農(nóng)田水利研究的現(xiàn)狀及發(fā)展方向.ppt

農(nóng)田水利研究的現(xiàn)狀 及發(fā)展方向,武漢大學 水利水電學院 水利系 楊 金 忠,農(nóng)田水利綜合試驗場,匯報內(nèi)容,一、研究現(xiàn)狀分析 二、近年來的主要研究成果 三、農(nóng)田水利的發(fā)展方向 四、機遇和挑戰(zhàn),一、研究現(xiàn)狀分析,1. 研究課題分析 2. 研究內(nèi)容分析,1. 研究課題分析_研究課題來源（96年以來）,研究以縱向科學研究為主，縱向項目是橫向項目的兩倍 基金項目在研究經(jīng)費和項目個數(shù)最多，體現(xiàn)科學研究的水平和實力 國家項目主要是“ 863”、國家攻關。部級的項目偏少，應進一步增進和相關部的聯(lián)系 橫向項目以規(guī)劃設計為主。面寬，內(nèi)容豐富，是聯(lián)系實際、解決實際問題的重要環(huán)節(jié) 平均每人每年的科研經(jīng)費78萬元,1. 研究課題分析_研究課題來源（96年以來）,2. 研究課題分析_研究方向,在所有類型的項目中，節(jié)水灌溉都是重要的研究內(nèi)容 基金項目、國家項目和國際合作項目，偏重于節(jié)水和環(huán)境 部委級項目和橫向研究課題偏重于實用性的項目和規(guī)劃設計,2. 研究課題分析_研究方向,二、 近年來的主要研究內(nèi)容,1. 水稻節(jié)水灌溉 2. 旱作節(jié)水灌溉 3. 水環(huán)境與水資源 4. 排水標準 5. 大型灌區(qū)改造 6. 國際合作項目,1. 節(jié)水灌溉_水稻節(jié)水灌溉,主要典型研究課題,水稻水分生產(chǎn)函數(shù)及稻田不充分灌溉原理研究（基金） 水稻水分生產(chǎn)函數(shù)時空變化規(guī)律的研究（基金） 水稻灌區(qū)節(jié)水灌溉技術(shù)的不同尺度影響（基金） 水稻高效節(jié)水灌溉技術(shù)與原理及其水肥運移規(guī)律研究（基金）,1. 節(jié)水灌溉_水稻節(jié)水灌溉,主要研究成果,比較全面、系統(tǒng)地提出了我國南方及北方早、中、晚稻的水分生產(chǎn)函數(shù) 提出了我國南方和北方典型地區(qū)不同水資源條件下的水稻優(yōu)化灌溉制度 在國內(nèi)外首次提出了水稻水分生產(chǎn)函數(shù)與主要氣象因素相關的數(shù)學模型 探索了水稻水分生產(chǎn)函數(shù)隨時、空變化的規(guī)律，提高了點上短系列生產(chǎn)函數(shù)試驗成果的實用價值,1. 節(jié)水灌溉_水稻節(jié)水灌溉,主要研究成果,揭示了水稻中、早期受旱復水后，耗水及生長的“ 反彈”效應，提出了充分利用此效應的節(jié)水、豐產(chǎn)灌溉理論與方法 水稻生產(chǎn)函數(shù)、優(yōu)化灌溉制度的研究成果被山西、河北及廣西稻田應用 以此研究為基礎，進一步開展了與歐盟、美國、澳大利亞、國際水稻研究所等地區(qū)、國家和國際組織在水稻節(jié)水領域的國際合作研究,1. 節(jié)水灌溉_旱作節(jié)水灌溉,主要典型研究課題,農(nóng)田節(jié)水灌溉的增產(chǎn)及環(huán)境影響效應的應用研究（基金） 主要糧食作物的生產(chǎn)函數(shù)、灌溉模式及墑情監(jiān)測（基金） 寧蒙河套灌區(qū)水平衡機制及耗水量研究（基金） 田間保墑理論與應用研究（基金） 節(jié)水灌溉與農(nóng)業(yè)綜合技術(shù)（95） 鄂西北山丘區(qū)農(nóng)業(yè)干旱問題研究（基金）,1. 節(jié)水灌溉_旱作節(jié)水灌溉,主要研究成果,豐富和發(fā)展了農(nóng)田水循環(huán)和轉(zhuǎn)化理論，不同覆蓋條件下的覆蓋保墑理論 提出了冬小麥玉米一體化的節(jié)水高產(chǎn)栽培技術(shù)、冬小麥的噴灌增產(chǎn)模式 提出具有時域穩(wěn)定和地域適應的作物生產(chǎn)函數(shù)，建立了旱作區(qū)的水、肥耦合的作物生產(chǎn)函數(shù) 提出的一體化栽培技術(shù)與噴灌結(jié)合的灌溉模式在31萬畝農(nóng)田上得到了大面積推廣,2. 