【摘要】：灌溉水利用效率是評(píng)價(jià)灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水情況的重要依據(jù),也是反映灌區(qū)灌溉工程狀況、用水管理水平及節(jié)水灌溉技術(shù)的重要指標(biāo)。正確評(píng)價(jià)灌溉水利用效率可為灌區(qū)節(jié)水灌溉的發(fā)展提供科學(xué)的理論基礎(chǔ)。黑龍江省作為中國(guó)重要的商品糧基地,多年來(lái)其灌溉水利用效率排名均處在全國(guó)中等偏后水平。目前,黑龍江省共有大、中型灌區(qū)338處,小型灌區(qū)9136處,純井灌區(qū)30萬(wàn)余處,由于存在環(huán)境差異及管理方式的不同,使得黑龍江省不同類型灌區(qū)的灌溉水利用效率規(guī)模差異性顯著,存在發(fā)展不均衡的現(xiàn)象。因此,有必要對(duì)黑龍江省不同類型灌區(qū)灌溉水利用率的時(shí)空變化規(guī)律進(jìn)行研究分析,找出制約不同類型灌區(qū)灌溉水利用效率增長(zhǎng)的主要影響因素,并科學(xué)制定節(jié)水方案,進(jìn)而使得不同類型灌區(qū)在其可達(dá)到的閾值范圍內(nèi)得以均衡穩(wěn)步提升,實(shí)現(xiàn)黑龍江省灌溉水利用率均衡增長(zhǎng)的目標(biāo)。本研究在對(duì)黑龍江省樣點(diǎn)灌區(qū)進(jìn)行調(diào)研及部分典型樣點(diǎn)灌區(qū)進(jìn)行實(shí)地測(cè)量的基礎(chǔ)上,對(duì)不同類型灌區(qū)灌溉水利用效率的時(shí)間分形特征及空間分布格局進(jìn)行研究;利用空間建模技術(shù)對(duì)不同地區(qū)的灌溉水利用效率進(jìn)行影響因素分析;從工程性節(jié)水和作物真實(shí)節(jié)水兩個(gè)方面計(jì)算灌區(qū)節(jié)水潛力,并利用方法集評(píng)價(jià)法對(duì)黑龍江省大型灌區(qū)的節(jié)水潛力進(jìn)行評(píng)價(jià)。本研究的主要內(nèi)容及成果如下:(1)灌溉用水效率指標(biāo)體系測(cè)算方法在對(duì)以往灌溉用水效率指標(biāo)體系進(jìn)行歸納總結(jié)的基礎(chǔ)上,將灌溉水利用效率、渠系水利用效率、田間水利用效率作為本研究的灌溉用水效率指標(biāo)體系;闡述了灌溉用水效率指標(biāo)體系中各指標(biāo)的測(cè)算方法;針對(duì)特殊類型灌區(qū)——井渠結(jié)合灌區(qū),提出了灌溉水利用效率測(cè)算的修正方法,由于考慮了地下水運(yùn)動(dòng)及回歸水的影響,利用修正方法計(jì)算出的井渠結(jié)合灌區(qū)灌溉水利用效率高于傳統(tǒng)測(cè)算方法計(jì)算出的灌溉水利用效率,也更貼近真實(shí)值。(2)黑龍江省灌溉水利用效率分形特征為研究不同類型灌區(qū)灌溉水利用效率的規(guī)模分布情況,利用位序-規(guī)模法對(duì)黑龍江省不同類型灌區(qū)灌溉水利用效率的年度分形特征進(jìn)行研究。結(jié)果表明:2009年~2014年黑龍江省灌區(qū)灌溉水利用效率的分維值D在(5.26,6.25)區(qū)間范圍內(nèi),呈現(xiàn)出由多分形向單分形逐步過(guò)渡的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),黑龍江省不同類型灌區(qū)的灌溉水利用效率逐漸趨于均衡增長(zhǎng);不同類型灌區(qū)灌溉水利用效率在均衡發(fā)展情況下可達(dá)的最大值分別為:大、中型灌區(qū)D1=4.58時(shí),η1=44.44%,小型灌區(qū)D2=4.79時(shí),η2=53.81%;純井灌區(qū)D3=6.98時(shí),η3=70.41%;全省灌區(qū)D=5.13時(shí),η=57.03%。(3)黑龍江省灌溉用水效率指標(biāo)體系空間格局利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)黑龍江省灌區(qū)灌溉用水效率指標(biāo)體系的空間分布特征進(jìn)行研究。結(jié)果表明:田間水利用效率受空間結(jié)構(gòu)的影響最大,ISO方向空間正相關(guān)范圍最大為145 km;灌溉水利用效率受空間結(jié)構(gòu)的影響次之,ISO方向空間正相關(guān)范圍為124 km,而渠系水利用效率受隨機(jī)因素影響較大。大慶、哈爾濱、綏化三地交界處,灌溉水利用效率、渠系水利用效率與田間水利用效率均出現(xiàn)高值,3個(gè)指標(biāo)在雞西的雞東縣均出現(xiàn)低值。