）。
部分学者根据参考作物需水量的变化规律总结了一些经验公式（李彦等，2004；刘晓英等，2003；刘钰和Pereira，2001；汪志农等，2001；刘绍民，1998），这些公式简化了计算过程并降低了对气象数据的要求，在一定程度上弥补了彭曼公式的缺点。②时间序列法。对于一些用水资料较齐全的灌区，可以采用时间序列法对灌区的农业需水量进行预测。例如，邵东国等（1998）基于时间序列法，建立了区域农业灌溉用水量长期预报分解模型；郑世宗等（1999）用自回归模型对霍泉灌区出流量进行了预测；李靖等（2000）基于周期性变化时间序列的分析预报方法，针对灌区需水量变化规律建立了灌区需水预报模型；刘小花等（2002）以开封历年引黄水、地下水与地表水的系列资料为基础，采用时间序列法，预测了开封农业灌溉需水量；王立坤等（2004）采用时间序列法，建立了水稻需水量预报模型。③定额法。定额法具有简便、直观、便于考虑因素变化等特点，在农业需水预测时经常被采用。由于定额法只考虑作物用水量的特点，预测结果明显偏大（刘迪等，2008）。李智慧和周之豪（1995）利用线性规划法得出了种植结构，并采用定额法对海河流域的农业需水量进行了预测；徐中民和程国栋（2000）与王大正等（2002）利用宏观经济模型、定额法分别对黑河流域中游和海河流域进行了农业需水量预测。④人工神经网络方法。针对常规需水量预测模型在预测中存在的拟合精度较差并且在预测时容易出现失真的情况，刘洪波（2005）引入人工神经网络方法，建立了非线性人工神经网络预测模型。黄国如和胡和平（2000）建立了基于神经网络的黄河下游引黄灌区引水量预估模型。⑤以灰色理论为基础的灰色预测模型。灰色理论是指根据系统的行为特征数据，找出因素之间和因素自身的数学关系或变化规律，建立一种描述被研究系统的动态变化特征的模型（宋巧娜和唐德善，2007；朱春江等，2006；董振兴等，2001）。郭宗楼等（1995）利用灰色理论进行了作物需水量的预测；李振全等（2005）使用灰色预测模型对西安的农业需水量进行了预测；王福林（2013）使用灰色预测模型和定额法对辽宁的需水量进行了预测。
由于需水预测涉及社会、经济
