灌区灌溉

灌区灌溉（共10篇）

灌区灌溉 篇1

摘要：我国水资源紧缺,城市生活和工业大量挤占农业用水并产生大量污水,致使农业清水灌溉用水危机加重。在这种情况下,我国的污水灌溉面积随着城市化加快和工业发展而迅速扩大。为了研究灌区污水灌溉相关各方效益变化,通过把灌区污水灌溉运行与梯级库群中龙头水库运行相比较,分析结果表明灌区污水灌溉存在补偿效益。文章给出了灌区污水灌溉补偿效益的概念和内涵。接着,进一步指出灌区污灌补偿效益相关研究内容,包括灌区污灌补偿相关对象分析、相关对象的效益变化研究和灌区多水源污灌补偿调度研究,并对它们进行了定性分析。最后指出下一步灌区污灌补偿研究任务和方向。

关键词：补偿效益,灌区,污水灌溉,补偿调度

0 前 言

我国是一个农业大国,灌区的可持续发展事关国家稳定和民族复兴。我国有效灌溉面积从1990年的4 740.31万hm2增长到1999年的5 315.84万hm2 (《 2000年统计年报》),已经成为世界第一灌溉大国。以灌溉为主的农业用水量占全国总用水量的70%左右,在约占全国耕地面积的50%的灌溉面积上生产着全国粮食总产量的80%。然而,由于我国总体水资源不足,随着国民经济的快速发展和人民生活水平的提高,灌溉用水不断被工业和城市生活用水所挤占,农业生产缺水日趋严重,特别是我国北方地区,由于水资源的开发利用几乎达到了极限状态;同时,由于污水排放量的加剧,污水处理能力远远落后污水产出量,全国各大水域水质受到污染,农业上不得不用大量的污水灌溉农田(以下简称污灌)。并且可以预见,在未来相当长一段时间内,污水灌溉面积将有增无减。

日本、美国、以色列等国家的实践证明,经过适当处理的生活污水和有机工业废水灌溉农田,可以变废水为良好的灌溉水源,还可以提高土壤的肥力,因此污灌为农业生产提供廉价灌溉水源的同时,也为污水的处理提供了一条解决途径,既保护了水环境,又缓解了水资源供需之间的矛盾。所以污水作为灌溉水源或补充水源得到了大力的发展。然而,在我国,由于污水处理能力低以及人们的环保意识薄弱,将大量未经处理或缺少必要预处理的污水用于灌溉农田,水质严重超标,盲目的污水灌溉导致了一些地区的土壤有毒有害物质积累,土壤受到了不同程度的污染,质地不断恶化,甚至弃耕,在有些地区已经严重威胁了人类的健康;地表水和地下水富营养化,水环境受到了污染。污灌区的利益正受到无偿侵害。

补偿效益研究一直被各个领域专家学者所关注,特别是中国进入WTO后,对各种补偿效益研究进入了一个新的阶段。在水利领域不仅是水利工程建设中存在补偿效益问题,而且在水利工程运行管理中同样存在补偿效益研究问题。比如受到最多关注的是为争取龙头水库的建设而强调其对下游的补偿效益。如澜沧江上的小湾水电站[1]和红水河上的天生桥水电站[2]。补偿调节计算方面,学者研究了水库群布置的梯级、并联(陈安勇,陈洋波等,隔河岩和葛洲坝,1995)、混联(徐鼎甲等,东北电网松花江和鸭绿江,2001)和跨流域(杨振立,王军良,碛口水库与安康、石泉水库,1998)补偿调节,涵盖了径流补偿、库容补偿和电力补偿。西安理工大学以黄强为学术带头人的学术团队对黄河干流梯级电站补偿效益进行了深入系统的研究[3,4,5,6,7,8,9,10]。到2007年10月查CNKI关于补偿和效益的文献有3 570多条,其中补偿效益的有111条。但关于灌区污灌补偿效益研究却没有报道。

本文主要通过灌区污灌与梯级库群中龙头水库运行相类比,揭示灌区污灌使得相关对象受益和自己利益损失的事实,给出灌区污灌补偿效益概念和内涵,对其相关内容进行初步探讨,为下一步系统地研究灌区污灌补偿打下基础。

1 灌区污灌补偿效益概念和内涵

在黄河干流梯级水库群补偿效益研究中,赵麦换[9]对大量相关研究进行系统分析后,给出水库补偿效益概念。他认为水库补偿效益是指由于水库的建设、运行或状态的变化,相关对象的利益发生变化,该类利益的变化为水库的补偿效益。同时,他给出水库补偿效益的对象不断拓展的原因;水库补偿效益对象的拓展是适应新形势发展的必然结果。一方面,由于水资源供需矛盾日益尖锐,使得涉及各对象的相互影响和相互依赖程度加深,某一对象或某些对象不可能完全按照自身的目标运行而不考虑其他对象的利益,就像水库发电要受到更多的综合利用的约束一样。因此,由于水资源紧缺引发的对象间关系密切化是水库补偿效益对象拓展的根本原因。另一方面,水资源的紧缺和统一调配、统一管理使得水库作用明显提高,水库作为流域甚至是跨流域水资源调配的重要手段,已经受到广泛的关注,其自身的利益也成为水库建设者、经营者和管理部门非常关心的问题,因此科学、合理、全面的衡量水库的补偿效益,显得尤为重要,对水库补偿效益拓展也就应运而生。

通过以上论述,我们可以得到2点重要启示:其一,补偿效益是指某一工程或区域自身行动给社会带来的外部效益和自身利益受损;其二,补偿效益不断拓展的原因,补偿效益不断拓展是水资源紧缺和区域水资源统一管理的必然结果。

由前言分析可知,灌区污灌运行的主要原因就是水资源紧缺,大量农业用水被工业和城市生活用水所挤占。大多数灌区都处在江河流域内取水较为方便的地理位置上,更是与大中城市相比邻或包围之。原有的农用清水大量被挤占,灌区被动实行污水灌溉就在情理之中了。灌区实行污水灌溉的运行方式引起了相关部门利益的变化,如污水处理部门负担减轻,节约了污水处理费用;灌区自身利益受到损失,土壤受到污染生产力降低和农产品质量下降,出售价格要比非污水灌溉农产品的价格低,使得农民利益受到无偿侵害。可见,灌区污灌运行同样存在补偿效益。

通过灌区污灌与水库运行相类比,我们可以得到灌区污灌补偿效益概念和内涵。灌区污灌补偿效益是指灌区的灌溉污水灌溉运行或污水灌溉制度的变化,使得相关对象的利益发生变化,该类利益的变化为灌区污灌的补偿效益。灌区污灌内涵丰富,包括污水灌溉、污清轮灌和污清混灌(可按不同比例进行污水和清水混灌)等不同运行方式;结合灌溉日期和灌水定额还可以得到多种污灌灌溉制度。灌区污灌不同的运行方式和不同的灌溉制度丰富了污灌补偿效益研究的内涵。

2 灌区污灌补偿效益相关研究内容

灌区污灌补偿效益是一个涉及知识面宽,对象众多,影响范围广,各方效益量化难度高,研究基础相对薄弱,研究成果稀少的充满挑战和富有意义的研究新领域。污灌补偿效益研究的内容和大的方向可以概括为3个层次研究。一是灌区补偿理论体系研究,对灌区补偿效益进行界定和评价,构建补偿效益概念模型体系。二是灌区补偿效益计算方法研究,推导各种补偿效益计算方法;三是不同灌溉制度组合模式下补偿效益合理分配方法的研究,结合典型灌区进行不同尺度和不同类型的实例研究灌区污灌补偿效益相关研究内容丰富。

2.1 灌区污灌补偿相关对象分析

灌区污灌补偿相关对象分析,明确各自之间补偿和被补偿关系。灌区污灌涉及到的相关对象可以从污水源、流径和去向的思路顺藤摸瓜地来确定。污灌的污水源、流径和去向主要有2个:①上游产生污水,下游灌区利用;②城市污水农村(或郊区)利用。这些污水如果不被用来灌溉,将顺着河流或排水系统排入江河湖海或下游。在国外,科学合理的污水灌溉用的污水是经过一定处理,去掉重金属等有害物质后的污水。所以,在污水进入农田灌溉和污水排放之间应有污水处理程序。通过上述分析,我们可以知道灌区污灌涉及到的相关对象有:污水产生单位(多指城市工业和城市生活)、城镇污水处理单位、灌区自身(包括农民、农田土地、生态环境)和下游区用水团体(河流、城镇工业和生活用水单位)。