水環(huán)境及水資源,主要典型研究課題,劣質(zhì)水資源化與灌溉技術(shù)（863） 再生水高效安全灌溉利用技術(shù)（863） 地表、地下水污染基本規(guī)律及預測數(shù)學模型研究（基金） 污染物通過區(qū)域飽和非飽和土壤的運動理論（基金） 污水灌溉中污染物轉(zhuǎn)化運移規(guī)律的基礎研究（基金） 排水條件下化肥的流失及其對環(huán)境的影響（基金） 西北水資源承載能力與生態(tài)環(huán)境保護研究（95） 西北干旱區(qū)鹽堿地改良排水多準則優(yōu)化設計模型研究（基金） 南水北調(diào)受水區(qū)水資源系統(tǒng)運行管理研究,2. 水環(huán)境及水資源,主要研究成果,研究了污水灌溉技術(shù)方法，提出了污水灌溉中污染物的轉(zhuǎn)化運移理論和模型 研究了化肥的利用和流失，提出了氮素流失的模擬方法和控制減少氮素流失的方法 根據(jù)土壤和介質(zhì)特征隨機分布的特征，研究了溶質(zhì)在非飽和介質(zhì)中運移的基本方程和基本理論 研究了西北典型地區(qū)水資源的開發(fā)利用對于灌區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響,3. 排水標準,主要典型研究課題,控制排水田間工程及水管理成套技術(shù)(948) 農(nóng)田地下排水動態(tài)水管理模擬模型研究（基金） 澇漬災害防御技術(shù)（95）,3. 排水標準,主要研究成果,引進國外的自動給水栓技術(shù)，提出了技術(shù)要點，建立了自動化和現(xiàn)代化的試驗示范區(qū) 提出了澇漬兼治的排水指標，根據(jù)澇漬兼治的理論，提出排水系統(tǒng)的設計方法和設計標準 提出利用累計地下水埋深SEW和受抑制天數(shù)SDI為指標的排水標準 探討了水旱連作條件下，同時考慮農(nóng)田水分狀況和排水水質(zhì)的排水設計標準及排水規(guī)格的確定方法和步驟,4. 大型灌區(qū)節(jié)水改造,主要課題,內(nèi)蒙（河套） 河南（鴨河口，南灣等） 廣東（高州，青年運河等） 湖北（顏家臺，洪湖，東風，浠水，蓮花池）,4. 大型灌區(qū)節(jié)水改造,主要成果,鍛煉了教師解決實際工程問題的能力 研究了內(nèi)蒙河套灌區(qū)的秋澆灌溉和不同形式的井渠結(jié)合問題，為河套灌區(qū)的節(jié)水改造提供有力的支持 了解了全國灌區(qū)發(fā)展的現(xiàn)狀，掌握了我國灌區(qū)的基本特征和存在的主要問題,5. 國際合作,主要代表性課題課題,黃河節(jié)水策略（歐共體） 中國水稻節(jié)水灌溉技術(shù)及其影響（澳大利亞） 提高水稻灌區(qū)水分生產(chǎn)率的研究（澳大利亞） 遺傳水法理論及應用研究（香港） 水稻灌區(qū)灌溉系統(tǒng)控制理論及其應用（澳大利亞）,5. 國際合作,主要成果,拓寬了進行農(nóng)田水利科學研究的資金渠道，提高了學科在國際同類研究中的相互了解 鍛煉了一批年輕學者，提高了國際合作和國際交流的能力 根據(jù)黃河上游和下游兩個不同類型灌區(qū)的觀測和試驗，參與提出了節(jié)水的途徑和相應技術(shù)方法，初步建立了節(jié)水灌溉的決策支持系統(tǒng),三、農(nóng)田水利研究的發(fā)展方向,1. 節(jié)水灌溉基本理論 2. 農(nóng)業(yè)水環(huán)境 3. 農(nóng)田水利信息化技術(shù) 4. 農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)方法 5. 水政策,1. 節(jié)水灌溉基本理論（水、鹽、作物）,水分及鹽分運動的基本理論研究,農(nóng)田土壤水分的轉(zhuǎn)化問題與農(nóng)田水分的有效利用 水熱和溶質(zhì)的耦合運移 土壤-植物-大氣連續(xù)體中的水熱運移 水肥交互作用機理研究 土壤水分及溶質(zhì)運動的隨機模型,1. 節(jié)水灌溉基本理論（水、鹽、作物）,水分及鹽分運動的基本理論研究,土壤水分及溶質(zhì)的優(yōu)先流 土壤水參數(shù)的測定和確定 土壤水參數(shù)的空間變異性 尺度效應問題的研究，節(jié)水灌溉技術(shù)的不同尺度影響,1. 節(jié)水灌溉基本理論（水、鹽、作物）,節(jié)水灌溉條件下的需水規(guī)律,作物受水分脅迫條件下需水規(guī)律的研究 間作套種條件下作物的耗水規(guī)律研究 非充分灌溉制度的研究，優(yōu)化灌溉制度 淡水和微咸水交替灌溉條件下灌溉制度研究 微咸水的開發(fā)利用技術(shù) 水分供給狀況對農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)影響研究,2. 