随着我国经济的发展,城市化进程不断加快,加之人口增长,致使人均占有的耕地面积不断减少。据调查,我国目前人均耕地面积仅为0.1公顷,粮食安全日益严重。因此,在耕地面积有限的情况下,如何提高单位面积的粮食产量是我国面临的突出问题。 据估计,我国现有中、低产田87446万公顷,占耕地面积的71.3%,其中由于涝渍灾害威胁的农田就有1085.7万公顷,占全国中低产田总面积的12.4%。改造中、低产田是提高粮食单产、提高粮食生产水平的有效措施。 本文结合湖北省水利厅科研课题“涝渍灾害综合防御技术”及上海市水利规划项目开展了两方面的研究,一是关于农田排水标准及排水指标的研究;二是对圩区除涝排水系统规划的模型及其求解方法进行了研究。 本文在第一章中对国内外关于农田排水标准、排水指标及作物水分生产函数的研究现状及除涝排水工程的优化方法做了总结和评述。第2、3章对第一方面的问题进行了比较细致的研究,针对目前存在的涝渍兼治条件下的排水控制指标及排水标准存在的问题,研究了测坑条件下作物在全生育阶段均受涝渍的情况。通过在湖北省荆州灌排试验站进行了为期2年的棉花(2003-2004)和一年的油菜(2004)涝渍排水试验,研究了涝渍综合排水指标,并在此基础上建立了多阶段涝渍共同影响下的作物水分生产函数,根据试验资料来确定模型的参数,即棉花、油菜各生育阶段的涝渍综合敏感因子,同时对作物各生育阶段对涝渍的敏感性进行了排序,并对涝、渍哪一个因素更敏感的问题进行了分析。同样以上述试验和油菜(2004)涝渍综合排水试验为基础,建立了其相对产量与涝渍综合排水指标关系的模型,通过试验资料,确定了各模型的参数。 同时,以湖北荆州四湖灌排试验站某试验小区2003年的棉花试验资料为依据,建立了在田间条件下自然受涝、渍时其相对产量与涝渍综合排水标准的关系模型,并根据试验资料得到了模型的各参数。 由于目前排水系统的设计方法是将除涝和排渍分开的,针对现有排水系统设计方法存在的弊端,利用前面研究的内容,提出了将新的排水指标应用到排水系统的设计当中的具体思路,该方法使用两个软件,分别模拟了地面水、地下水流的动态过程,实现了除涝、排渍两者的结合。拟合多种方案,以经济净年值最大为目标来确定最终的排水系统规格。该方法的提出为排水系统的设计提供了一个新的方法。 本文在第4章中着重研究了第二个方面的内容。首先对圩区除涝规划的优化模型及求解方法的研究现状进行了总结和评述。然后针对南方圩区除涝规划的一