2.2 相关对象的效益变化研究

灌区污灌运行使得与其相关对象的效益发生改变。从灌区污灌角度分类可以分为灌区自身效益损失和外部对象效益增加2大类。

2.2.1 污灌灌区自身效益损失

灌区实施污灌后会对灌区的农田土壤、地表水、地下水、农作物及其产品和人类健康产生不利影响,使其效益受损。

土壤是天然的净化器。土体通过对各种污染物机械吸收、阻留、土壤胶体的离子吸附、土壤溶液的溶解稀释、土壤中微生物的分解及利用,大部分有毒物质会分解、毒性降低或转化为无毒物质,最后为作物生长发育所利用。但是土壤的净化和缓冲能力是有一定限度的,长期引用未经任何处理的不符合灌溉标准的污水灌溉农田,土壤中的有机污染物、重金属以及固体悬浮物含量超过了土壤吸持和作物吸收能力,必然造成土壤污染。使pH值、盐分等发生变化,出现土壤板结、肥力下降、土壤的结构和功能失调,使土壤生态平衡受到破坏,引起土壤环境的恶化,土壤生物群落结构衰退,多样性下降,产生环境生态问题[11]。据我国农业部进行的全国污灌区调查,在约140万hm2的污水灌区中,遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%,其中轻度污染的占46.7%,中度污染的占9.7%,严重污染的占8.4%[12]。李恋卿等在石灰性褐色土上连续9年的污水灌溉试验表明,长期污水灌溉使土壤的基本理化性质发生了明显改变,土壤有机质、速效态养分含量明显增加且有往深层积累的趋势,土壤孔隙度降低,容重增加,土壤中生物酶活性受到抑制。长期污灌导致土壤发生次生盐渍化,全盐量和Na+、Mg2+、Cl-等离子含量均有较大幅度的提高。因此,长期污水灌溉将导致旱地土壤中离子态有害物质在土壤中积累,从而对土壤环境质量、人体健康造成危害。

随着污水灌溉的发展,一些随污水带来的污染物将在土壤中残留累积。这些污染物一旦遇到暴雨,发生农田径流,就将排出农田,随水流汇到江河湖海,污染了灌区地表水。Hu Xiandeng[13]利用田间测量方法,调查长期污水灌溉条件下N和P的富集情况。选择位于汤斯维尔、昆士兰州的3个污灌地点测定N和P浓度,并且已经分别进行了5年、20年和30年的污水灌溉,不同地点的污水质量不同。从污灌地点抽取样品分析N、P浓度,结果发现,在土壤分析深度内,大约有19.5%的磷和36.4%的氮已经脱离了土壤植物系统,并总结出了对地表水有污染的威胁的结论。Diane S等[14]对东北部苏格兰Monaughty森林1.33 hm2的试验地进行污水灌溉实验。17个月后,污水处理地区N和P总通量比对照区大,在有机层和矿化层观察到大量的硝态氮损失。土壤排水中NH+4、NO-3的浓度与对照区相比明显增加了。从最低的土层测得土壤排水中N的总通量超过了整个研究阶段随污泥施入总量的2.5%。

灌溉污水中的污染物一部分被土壤吸附,而另一部分则经过土壤向下移动,最终进入地下含水层,对浅层地下水水质造成一定的影响。灌溉污水中的NO-3离子很容易被淋洗至深层土壤或地下水中引起氮污染[15]。宋晓焱等[16]研究表明浅层地下水中氯离子、总硬度及TDS污染与污水灌溉有关。马振民等[17]研究分析了泰安市地下水污染现状与成因,认为该污水灌溉区第4系孔隙水中K+、Na+、Ca2+、Cl-、SO${}_2^{-4}$等是非污水灌溉区的1.5～2.5倍,污水灌溉区NO-3,硬度及TDS是非污水灌溉区的2～3倍,污水灌溉直接污染了第四系孔隙水。

污水中富含营养元素,有些会使作物增产。但也有些会使作物产量下降。李法虎等[18]研究发现长期的劣质水灌溉将导致土壤潜在的次生盐碱化;其试验结果显示,在试验条件下,0～1.2 m土壤中的盐分在整个玉米生长期内平均增加了7.5%,碱度增大了19.6%。作物产量和植株高度与土壤含盐量成反比,籽粒产量受影响最为严重。朱文东[19]研究发现污水灌溉对水稻有不利影响;对于穗实粒数,用稀释1倍和0.5倍的污水灌溉均超过清水灌溉,表现出相当的优势,千粒重也显示同样的规律。但实际产量都比清水灌区低,且随污水浓度增加而逐步降低,降幅分别为3.9%、15.5%、18.6%。

用未经处理或未达到排放标准的工业污水灌溉农田是污染物进入土壤的主要途径, 其后果是在灌溉区形成污染带, 属封闭式局限性污染。由于大量未经处理污水直接用于农田灌溉, 水质超标, 已经造成土壤、作物及地下水的严重污染。污水灌溉已成为我国农村水环境恶化的主要原因之一, 直接危害着污水灌溉区的人体健康。江苏省徐州市卫生监督部门的李红2003年10-12月对奎河徐州段污灌区和对比区调查分析,结果表明调查区居民疾病死亡率与肿瘤死亡率明显高于对照区居民。郑世英[20]对污灌对人健康侵害做过系统分析。

以上这些危害对灌区的利益进行着严重侵蚀,虽然在农田肥力上有点点得益,但与危害相比相差太远,大多数得不偿失。我国这种污灌水源状况使得灌区效益和原清水灌溉相比明显降低。

2.2.2 被补偿对象的效益变化

被补偿对象可以归为2大类:①上游或灌区内城镇污水生产和污水处理责任者;②灌区下游用水单位团体。

(1)上游和灌区中城镇污水生产和污水处理责任者的效益变化。

由于灌区污水灌溉,使得上游和灌区中城镇污水处理着可以降低对污水中氮磷钾等作物营养元素污染物处理要求,或是减少了污水处理份额。这样污水处理费用大大降低。这部分污水处理费用以额外效益形式在污水生产者和污水处理责任者之间进行分配。

(2)灌区下游用水单位团体效益变化。

如果没有灌区的污灌,灌区下游用水单位将和灌区均担污水及其危害。这些单位用水将不得不进行深度处理,其处理费用将大大提高。但是,由于灌区进行污水灌溉后,其下游得到的污水的污染程度大大降低。因为污水被灌区进行土壤处理,各种污染物通过土体时被土体机械吸收、阻留、土壤胶体的离子吸附、土壤溶液的溶解稀释、土壤中微生物的分解及利用,大部分有毒物质会分解、毒性降低或转化为无毒物质。这样下游用水单位团体一正一负的污水处理费用以无形效益的形式被下游用水单位团体占有。

2.3 灌区多水源污灌补偿调度研究

我国水资源短缺、农业应有的清洁用水被挤占是不争的事实,农业是我国发展的根本。污水经过科学合理的净化处理,对不同的灌溉作物严格按照制定了的具体污水回用灌溉水质标准进行灌溉是我国灌区发展解决灌溉水资源短缺的必由之路。

灌区污灌不同的运行方式和不同的灌溉制度将涉及到更多的污灌补偿效益问题,它把灌区多水源联合调度推到一个更新的高度;对于水利方面专家学者来说,灌区多水源污灌补偿调度将是一个既富有挑战性、理论性和重大现实应用意义的崭新课题。其现行的灌区多水源调度的原则、模型和方法将被赋予更多新内容。

灌区污灌相关对象的效益变化研和灌区多水源污灌补偿调度研究将是灌区污灌补偿研究的主要内容和方向。

3 灌区污灌补偿效益研究意义

灌区污灌补偿效益问题是一个复杂的大系统问题。研究它具有重大的理论意义和现实应用价值。在污灌发展过程种存在一种落后观念,即“污水灌溉涉及农业、水利、环保等各部门,但对这些部门而言,污水灌溉仅仅又属于边缘问题或次要问题,可管可不管。”研究污灌补偿效益将打破这种落后观念,形成“农业、水利、环保等各部门严抓共管,上游、下游和灌区人人关心,公众积极参与”的新观念。研究它将有助于捋顺污灌相关的各方关系,解决好各方利益矛盾问题,为真正实现城乡和谐,共同发展打下坚实基础;有助于我国污水处理行业健康发展,它为严格推行“谁污染,谁治污,谁受益,谁出钱”的防污治污原则,促进污水处理行业快速健康发展,保护水资源和水环境提供理论依据;有助于灌区得到合格污水进行合理灌溉,实现灌区可持续发展;灌区污灌补偿效益研究涉及到农业、水利、环境、生态、经济、系统工程学等多学科,它的研究有助于多学科交叉融合发展。

4 结 语

本文从灌区污水灌溉运行的现实出发,把它与水库等水利工程具有的补偿效益进行对比分析,发现灌区污灌运行同样存在着补偿效益问题,并给出灌区污灌补偿效益的概念和内涵。

在给出灌区污灌补偿效益的概念和内涵的基础上,笔者进一步指出灌区污灌补偿效益相关研究内容,包括灌区污灌补偿相关对象分析、相关对象的效益变化研究和灌区多水源污灌补偿调度研究;并对它们进行了定性分析,为下一步灌区污灌补偿效益定量化研究打下基础。灌区污灌补偿效益定量化研究是灌区污灌补偿研究的关键,灌区多水源污灌补偿调度是灌区污灌补偿研究的重点;这也是笔者及团队下一步将要进行的工作。

灌区灌溉 篇2

强化灌溉管理促进灌区可持续发展

西跃灌区地处井陉县南部深山区,引张河湾水库水,是井陉绵河灌区的重要组成部分.灌区建于1976年,竣工于1980年,目前(一期工程)干渠长47km,设计引水能力7m3/s.受益5个乡镇、30余个村庄,控制灌溉面积2.2万亩,实灌面积1.3万亩,并担负着灌区内3万口人、近万头大中牲畜的`供水任务.在农作物关键用水期和丰水年还可给绵右灌区、人民灌区和乏驴岭水电站补水引水,工程社会效益、经济效益明显,故被称作井陉的“心脏工程”--张河湾水库的主动脉.