灌溉用水的循環(huán)機制，GSPAC系統(tǒng)的研究,灌區(qū)水量的循環(huán)機制（地表、地下、轉(zhuǎn)換、生態(tài)） 作物耗水機理及作物耗水量的預測分析理論 水資源合理開發(fā)利用技術(shù)（調(diào)度、優(yōu)化、分配） 井渠結(jié)合措施及對于水循環(huán)的影響（井渠結(jié)合與渠道防滲，井渠結(jié)合與地下水利用，井渠結(jié)合模式、井渠開采量比例） 季風氣候區(qū)的雨水利用和城市雨洪利用 不同尺度水循環(huán)過程的耦合 利用遙感遙測技術(shù)辨識作物、土壤含水量等區(qū)域農(nóng)田數(shù)據(jù)的理論與技術(shù),3. 農(nóng)業(yè)水環(huán)境,非點源污染方面的研究，人類活動對地下水環(huán)境影響的預測 劣質(zhì)水灌溉對農(nóng)田環(huán)境影響 節(jié)水灌溉對區(qū)域水資源循環(huán)體系和大田作物生態(tài)環(huán)境影響研究 區(qū)域水資源開發(fā)和灌溉對于區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響,農(nóng)田區(qū)域水環(huán)境,3. 農(nóng)業(yè)水環(huán)境,劣質(zhì)水灌溉技術(shù)方法和理論（標準，保障技術(shù)） 排水條件下的養(yǎng)分流失和轉(zhuǎn)化 污水處理和利用相接合的綜合技術(shù)及污染物轉(zhuǎn)化理論 地下水及土壤的污染及修復技術(shù)（物理、化學、生物、電動、P&T）,劣質(zhì)水利用及環(huán)境問題,4. 農(nóng)田水利信息化技術(shù),信息技術(shù)：水利信息的采集、傳輸、存儲和處理，網(wǎng)絡技術(shù)、3S技術(shù)等，發(fā)揮多學科的綜合優(yōu)勢，充分利用現(xiàn)有的資源和設施建立農(nóng)田水利工程軟件開發(fā)基地 農(nóng)田水利模型：灌溉排水的均衡、預測、優(yōu)化、分析、模擬、仿真、規(guī)劃、設計等應用模型，逐步形成灌區(qū)及地區(qū)灌溉管理的決策支持系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫建設：需水、耗水、灌溉水資源、作物分布及種植、地理、社會、經(jīng)濟、地表水資源、地下水資源；已建和在建的灌排工程；用水、供水、耗水、污廢水排放信息，實時監(jiān)測、信息的規(guī)范化和標準化,5. 農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)方法,不同尺度下農(nóng)田墑情預報方法 精細農(nóng)業(yè)。即對灌水位置、灌水時間、灌水數(shù)量、灌水成分、空氣濕度和土壤墑情進行自動監(jiān)控，科學管理 現(xiàn)代灌水技術(shù) 土壤保水劑及作物蒸騰調(diào)控技術(shù) 旱地（雨養(yǎng)）農(nóng)業(yè)的水分利用技術(shù) 地面灌溉技術(shù)。激光控制平地、水平畦田灌溉技術(shù)、田間閘管灌溉系統(tǒng)。,5. 農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)方法,渠道防滲技術(shù)與防凍脹技術(shù)：材料的研究，模式，技術(shù)措施，養(yǎng)護 控水、量水技術(shù)：低水頭、高精度、自動化、低造價的量水設備，自動閘門，灌區(qū)的上游控制和下游控制技術(shù) 海水的淡化和利用技術(shù) 回歸水的攔蓄和利用技術(shù) 人工降雨的催化和利用技術(shù) 輸配水自動量測及監(jiān)控技術(shù),6. 水政策（水價、水管理、機制）,水權(quán)、水價的形成機制以及效益補償機制 農(nóng)業(yè)節(jié)水效益和投入機制的研究 灌溉用水水價調(diào)整機制及其對于節(jié)水和農(nóng)業(yè)的影響 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的法律法規(guī)保障體系,四、我校農(nóng)田水利科學研究應掌握的機遇,機遇和挑戰(zhàn),目前和其余學校和