(4)黑龍江省灌溉水利用效率影響因素分析從全局和局部角度分別對(duì)黑龍江省灌區(qū)灌溉水利用效率進(jìn)行影響因素分析。將灌溉水利用效率作為因變量,利用逐步回歸分析篩選出8個(gè)主要影響因素:降雨量、騰發(fā)量、節(jié)水灌溉面積比率、渠系襯砌比率、灌區(qū)工程完好率、渠系結(jié)構(gòu)復(fù)雜度、灌區(qū)工程配套率、灌溉用水量作為自變量,分別建立最小二乘法回歸模型(OLS)和地理加權(quán)回歸模型(GWR)。結(jié)果表明:黑龍江省灌區(qū)灌溉水利用效率及其影響因素的空間自相性隨距離增大而減小;GWR模型的由于考慮了空間因素,擬合度高于OLS模型;全局分析中,除渠系結(jié)構(gòu)復(fù)雜度、灌溉用水量與灌溉水利用效率呈負(fù)相關(guān),其他影響因素與灌溉水利用效率均呈正相關(guān);局部分析中,各影響因素的回歸系數(shù)空間分布規(guī)律明顯。(5)灌溉節(jié)水潛力分析為準(zhǔn)確估算灌區(qū)節(jié)水潛力,科學(xué)制定灌區(qū)節(jié)水計(jì)劃,以黑龍江省典型樣點(diǎn)灌區(qū)——呼蘭河灌區(qū)為例,通過(guò)調(diào)研及遙感技術(shù),計(jì)算了2007~2014年呼蘭河灌區(qū)的灌溉水利用效率和水分生產(chǎn)效率,并從“工程節(jié)水”和“真實(shí)節(jié)水”兩個(gè)角度,分別計(jì)算了不同情景下的節(jié)水潛力。結(jié)果表明:SEBAL模型的計(jì)算結(jié)果與測(cè)算結(jié)果吻合度高,呼蘭河灌區(qū)灌溉水利用效率與降雨量呈正相關(guān),與凈引水量呈顯著負(fù)相關(guān)。經(jīng)計(jì)算,制定的5年、8年、11年和15年的節(jié)水潛力區(qū)間分別為(1.702,5.103)×108m3、(1.783,5.184)×108m3、(1.865,5.266)×108m3和(2.301,5.702)×108m3;根據(jù)計(jì)算出的呼蘭河灌區(qū)2007~2014年水分生產(chǎn)效率累計(jì)頻率,制定近期(水分生產(chǎn)效率累計(jì)頻率50%處)和遠(yuǎn)期(水分生產(chǎn)效率累計(jì)頻率的70%處)節(jié)水計(jì)劃的水分生產(chǎn)效率目標(biāo)值分別為1.03 kg/m3和1.22 kg/m3,進(jìn)而計(jì)算出近期和遠(yuǎn)期的累計(jì)節(jié)水潛力分別為1.18×108 m3和2.74×108 m3。(6)灌區(qū)節(jié)水潛力評(píng)價(jià)綜合灌溉用水定額、灌溉用水效率、灌區(qū)種植指數(shù)、灌區(qū)效益、灌區(qū)環(huán)境5個(gè)層面,建立了適應(yīng)于黑龍江省灌區(qū)的節(jié)水潛力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,并利用方法集模型對(duì)黑龍江省23個(gè)大型樣點(diǎn)灌區(qū)的節(jié)水潛力進(jìn)行評(píng)價(jià),結(jié)果表明:方法集模型可以循環(huán)修正單一方法評(píng)價(jià)結(jié)果間的差異,使得評(píng)價(jià)結(jié)果更具有說(shuō)服力;通過(guò)計(jì)算大型灌區(qū)節(jié)水潛力與灌溉水利用效率、渠系水利用效率、田間水利用效率的排序關(guān)聯(lián)度,得出大型灌區(qū)節(jié)水潛力與渠系水利用效率的排序關(guān)聯(lián)度最大。
【圖文】：

技術(shù)路線圖

圖 2-1 黑龍江省行政區(qū)劃圖Fig.2-1 Administrative divisions map of Heilongjiang Province2 地形地貌黑龍江省的地勢(shì)特征為東南部、西北部及北部位高，西南部、東北部低。黑龍江省地構(gòu)成為：丘陵、山地、臺(tái)地、平原和水面；西北部為東北-西南走向的大興安嶺山地，西北-東南走向的小興安嶺山地，東南部為東北-西南走向的張廣才嶺、老爺嶺、完達(dá)其山地總面積約占黑龍江省總面積的 24.8%；300 m 以上海拔高度的丘陵總面積約占省總面積的 35.9%；黑龍江省西部的松嫩平原與東北部的三江平原構(gòu)成中國(guó)東北部最的一部分，，平原總面積占黑龍江省總面積的 37.2%；200 m~350 m 海拔高度的臺(tái)地面龍江省總面積的 14.2%。黑龍江省地形地貌分布情況見(jiàn)圖 2-2。
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S274

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2679544