作 者：杜所芳 作者单位：井陉县张河湾水库管理处刊 名：河北水利英文刊名：HEBEI WATER RESOURCES年，卷(期)：“”(1)分类号：F3关键词：

灌区灌溉 篇3

关键词：农业生产；节水；灌溉；技术

中图分类号：V212.54 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2014.20.0040

1 灌溉的形式

灌溉的形式即灌溉的方法，就是给田间配水的方法，是把水分均匀地分布到田间的植株的根系中，使作物吸收以供生长所需，当前所采用的灌溉方式有地面灌溉、喷灌、微灌和地下灌溉，各种方式都有各自不同的特点。

1.1 地面灌溉

这种方法也叫重力灌溉法，是利用水的自身重力浸入到土壤中，借重力和毛细管的吸附达到浸润土壤的作用，这是很古老的传统灌水方法，需水量大，效果好，但水浪费严重，对于缺水的地方不宜采用，一般节水灌溉都以这种方法的需水量为基点来做是否为节水灌溉的比照。

1.2 喷灌

这种方法较地面灌溉能节省大量的水资源，需要专门的设备把水输到需要灌溉的地段，利用喷头在一定的压力下把水喷射到空中，形成细小的水滴，如同降毛毛雨一样达到滋润土壤的效果，这种方式对于各种地形都能适应，利用机械进行操作，灌水均匀，能充分利用水资源，对于一些透水性强的土壤效果更佳，而且能达到对空气湿度及温度进行调控的效果，但前期的设备投入要高许多，而且在多风地区则会造成灌水不均的情况，也有其局限性。

1.3 微灌

微灌是现代农业灌溉中比较先进的灌溉技术，因为灌溉时的流量微小，水分只湿润作物根系周围土壤，需水量小且能达到满足作物生长的需要，水分利用率高，用水量比传统方法与喷灌都要节省很多。主要技术原理是要利用一整套微灌设备来组成微灌系统，投入相对较高，但却是一次投入，多年受益。微量灌溉有渗灌、滴灌、微喷灌、涌灌和膜上灌等不同的形式，对于地形和土壤都有很好的适应性，实践表明，采用微灌技术的田块，产量提高是十分明显的，灌水均匀，节约水量，而且现在微电脑的技术采用，可以实行程序控制，节少大量的劳力，对于宽行作物、果树、瓜果、葡萄采用微灌技术，效果十分显著。

1.4 地下灌溉

在要灌溉时把地下水位抬高到水可以进入根系活动层的高度，地面仍保持干燥，所以非常省水，不灌溉时把地下水位降下去。这方法的局限性很大，只有在根系活动层下有不透水层时才行，不适于普遍推广。

2 输水方法

在田间可以采用地面灌、微灌、喷灌等方式，但如何从水源处把水输送到田间却是一直要面对的问题，在实际的灌溉中，输水渠道始终是浪费水资源的重要环节，渠道漏水少则为渠首引水量的三分之一，多则能浪费到三分之二，也就是说真正到田间的水量只是渠首引水量的一小部分，浪费水资源，并且引起地下水位抬升，导致农田渍害。

2.1 渠道防渗工程

在水利工程建设中，要对“最后一公里”加以重视，对于田间的渠道进行优化，尽量缩短渠道长度，对渠道进行防渗处理、加固处理，增强其稳定性及防渗性，避免跑冒滴漏情况的产生，最大程度利用水资源，减少浪费，保证渠首引水能绝大部分到达田间。

2.2 管道输水灌溉

管道输水，是一种十分理想的输水方式，可以用管道系统代替田间渠路，将低压水输到田间，能大大节约用水，提高灌水利用率，可以在地下铺管，也可以在地上铺管，地下铺管是首选，因为管网在地下，能提高土地利用率，不影响耕作及交通，如果管网工程完好，基本没有水分浪费，节约水量，同时一些杂物也不易进入管道，没有淤泥及杂草的产生问题。就是铺管工程要费些工时，但却一劳永逸。

3 田间辅助措施

节水灌溉，除了在灌溉方式及输水方式上进行优化改变以外，在田间还可以采取一些辅助的办法进行保墒蓄水，提高水资源利用率。

3.1 秸秆覆盖蓄水保墒

这种方法就是利用农业副产品如茎秆、落叶、糠皮或以绿肥为材料进行的地面覆盖。覆盖后的农田土壤，在遮盖物的保护下，可以避免风吹日晒，大雨时也不会受到冲刷，这样能最大程度保持土壤结构，降水时能增加渗透性，另外遮光能保持土壤温度不至于升得很高，也减少了空气的对流，避免土壤中的水分快速蒸发，起到保水保墒的作用。

3.2 塑料薄膜覆盖保墒

塑料薄膜覆盖栽培技术是近年来应用较多的一种方式，早期主要用于蔬菜、瓜类和经济作物，这种方式种植的作物能提前发芽，提前成熟，抢占上市时间，近年来随着超薄膜的出现及价格的下降，在玉米、冬小麦、薯类等作物的种植上也得到了广泛的应用。主要是地膜覆盖及大棚两种方式，相对节水灌溉而言，地膜覆盖对于节水是十分明显的，抑制田间土壤水分无效蒸发，集水、保墒、提墒；提高耕作层地温，避免冷冻灾害；抑制杂草生长等作用。地膜覆盖比秸秆覆盖更具有节水增产的效果。

3.3 机械蓄水保墒措施

机械蓄水保墒措施主要包括：深翻（深松）、早耕、耙耱、中耕松土、雨后（灌后）适时锄地松土、少耕和免耕等，是千百年来行之有效的蓄水保墒措施。近年主要推广了深松中耕等措施。这些耕作技术，如锄地松土或中耕松土都可以达到破坏毛细管，减少土壤水无效蒸发，提高对降水量的纳蓄能力的作用。

对于一个缺水的国家，如何采用先进的节水用水技术，有效开发利用有限的水资源，确保农业生产的优质高效，实现农业现代化，是每一个农业和水利工作者都要认真面对和思考的问题，希望通过工作者不懈的努力，为我国的农业进步做出贡献。

林甸灌区水稻灌溉制度研究 篇4

关键词：降雨,耗水量,需水量,灌溉制度,灌溉定额,林甸灌区

1 灌区概况

林甸灌区位于黑龙江省林甸县东部, 地处东经125°7′~124°45′, 北纬47°20′~47°6′。灌区北面以双阳河南堤为界, 东至引嫩总干, 西北、西南分别以林甸县至富裕县和林甸县至黎明乡公路为界, 南面以中部涝区的三排干为界, 双阳河在灌区北侧通过。灌区内多年平均降雨量为412 mm, 降水量年际变化较大, 年内分布不均匀, 降水主要集中在7—9月, 占年降水量的70%左右, 春季多风少雨, 春旱严重, 形成十年九春旱。蒸发量与降水的分布相反, 年际、年内变化均较大, 其中4—6月蒸发量最大, 可占全年的50%左右, 11月至次年3月蒸发量仅为全年的10%。灌区在嫩江流域属中温带大陆性季风气候区, 冬季寒冷漫长, 春季多风干燥, 夏季湿热降雨集中, 秋季降温急骤历时较短, 形成冬夏冷热悬殊、干湿不均、四季分明、变化较快等气候特点。多年平均气温2.3℃, 灌区内极端最低气温为-39.2℃, 极端最高气温为39.8℃, 积温在2 600~2 850℃。灌区总土地面积为2.23hm2, 现有耕地面积1.74 hm2, 水田灌溉面积0.19 hm2。设计灌溉面积1.64 hm2, 其中水田0.93 hm2、旱田0.71 hm2。

2 降雨量分析

2.1 林甸站与廿棵树站降雨相关分析

在灌区附近的林甸站仅有1951—1991年的逐日降雨资料, 距离林甸站较近且在同一降雨等值线的廿棵树站有1952—2007年的降雨资料。2个站均有1952—1991年的降雨资料, 对2个站这一相同时期 (40年) 的降雨资料进行相关分析, 详见图1。

经过分析可知, 2个站的降雨相关系数R=0.777, 接近0.8, 相关性比较好, 故将廿棵树站1992—2007年的逐日降雨利用相关关系转化到林甸站。

2.2 降雨量

利用降雨相关分析, 可以得到57年 (1951—2007年) 的逐日降雨数据, 生育期内 (4—9月) 的降雨量及有效降雨量。

3 灌溉模式与生育期

3.1 灌溉模式、生育期阶段划分

研究表明, 同传统的深灌相比, 目前黑龙江省推广的浅型灌溉制度单位面积可节水15%~30%, 可提高水温、地温0.5℃左右, 提高单产10%左右, 该文的灌溉制度设计采“浅晒浅”灌溉模式[1]。

水稻生育期划分与温度、栽培技术和灌水技术有关。根据林甸灌区试验站的试验成果及已有规划成果分析[2], 结合灌区实际, 采用旱育稀植栽培技术, 划分生育期, 详见表1。

3.2 生育期耗水量确定

生育期耗水量包括生育期需水量和生育期渗漏量。水稻需水量包括叶面蒸发和棵间蒸发, 其大小与气象、土壤条件、农业技术措施、灌溉技术等因素有关。据灌区范围内土壤特性, 渗漏量采用灌区实验站试验资料[2], 确定各生育期腾发量及渗漏量见表2, 水稻各生育期需水强度变化见图2。

3.3 生育期各阶段水层控制

根据林甸试验站观测资料, 参照相关资料进行合理分析, 确定水稻各阶段适宜水层, 详见表3。

3.4 灌溉制度的研究

3.4.1 泡田定额。按下式计算[3]:

(mm)

式 (1) (2) (3) 中, M1为泡田期用水量 (mm) ;w为使一定土层达到饱和所需的水量 (mm) ;H—饱和土层深度, 泡田时土壤冻层尚未化透, 冻层起隔水层作用, 土壤化冻深度即饱和土层深度, 据调查其值为0.4 m;β饱、β0为分别为土壤饱和含水量及泡田前土壤含水量;γ为稻田H深度内土壤平均容重, 根据资料为1.1 t/m3;A为土壤孔隙率, 取50%;β为泡田前土壤含水率占土壤孔隙率的百分比 (取55%) ;a为泡田水深, 据试验资料拟定为30 mm;k为泡田期土壤渗漏速度, 取0.8 mm/d;t1为泡田期的日数, 15 d;e为t1时期内水田田面平均蒸发强度, 3.95 mm/d;p0为t1时期内有效降雨量。

3.4.2 生育期定额。

水稻生育期中任何一个时段内, 农田水分的变化决定于该时段内的来水和耗水之间的关系, 可以用下式进行水量平衡计算[3]:

式 (4) 中, h2为时段末田面水层深;h1为时段初田面水层深;p为时段内降水量;m为时段内灌水量;E为时段内田间耗水量;C为时段内排水量。

3.4.3 轻盐碱地灌溉制度。

水稻全生育期都要受不同程度的盐碱危害, 不同生育期对盐害的敏感程度是不同的, 在幼苗期耐盐能力最弱, 因而要泡田冲洗, 控制土壤含盐量在0.15%以下。移植返青期小苗扎新根后, 应排出池内的水, 重新换水, 尤其重盐碱地更应注意此次排水。根据灌区土壤资料, 初步确定灌区在泡田期和移植返青期冲洗盐碱[4]。泡田期冲洗土壤脱盐显著, 按试验资料泡田冲洗定额为810m3/hm2, 移植返青期冲洗1次, 定额为750 m3/hm2。

林甸灌区位于轻盐化和中盐化土壤分区范围内, 水田的灌溉制度设计必须考虑洗盐。洗盐的灌溉制度是在不考虑洗盐灌溉制度的基础上完成的。因此, 按盐碱和非盐碱进行设计。

3.4.4 设计灌溉制度。

采用时历法和水量平衡法对灌区的灌溉制度进行设计。在57年系列灌溉制度中选出灌溉定额接近p=75%的3个年份, 分别为1965、1999、2000年, 并将选出的灌溉定额与研究区试验资料和邻近地区设计成果进行比较, 分析发现1965年的灌水分配过程最不利。因此, 确定1965年灌溉制度为设计灌溉制度, 则非盐碱地设计灌溉定额为6 405 m3/hm2、盐碱地设计灌溉定额为7 965 m3/hm2。详见表4。

(m3/hm2)

4 结论

研究制订水稻灌溉制度, 要充分利用群众丰产的灌水经验, 分析研究灌溉试验站积累的试验资料, 收集长系列的降雨资料, 采用时历法和水量平衡方法计算灌溉制度, 才能得到比较可靠的成果。

林甸灌区属松嫩低平原区 (Ⅰ1区) [5], 是尼尔基水利枢纽配套项目黑龙江省引嫩扩建骨干工程之一。近年来, 当地大力开展节水灌溉技术和采用先进的灌水方法, 灌溉定额有所降低[6]。此次林甸灌区水稻灌溉制度研究的计算方法可靠, 概念清楚, 可以作为灌区规划设计及用水管理的重要依据。

参考文献

[1]唐德富, 付作礼, 李恒士.水稻大豆小麦玉米节水灌溉新技术[M].哈尔滨:黑龙江科学技术出版社, 1995:16-35.

[2]黑龙江省参考作物及主要农作物需水量等值线图集[M].哈尔滨:黑龙江省水利科学研究所, 1993:8-20.

[3]郭元裕.农田水利学[M].北京:水利电力出版社, 1992:28-46.

[4]中华人民共和国水利部.GB50288-99灌溉与排水工程设计规范[S].北京:中国计划出版社, 2002:13-20.

[5]黑龙江省质量技术监督局.DB23/T727-2010用水定额[S/OL]. (2011-07-29) [2011-12-31].http://www.csres.com/info/40406.html.

灌区灌溉 篇5

用水者协会的自身性质就是用水者通过民主方式组织起来的社会团体。因此,坚持民主参与、民主决策,最大限度地调动起全体用水者民主参与的积极性,是协会能够存在并发展的组织保证。只有充分发扬民主,依靠群策群力,团结协作,才能正确引导和吸引更多的用水者参与到协会组织中来,凸显协会作为“民办、民管、民享”这一社团组织在灌溉管理中所发挥的积极作用,确保协会能够在地方政府的领导和灌区管理机构的业务指导下走上“自我组织、自我管理、自我发展”的良性运行与可持续发展的轨道。

4.2理顺政府、用水者与灌区管理机构三者之间的关系是确保协会能够健康持续发展的关键

用水者协会作为一种全新的农民用水合作组织在成立之初可能会遇到在管理制度与运行机制上的困难,它需要政府更多地给予政策上的引导与扶持,需要灌区管理机构在业务、技术上给予指导。因此,用水者协会组织的发展、壮大、推广是一个制度问题,它不是单靠用水者的一厢情愿或灌区管理机构的意愿而能实现的,它的发展直至推广更需要作为宏观调控者的政府给予积极的政策引导和便捷的服务,甚至成为一种制度、体制。只有在制度的规范与约束下,明确三方的权、责、利、义,才能建立起适应协会发展的长效机制。

4.3灌区管理部门提供经常性的业务指导与监督是确保协会实现良性运行的重要环节

协会的正常运行离不开灌区管理部门的业务指导,用水者业务技能的提高离不开灌区管理部门的指导与培训。对协会提供经常性的业务指导与培训对提高协会人员素质,帮助其规范、熟练的开展业务工作具有十分重要的意义。只有提供经常性的业务指导与技术培训,才能确保协会的运行与管理逐步实现制度化、规范化,确保灌区管理部门与协会间的业务合作实现制度化、规范化,最终实现“互利共赢”。

4.4配套测水量水设施是确保水费计量、收缴等各环节科学合理的重要保障

规范、准确的测水量水工作是水费计收的重要科学依据,灌区管理部门与用水者协会的利益共识最终要统一到测水量水上来,如果量水设施不配套,则测水量水工作无法进行,更不能保证测水的规范性和准确性。因此,配套测水量水设施是实现规范测流的基础,是确保水费计收科学合理的重要保障。

5结语

簸箕李引黄灌区农民用水户协会工作虽然取得了一些成绩,但与其他先进灌区相比还有一定的距离。灌区将在上级部门的正确领导下,加强与水利部门协调配合,借黄河三角洲大开发的东风,推动灌区农民用水户协会工作再上新台阶,为社会主义新农村建设做出新的贡献。

6参考文献

[1] 中国灌溉排水发展中心.灌溉现代化理念与灌区快速评估方法[M].北京:中国水利水电出版社,.

赵金河,陈崇德,彭亮.农民用水者协会可持续发展的探索[J].中国农村水利水电,(9):54-55.

张磊.农民参与水利建设和管理探讨[J].中国农村水利水电,(4):23-24.

北墅水库灌区灌溉制度探讨 篇6

北墅水库位于莱西市南墅镇北墅村北, 兴建在大沽河系的小沽河上游, 1970年4月动工兴建, 1974年10月竣工蓄水, 流域面积301平方公里。水库多年平均来水量为5680万立方米。兴利库容为2237万立方米, 总库容5010万立方米。水库现已达到三百年设计, 千年校核的防洪标准。

北墅水库灌区控制南墅、日庄、牛溪埠、武备四个镇办土地。渠系工程共有干渠一条, 长23.6公里;支渠14条, 总长67公里。设计渠首流量5.7m3/s, 设计灌溉面积5.7万亩, 有效灌溉面积5.0万亩, 历史上达到最大灌溉面积4.71万亩 (1981年) , 目前实际达到的灌溉面积为5万亩。干、支渠建筑物1514座, 其中干渠建筑物670座, 支渠844座。

灌区内地形分为低岗丘陵、河流冲积平原、平泊洼地三部分, 面积约各占三分之一。北墅灌区属典型暖温带、半湿润大陆性季风气候, 多年平均气温为11.30C, 最高气温37.50C, 最低气温-210C。多年平均日照时数为2825.9小时。多年平均降水量为745毫米, 年内降雨分布不均, 降雨年际变化大。

灌溉制度是指作物播种前及全生育期内的灌水次数, 每次灌水日期、灌水定额以及灌溉定额。

制定作物的灌溉制度主要根据作物的需水量及需水规律。首先要确定作物需水量, 作物需水量是指生长在大面积的无病虫害作物, 在最佳水、肥等土壤条件和生长环境中, 取得高产潜力所需满足的植株蒸腾和棵间蒸发之和, 又称为作物蒸发蒸腾量或腾发量。

作物需水量的大小与气象条件 (温度、湿度、日照、风速) 、土壤含水状况、作物种类及其生长发育阶段、农业技术措施、灌溉排水措施等有关。

1 作物种植及需水量

灌区内主要种植粮食作物和经济作物。粮食作物以小麦、玉米为主, 经济作物七、八十年代以地膜覆盖花生和蔬菜为主体。

根据莱西市农业局2008年提供的灌区内有关部门乡镇近几年种植情况, 作物总复种指数为1.71, 其中小麦0.642, 玉米0.564, 花生0.236, 其他0.266。考虑到其他作物大都随机性种植, 将其所占比例分摊给三种主要作物, 其中小麦0.76, 玉米0.67, 花生0.28。

作物需水量根据鼓曼公式计算, 计算步骤如下:

1.1参考作物腾发量ET0的计算

根据莱西市气象局提供的莱西市多个月平均气温、平均风速, 查《微灌指南》, 分别计算出水气压差ea—ed、风函数F (u) (F (u) =0.27 (1+u/100) ×0.72) 、温度与高程的加权系数W、太阳净辐射Rn及白天与夜晚天气影响的修正系数C, 代入公式求得各月参考作物腾发量ET0。

1.2作物需水量ETc的计算ETc=kc·ET0, 查《中国主要作物需水量与灌溉》及《农田水利学》得Kc值, 计算不同农作物各生育期的需水量。

花生需水量ETc=K1×K2×Kc×ET0

式中:K1——灌水方法修正系数;

K2——产量修正系数;

查《中国主要作物需水量与灌溉》, 并计算生育期各月ETc。

2 作物生长期内降雨量

根据莱西市气象局2008年提供的历年逐次降雨量资料和小麦、玉米、花生三种作物各生长期时间的划分, 统计出三种作物各个生长期的历年有效降雨量, 计算出三种作物各个生长期的多年平均有效降雨量及保证率为50%、75%的有效降雨量。

3 作物水份供需

小麦在整个生长期中水份都很短缺, 特别是生育后期。返青后, 随着小麦群体的迅速扩大, 需水量急剧上升, 而同一时期的降水增加却很缓慢, 导致差值越来越大, 到孕穗期达到顶峰, 并保持高水平至收获, 形成一年中水份亏缺的主要时期。在50%保证率下, 全生长期缺水286.8毫米, 在75%保证率下全生长期缺水达371.4毫米。

玉米整个生长期中在多年平均降雨情况下, 只有拔节———抽穗期需要水。在50%降雨保证率下, 只有苗期和抽穗期水份略显不足, 累计缺水97.64毫米, 其他生长期中水份略显有盈余。在75%保证率下, 各生长期均缺水, 累计缺水226.63毫米。

花生整个生长期中, 50%保证率下, 生长前期水份略显不足, 仅为9.46毫米。在75%保证率下, 生长前期缺水严重而后期则略显不足, 全期累计缺水109.22毫米。

上述数字表明, 一般降雨情况下灌溉补充水份的重点是小麦, 尤其是生长后期。在75%降雨的保证率下, 小麦、花生、玉米的前后期均需适量的水份补给。

4 灌水对策与灌溉制度的确定

按水份供需分析, 小麦全生育期在一般年份缺水286.83毫米, 在中等干旱年份缺水371.4毫米, 在七个生长阶段都需进行灌溉补充水量。玉米全生育期在一般年份缺水97.64毫米, 在中等干旱年份缺水226.63毫米, 缺水最大时期为苗期和抽穗扬花灌浆期。花生全生育期在一般年份缺水9.46毫米, 在中等干旱年份缺水109.22毫米, 缺水最大时期为播种期、苗期和结荚期。按作物需求, 一般年份亩灌水量为286毫米, 即191m3。中等干旱年份亩灌水量为465毫米, 即310m3。

决定灌水指标的因素一是作物对水份的需求;二是水库可供水量的状况。本着充分利用水源, 取得最大灌溉效益的原则, 考虑到高效农业、田间综合措施的发展, 结合当地多年的灌溉实践经验, 制订作物灌溉制度。

灌水定额40方/亩相当于60毫米降雨, 50方/亩相当于75毫米降雨。

综合净灌溉定额为220方/亩。

灌溉水利用系数按防渗渠道确定, 其中渠系水利用系数为0.27, 田间水利用系数0.9, 则灌溉水利用系数为0.27×0.9=0.7。

综合毛灌溉定额为314方/亩。

摘要：本文从农作物生长过程所需要的适宜水量、气候等因素入手分析探讨, 从而帮助灌水对策与灌溉制度的确定。

黄羊灌区发展节水灌溉的实践 篇7

一、高起点规范, 高标准建设, 提高农民节水灌溉意识

高效节水技术是一项新的农田灌溉技术, 不仅是解决水资源紧缺的有效途径, 也是为建设“两高一优”农业提供稳定可靠的基础, 促进农田高产稳产的一项措施。在项目建设中坚持高起点规划、高标准建设、高质量管护、高效益运行。由于目前灌区农业机械化程度高, 没有田间道路, 机械耕作难度大等诸多因素, 在项目区建设中要注重渠、路、林、田四配套, 使项目区实现“方田园林化、耕作机械化、种植区域化、科技现代化、服务系列化、管理规范化、产出优质高效化”, 实现农业增产、农民增收的目的。积极组织水利、农业、林业等有关部门的技术人员, 深入田间地头向项目区群众传播各类农作物和经济林木的种植管理技术以及非工程节水措施等技术的应用, 指导群众对节水工程应用和管护。在项目区内设置气象观测站, 及时检测作物的需水时间。通过各种技术培训, 使广大农民懂得科学种植和管理的道理, 掌握节水灌溉的技术要求, 利用节水灌溉和普通灌溉用水量和产量的对比来说服农民, 使农民认识节水灌溉是农业稳产、高产的必由之路, 以实际行动自觉投入节水灌溉。

二、发展高效节水, 调整种植结构

管灌、喷灌、滴灌是一项先进的节水灌溉技术, 是控制、调节性强的灌溉方式。实施喷灌、管灌、滴灌工程, 投资较大, 因此种植要上规范、上档次, 高投入要有高产出, 达到产出高效益的目的。通过一手抓节水灌溉项目建设, 一手抓农业种植结构调整, 在项目区引进一批新、优、特农作物品种, 粮食、蔬菜、药材、经济作物合理搭配, 推行区域化种植, 使非工程节水和工程节水措施紧密结合, 达到作物高产, 稳产, 高效节水的目的[1]。

三、建管并举, 完善服务体系

节水灌溉工程能否充分发挥效益, 管理是关键, 黄羊灌区水利工程始终坚持建管并举的方针, 加强工程的管理与维护。节水工程建成后, 水管处设立了专业管理机构, 落实管理人员, 建立健全各项管理制度, 做到依法治水、管水, 使管理工作走上制度化、规范化的轨道, 工程运行一直处于良好状态, 灌区在用水上提供优质服务, 保证了工程效益的正常发挥[2]。

㈠工程灌溉方式

节水灌溉的突出特点是按作物需水要求能适时适量灌溉。在实施管灌时按出水口控制的灌溉面积全部实行小畦灌溉, 作物实行地膜覆盖区域化种植。滴灌设备主要用于日光温室, 在温室中修建蓄水池, 一次性配给水量, 按作物需水量要求, 用水泵在蓄水池中抽水加压供给滴灌设备进行灌溉。在大田喷灌区, 受一家一户分散经营的限制, 种植作物的农民根据喷灌运行的规模划分不同的轮灌组, 每个轮灌组内种植作物品种和需水要求以及成熟期必须统一, 根据不同的轮灌组和不同的作物品种拟定灌溉制度进行灌溉。田间气象试验观测站对土壤的墒情及时进行检测, 并向喷灌站提供灌水时间和灌水定额, 喷灌站与灌水小组按照配水计划组织群众喷洒喷灌, 切实达到适时适量灌溉的目的[3]。

㈡工程管理机制

为了使节水工程长期发挥效益, 必须规范管理行为, 明确工作责任。工程管理采取专业管理与用水者协会参与管理相结合的管理体制, 并成立由水管处、乡 (镇) 技术人员参与的灌溉领导小组, 代表水管处和用水户根据科学管理要求负责制定和监督实施灌水计划, 进行技术指导、技术培训、水费征收以及设备维修、养护等工作, 同时进行田间气象观测, 建立技术档案, 收集灌溉资料, 总结和更新灌水技术。建立健全各项管理制度, 由水管单位和用水者协会共同制订《黄羊灌区喷灌工程运行管理细则》和《黄羊灌区田间工程管理细则》等管理制度。在运行中, 水管单位抽调专人负责喷灌、管灌系统, 并以一个村为灌溉单元, 由群众代表组成灌水小组具体负责田间灌溉工程的管理使用;滴灌以一个日光温室温棚为单位, 由温棚专业户管理。完善的管理制度有效地推动了节水工程向科学、高效管理迈进。

㈢运行管理

用水者协会按照节水工程灌溉的轮灌组, 年初在每个轮灌组内落实好当年的作物种植面积和品种, 以书面形式提出用水申请并报水管单位, 水管单位根据用水申请和作物的品种编制全年供水计划, 做好统筹安排, 并根据各类作物各期需水量分配到村组, 再分配给用水户。喷灌作为独立的灌溉系统单位供水, 在灌溉期间用水者协会和喷灌管理站签订《喷灌工程使用合同》, 以租借和交纳保证金的形式领用设备, 灌溉结束后交回领用的设备, 丢失和损坏的设备在退还保证金时扣除。

㈣费用征收管理

按照年初编制的用水计划所供水量, 采取预交水费和电费, 然后统一供水。喷灌水量由水表计量, 每一轮灌溉结束后, 由水管单位开具用水量单据和用电单据, 由用水者协会负责人和水管单位负责人签名盖章, 电费交供电部门, 水费根据水量按方收取, 年终一次性结算, 按预交费用多退少补, 由水管站统一交水管处财务, 并设立大修费用和折旧费专门账户。做到水费、水量、电费、面积四公开, 增强了群众节约用水, 合理用水, 科学用水的自觉性, 使农民得到实惠。

四、节水灌溉示范工程效益

节水灌溉示范工程在黄羊灌区投入运行以来, 节水、增产效益非常显著。

㈠节水效益

经过2001年对项目资料统计, 项目区683.33hm2供水150.08万m3, 喷灌区实行播前喷灌储水712.5m3/hm2, 春小麦生育期喷灌4次, 灌水定额427.5m3/hm2~493.5m3/hm2, 灌溉定额1825.5m3/hm2, 喷灌比地面灌溉节水2413.5m3/hm2, 节水率47.9%, 喷灌区可节水129.4万m3, 管灌水的利用率达到99%, 比土渠提高13%, 管灌区可节水16.68万m3, 增加耕地面积5.33hm2;滴灌节水3000m3/hm2, 节水率达50%, 滴灌区可节水4万m3, 可见节水工程实施后节水效益非常显著。

㈡增产效益

喷灌区各小麦平均产量7927.5kg/hm2, 较地面灌增产1290kg/hm2, 增产率19.4%;玉米增产2400kg/hm2, 温棚滴灌种植比大田沟灌种植增收30000元/hm2左右。

黄羊灌区属资源型缺水灌区, 不能仅仅靠常规节水技术来解决缺水问题, 大力发展高效节水灌溉技术, 是提高灌区农业经济效益的有效途径之一。节水示范工程的建成, 使渠、路、林、田得到综合治理, 农业生产条件进一步得到改善, 既增强了抗御自然灾害的能力, 又增加了农业发展后劲, 为发展优质、高效农业创造了物质基础和良好的生产条件, 为增强农村经济实力, 增加农民收入起到了促进作用[4]。

参考文献

[1]孟小涛, 王春生.浅析农业水利灌溉模式与节水技术措施[J].中国西部科技, 2009, 8 (17) .

[2]杨芬, 蔚富生, 郝志华.山西农业灌溉节水对策探讨[J].山西农业科学, 2004, 32⑴.

[3]金桂国.农业节水灌溉现状与发展对策探讨[J].黑龙江科技信息, 2011, ⑸.

灌区灌溉 篇8

海潮坝河灌区南北短, 上、中、下游气候差异不大, 随着农业经济的发展、项目工程建设和水资源的开发利用, 加上生态移民搬迁工程的实施, 灌溉面积已发展到0.8万hm2的规模, 长期来无法解除由于来水时空分布不均造成的“卡脖子旱”这一制约灌区农业发展的瓶颈, 但受农副产品价格和地域因素的影响, 灌区作物种植结构不合理, 作物品种单一, 近几年上游群众由于劳务输出, 急于外出打工, 播种几乎和中下游同时进行;时段用水集中的问题又造成新的“卡脖子旱”情况日益严重。而灌区工程设施现状, 又无力从节水的角度解决, 主要表现为以下几点。

㈠水库调蓄能力差灌区拥有小 (1) 型水库一座, 总库容735万m3, 兴利库容705万m3。遇到正常平水年份, 由于水库蓄水不足, 5月~6月常常空库运行;遇到丰水年份, 则进行大量弃水。

㈡工程标准低灌溉渠道因冻胀破烂严重, 引水断面萎缩, 田间配套率低, 灌溉效益衰减, 每年管理处虽然安排受益村劳力进行维修, 但因农民只顾眼前利益, 维修时只求皮毛, 不能按设计标准完成, 形成了修这里破那里的恶性循环。

㈢配套设施差。灌区现有干渠、支渠、斗渠共计196条, 总长度332km, 衬砌长度168km, 各类建筑物1135座, 斗渠以下工程的配套率不到30%。这些工程每年仅靠5万元左右资金维修, 连正常保养更换水闸的止水橡皮、启闭机上油都不够, 所以其它一些大修就更不可能了。由于年久失修, 导致建筑物老损, 启闭设施锈蚀损坏, 启闭不灵。特别是田间配套工程的输水能力不断下降, 田间水利用率也很低

㈣管理滞后一是对斗渠以下田间工程管理水管单位鞭长莫及, 大部分村组管理责任不明, 管理措施不到位, 导致工程管理失控;二是由于缺乏管理资金, 工程确权划界不落实, 渠道挖沙取土, 种植作物, 影响过流的违章建筑时有发生。三是近几年来水利投入极少, 对灌区工程没做系统研究, 有一种依赖上面投入的思想, 缺乏自力更生精神, 导致配套落后, 效益不能正常发挥。

二、灌区治理发展思路

通过2008抗旱, 暴露出了灌溉设施和工程管理的严重问题。我们本着灾后思痛, 灾后思治, 大兴水利, 突出干渠, 综合治理的原则, 在最近几年来, 要紧紧抓住大堵麻大型灌区续建配套与节水改造项目实施和基本农田治理项目等机遇, 改建主要灌溉渠道, 综合治理灌区, 提高田间工程配套率, 使工程设施适应现代农业的发展要求。

㈠制定切实可行的工程方案, 对灌区工程建设以“三高”的工程目标一是做到高起点规划, 认真按照《大堵麻大型灌区续建配套与节水改造规划报告》规划, 做好项目的建设工作。同时明确灌区“两改”指导思想, 结合县情搞好“三个结合”, 即水利与农业综合开发相结合;水利与新农村建设相结合;水利与农业生产结构相结合。对灌区渠道、建筑物进行一次全面清查整顿, 摸清现状。按设计标准, 制定出渠道工程建设分年实施规划;按受益面积, 对现有田间工程实行整改, 合理制定维修配套规划;在灌区续建配套与节水改造项目实施过程中, 认真搞好节水灌溉试验, 对灌溉较难的干渠按规划要求做好渠道防渗工程。二是做到高标准建设, 确保三个达标:对渠道疏挖进行统一测量、统一负担、统一作战, 严格按照设计标准“四度八线”一次性到位确保达标;对田间工程进行整改, 统一配套模式, 严格按照质量标准, 监督验收发证, 确保维修配套达标;做到高效能的管理。工程配套达标后为了实行高效能的管理, 我们将拟定狠抓管理水平的提高, 选拔身体强、思想好、技术过硬的优秀管理干部, 精炼管理人员, 不断对管理人员进行政治理论和专业知识培训, 培养造就一批思想素质高又懂管理专业知识的队伍来确保管理达标。从而提高工程安全、生产、质量三个效益。

㈡制定切实可行的负担制度措施制度是关系到整个工程发展实施的关键所在, 一旦工程措施制定后, 就要有切实可行的制度做后盾。因此, 我们根据灌区管理的原则拟定, 一是对所有干渠工程实行灌区统一负担, 进行工程改建或维修养护。对支渠以下工程, 原则上实行谁受益谁负担的制度, 逐步实施。二是支渠以下维修配套工程可参照负担, 对抓的好的, 可依情况给予工程以奖代拨。

㈢制定切实可行的管理措施制度措施落实后, 必须配备管理措施。要拟定一是强化工程管理。按照灌区管理任务配齐管理人员;制定工程管理达标条件, 抓好工程达标创优;落实责任、实行目标管理;按照水利法规, 严格水政执法, 做到违法必究、执法必严, 狠狠打击破坏水利工程的违法行为。二是报请县水务局批准, 制定切实可行的工程管理实施细则。三是加强灌溉用水管理, 呼吁政府支持水费改革, 变水为商品, 使之达到服务、收费、管理、配套, 四位一体化, 确保灌区良性循环和可持续发展。

㈣合理安排制定调度措施合理安排制定调度方案是充分提高灌溉效益的保证。在坚持实行计划用水的前提下, 实行“高水位、大流量”引水或尽量按设计流量引水, 缩短灌溉周期, 减少渠道输水损失。

灌区灌溉 篇9

为了实现水、土、肥的合理利用, 缓解灌溉用水的供需矛盾, 提高水的利用效率, 促进农业可持续发展, 保障国家粮食安全, 研究引黄灌区管道灌溉规模优化模型对提高引黄灌区水的利用效率、老旧灌区改造、建设节水农业、实现农业生产现代化具有一定的指导意义。

1 工程费用的计算

工程费用主要包括2个方面: (1) 工程投资, 即灌溉系统在建设中所产生的所有费用。 (2) 系统年运行费用, 即灌溉系统在正常使用过程中所产生的费用。

1.1 工程投资费用计算

工程投资费用由两大部分组成, 即:水源工程投资 (泵站投资) 、管网工程投资。

(1) 水源工程投资函数。水源工程投资主要由四部分组成:水泵、电机、土建、变配电系统。新建泵站, 应当根据工程建设的目的, 结合灌区的具体情况, 正确地处理好近期和长期、局部和整体的关系, 因地制宜、因时制宜的进行统筹规划。泵站投资可用如下公式表示:

式中:K1—泵站总投资 (元) ;Kp—泵站投资参数 (元/k W) ;Wp—泵站装机容量 (k W) ;η装—水泵电机效率;γ—水容重 (N/m3) ;Q—水泵设计流量 (m3/h) ;H—水泵扬程 (m) 。

(2) 管网投资函数。管网是管道输水灌溉工程的重要组成部分, 一般可分为输水管道投资、配水管道投资、附件三大部分。输配水管道组成了管网的主体, 管网中的附件对主干管、干管、支干管等起连接作用, 是管网的必要组成部分。管径和单价的关系可用如下公式表示:

式中:M—管道单价 (元/m) ;D—管道内径 (mm) ;a、b—回归参数, 可根据管道单价与管径, 利用最小二乘法求的。由式 (2) 可知管网中某一管径的投资为:

式中, Kj—系统中第j种管道投资 (元) ;Mj—系统中第j种管道单价 (元/m) ;Lj—系统中第j种管道长度 (m) ;Dj—系统中第j种管道内径 (mm) ;aj、bj—系统中第j种管道回归参数, 可根据管道单价与管径, 利用最小二乘法求的。

由式 (3) 可知管网总投资为:

式中, K2—管网总投资 (元) ;n—管网中所用管道种类数;χ—管道附件投资占管道投资比例。

(3) 工程总投资。整个系统投资为各部分投资之和。对于灌溉管网来说, 是由水源投资、管网投资两部分组成, 所以总投资K为K1、K2两部分投资之和。计算公式如下:

式中, K—工程总投资 (元) 。

1.2 工程年运行费用计算

管道灌溉系统的年运行费包括燃料动力费、维护费、管理费、管理人员工资、其他五部分, 其中灌区维护费、管理费、管理人员的工资会随着系统总投资的增加而增加, 可用占系统总投资的比例来进行计算。系统年运行费用可以用下式表示:

式中:C—管道灌溉系统年运行费用 (元) ;C1—燃料动力费 (元) ;C2—维护费 (元) ;C3—管理费 (元) ;C4—管理人员工资 (元) ;C5—其他 (元) 。

(1) 燃料动力费的计算。根据本文的研究对象, 燃料动力费一般为提水电费, 即泵站向管网输水并且满足灌溉所需压力所花的动力费用。水泵的提水电费可以按照以下公式计算[3]:

式中, E—电费单价 (元/k W·h) 。

水泵的设计流量可采用如下公式计算:

式中, A—灌溉面积 (hm2) ;m净, 综—净综合灌水定额 (m3/hm2) ;T—灌溉周期 (d) ;t—每天灌溉时间 (h) ;η水—灌溉水利用系数。

将式 (8) 带入式 (7) 中得:

水泵扬程为水泵的提水高度、管网水头损失、出水口所需工作水头之和, 一般取水泵扬程可以按照以下公式计算:

式中, H0—提水高度 (m) ;hw—管网水头损失 (m) ;Δ—管道分水口 (给水栓) 工作水头 (m) 。

管网总水头损失包括各管段沿程水头损失和局部水头损失。总水头损失可表示为:

式中:Σhf—管网沿程水头损失 (m) ;Σhj—管网局部水头损失 (m) 。对于管道灌溉工程来说, 沿程水头损失可以用以下公式计算:

式中, f—摩擦系数, 随水流的雷诺数Re而变化;L—管道长度 (m) ;Q—管道流量 (m3/h) ;D—管道内径 (mm) ;m—流量指数, 与摩阻损失有关;b—管径指数, 该指数与摩阻损失有关。

管道灌溉系统管线较长, 水头损失以沿程为主, 在计算中可用占沿程水头损失的比例计算局部水头损失, 一般按沿程水头损失的10%计算。

式中, fj—第j种管道摩擦系数;Lj—第j种管道长度 (m) ;Qj—第j种管道流量 (m3/h) ;Dj—第j种管道内径 (mm) ;mj—第j种管道流量指数;bj—第j种管道管径指数。

将式 (13) 代入式 (10) 的水泵扬程为:

将式 (3-13) 代入式 (3-8) 的提水电费为:

(2) 其他管理费用计算。维护费、管理费、管理人员工资、其他的总和可用λK表示, 其中K为系统总投资 (元) ;λ为年运行费系数 (不包括提水电费) 。

(3) 工程年运行费用计算。计算公式如下:

将式 (5) 、 (14) 代入式 (15) :

(4) 工程年费用函数。根据工程经济学理论, 系统年费用等于投资本利摊还与年运行费之和, 即示为:

式中, Mc—系统年费用 (元) ;K0—系统投资年本利摊还值 (元) ;ic—年利率 (%) ;r—工程使用年限 (年) 。

2 工程效益的计算

灌溉工程的效益主要反映在有无灌溉或者在现有的灌溉耕地经过改造后农作物产品质量、产量的增加所带来产值的增加。产量是各种农业技术综合作用的结果, 灌溉是农业增产的手段之一。常用计算灌区效益的方法有3种[4]:即分摊系数法、扣除农业生产费用法、以灌溉保证率为参数推求多年平均增产效益。

本文计算中采用分摊系数法, 可采用以下公式计算:

式中, B—灌区水利工程措施分摊的多年平均年灌溉效益 (元) ;A—作物种植面积 (hm2) ;ε—灌溉效益分摊系数;Y—采取灌溉措施后, 作物单位面积的多年平均产量 (kg/hm2) ;Y0—未采取灌溉措施前, 作物单位面积的多年平均产量 (kg/hm2) ;P—农作物产品价格 (元/hm2) 。

在灌区内, 作物的种类是比较复杂的而不是单一的某一种农作物, 因此灌区的效益是各种作物效益之和。可用下式计算灌区的效益:

式中, S—作物种类数;αk—第k种作物种植系数;k—第k种作物灌溉效益分摊系数;Yk—第k种作物采取灌溉措施后, 作物单位面积的多年平均产量 (kg/hm2) ;Y0k—第k种作物未采取灌溉措施前, 作物单位面积的多年平均产量 (kg/hm2) ;Pk—第k种作物农作物产品价格 (元/kg) 。

3 建立优化模型

3.1 目标函数

在确定使用年限的情况下, 以灌区年净现值最大为优化目标, 目标函数为:

将式 (5) 、 (12) 代入式 (18) , 令得:

目标函数 (21) 分别是由工程效益函数 (20) 、系统投资函数 (5) 、工程年运行费用函数 (18) 组成。

3.2 约束条件

目标函数 (22) 受以下条件约束:

(1) 灌溉面积。灌溉面积应介于最小灌溉面积和最大灌溉面积之间。最小灌溉面积即为灌区设计时所规划的最小面积, 最大灌溉面积是指受到灌溉区域地物地貌及气候等自然条件限制, 适合农业灌溉的最大耕地面积。

式中, Amin—灌区规划最小灌溉面积 (hm2) ;A—设计灌溉面积 (hm2) ;Amax—灌区土地面积 (hm2) 。

(2) 管道水流速度。为了防止各级管道出现淤积, 流速必须大于该管道所允许的不淤流速。

式中, Vj—内径为Dj的管道所对应的流速 (m/s) ;VLj—内径为Dj的管道所对应的不淤流速 (m/s) 。

(3) 可供水量。可供水量是指灌区每年由黄河水利主管部门分配给灌区的水量。

式中, W—灌区年实际引水量 (m3) ;Wmax—年最大允许引水量, 即主管部门分配水量 (m3) 。

(4) 资金约束。灌区建设需要有一定的资金投入, 包括工程建设投资和年运行费用投资。资金的投入不能无限制的扩大, 需要控制在一定的范围之内。

式中, K—工程总投资 (元) ;Kmax—工程允许的最大投资 (元) 。

(5) 非负约束。非负约束是指以上约束条件中的A、Vj、W、K在任何条件下都必须大于0。

4 算例

4.1 项目概况及基本资料

某灌区位于黄河下游规划灌溉面积4 000 hm2, 现有耕地面积6 000 hm2。灌溉水源均来自黄河, 年最大引水量1 400万m3。灌区主要种植作物为小麦、春玉米、夏玉米, 种植比例分别为0.75、0.25、0.75。

该地区属于典型的暖温带大陆性季风气候区, 夏季炎热多雨, 冬季干冷的特点。年平均气温14.7℃, 年平均降水量671.1 mm, 年日照时长2 616.8 h。月平均气温27.5℃, 最低气温-14.9℃。

4.2 模型计算

(1) 模型建立。本例中管网采用矩形布置, 管材选用U-PVC输水管, 主干管长度, L2=6 000 m, 支管间距100 m。综合净灌水定额m净, 综=600 m3/hm2, 灌水周期T=8 d, 每次灌水时间t=24 h, η水=0.95, 提水高度H0=3 m。

工程设计使用年限r=20, 年利率ic=8%。

主干管长度:L1=2 000 (m)

干管长度:L2=6 000 (m)

(2) 水泵扬程计算。水泵扬程的计算选取最不利管线为计算依据。

(3) 工程投资计算。泵站投资参数Kp=3 000元/k W, 泵站装机效率η=0.85, 水泵电机装机效率η装=0.8, 水容重γ=10 000 N/m3, 管径投资系数a=0.005, b=1.862, 管道附件投资系数χ=0.1。

水源工程投资计算:

管网投资计算:

(4) 工程年运行费用计算。电费单价E=0.53元/k W·h, 水泵年运行时间Tz=750 h, 年运行费用系数λ=10%。

燃料动力费:

工程年运行费:

工程年费用:

(5) 工程效益计算。灌区小麦、夏玉米和春玉米的灌溉效益分摊系数εk分别取0.5, 0.4, 0.40, 小麦、春玉米、夏玉米的产量Yk分别取10 500、15 000、15 000 kg/hm2, Y0k分别取6 000、11 070、11 070 kg/hm2, 粮食价格Pk分别取2.3、3.2、3.2元/kg。由此, 工程灌溉效益为:

(6) 目标函数。由以上费用、效益函数, 本例优化模型的目标函数为:

(7) 约束条件。 (1) 面积约束:4 000 hm2<A<6 000 hm2。 (2) 管道水流速约束:根据多年统计资料, 水源泥沙含量为6.365 kg/m3, 中数粒径为0.025 mm, 计算公式选用瓦斯普经验公式, 主要考虑主干管的不淤流速, 主干管不淤则干管、支管不淤, 按最大灌溉面积估计管径。

(8) 模型计算。遗传算法模型计算, 经常采用Matlab平台遗传算法 (GA) 工具箱。主要有美国罗来纳大学开发的GAOT、英国谢菲尔德大学开发的GATBX以及GADS (Genetic Algorithm and Direct Search Toolbox) 遗传算法与直接搜索工具箱。这几种工具箱计算方便, 直观, 可以清楚的显示每一次迭代的具体情况, 在本次计算中将采用GADS遗传算法与直接搜索工具箱。计算结果显示:在灌溉面积A=5 541.48 hm2时, 灌区的年净现值最大NAV=3 712.79万元。因此, 本算例最优规模为5 541.48 hm2。

5 结语

引黄灌区规模优化模型是以灌溉面积为参数, 以灌区年净现值最大为优化目标。模型的约束条件包括灌溉面积、管道水流速度、资金约束, 非负约束。经过优化可以使灌溉用水量, 灌溉面积达到最佳匹配, 达到灌区年净现值最大, 即效益最大化。

摘要：以引黄灌区管道输水灌溉工程为研究对象, 灌溉工程费用的计算包括工程投资费用和工程年运行费用, 采用分摊系数法计算灌区效益。以工程投资函数、工程年运行费用函数、灌区效益函数为基础, 以灌溉面积为参数, 灌区年净现值最大为目标建立引黄灌区规模优化模型, 对引黄灌区水资源优化配置具有一定的指导意义。

关键词：引黄灌区,优化模型,年净现值

参考文献

[1]李庆朝.黄河下游引黄灌区的节水灌溉[J].山东师范大学学报:自然科学版, 2004, 19 (1) :70-72.

[2]王随希, 王小国, 薛金领.从新乡以黄灌溉现状谈发展农业高效节水[J].灌溉排水, 1998 (18) :96-99.

[3]张庆华, 马庆斌, 孙智敏.管道灌溉系统经济管径的计算[J].中国农村水利水电, 2000 (7) :14-15.

灌区灌溉 篇10

关键词：灌溉用水定额,编制方法,新疆拜城

1 编制用水定额的意义

定额是现代经济计量管理的重要基础。合理编制灌溉用水定额是实施用水“总量控制、定额管理”及水资源优化配置的基础, 是加强水资源科学管理的依据。通过定额管理, 可以挖掘节水潜力, 达到科学用水、提高节水效率、促进水资源的可持续利用、保障经济社会持续发展的目的[1]。

2 编制原则

立足于当地水资源、土壤、气象和社会经济等条件及发展趋势与调整方针, 编制符合拜城县实际情况的灌溉用水定额。

统计分析灌溉用水总量现状及灌溉综合用水定额, 了解普遍性的用水水平, 选择单位开展典型性用水定额调查, 了解当地的先进用水水平。在此基础上, 结合有关部门已制定的近中期用水规划和用水标准, 在全面分析、综合协调的基础上制订适合当地水资源状况、气候条件和农业结构特点的灌溉用水定额。

用水定额水平的高低, 应该反映出一定时期内现状技术、经济、自然条件, 通过加强管理、改进技术、配套其他措施等可以达到的先进水平。通过制订各地可行的用水定额, 促进灌区各单位采用节水灌溉技术和措施, 达到节水目的[2]。

灌溉用水定额的编制应满足用水指标审批、年度用水计划核定、考核行业节水水平、编制水供求计划等水资源管理的要求。建立与取水许可管理相适应的用水定额调整机制。通过取水许可年审环节追踪用水组成和用水定额的变化, 调整或修订现有用水定额, 以适应产业结构调整或技术进步而导致的用水结构和用水水平的变化[3]。在灌溉用水定额的编制过程中, 采用先粗后精、先浅后深、逐步完善、逐步提高的方法。

3 开展方法

3.1 组织机构

成立灌溉用水定额编制工作组, 由水利部门主要负责人担任领导, 工作人员由熟悉灌溉情况的专业技术和管理人员组成。

3.2 灌溉分区

县内分区应结合全疆分区, 以乡 (或村) 为分区基本单元确定。在此基础上, 可综合考虑地下水埋深、水源、土壤、气候、地形地貌等自然条件以及附加用水要求等当地实际影响因素的主要组合, 按当地灌水经验进一步进行定额分区。

灌溉分区原则包括以下6个方面内容: (1) 自然要素的一致性, 即气候、地形、地貌、土壤、地下水状况等自然条件要具有一定的相似性; (2) 水资源开发利用条件和灌溉水平具有基本相似性; (3) 能满足全灌区水资源供需平衡分析的需要; (4) 尽可能保持原灌溉水系的完整; (5) 根据水文地质情况等, 能反映出分区间水资源的差异性; (6) 考虑行政区域的完整性, 即根据目前的行政区划, 尽可能保证分区界限与行政区界线相一致。

3.3 分区指标划分

各分区指标划分内容: (1) 根据自然地理、地形地貌划分为低山丘陵间盆地、前山河谷倾斜平原、盆地中部冲积平原、盆地东部冲积平原; (2) 根据农业气候特征划分气候类型、积温、年降水量、年蒸发量; (3) 根据土壤条件划分土壤质地、土层厚度、盐渍化程度; (4) 根据灌区类型划分隶属灌区名称、灌区规模、水源类型、灌溉工程形式等; (5) 根据地下水状况划分地下水埋深、地下水矿化度。

基于上述考虑, 拜城灌区共划分4个分区, 即1区 (低山丘陵间盆地区) 、2区 (西部前山河谷倾斜平原区) 、3区 (中部冲洪积平原区) 、4区 (东部冲洪积平原区) 。

3.4 现场调研

用水定额编制工作小组成立之后, 需及时开展有关资料数据的收集、灌溉用水定额调查表的统计填报和现场实地调查与测试等基础工作[4,5]。

工作组技术人员深入基层和各分区进行现场调查, 收集有关引水量、灌溉面积等资料, 并对部分典型地块进行水量实测。此外, 与有关部门进行协调, 开展基础资料的收集整理等工作。

3.5 数据分析

通过现场灌区的实际调研、典型灌区观测测验、数据资料的统计采集工作, 可以获得大量基础和基本数据资料。在基础数据的基础上, 根据灌溉分区的基本原则、灌溉分析区的基本现状以及结合数理统计的方法, 对取得的资料进行系统地整理分析和归类。按技术分析要求, 得出基本的数据检验, 分析研发成果。基于获取并分析的研究数据, 结合拜城县域灌区分析得出以下基本检验的分区说明概况。

拜城县卡布斯浪灌区、台勒维丘克灌区和卡拉苏中部平原区, 自1986年开始实行计划用水按方收费, 灌区引水资料齐全, 2个灌区实测资料整理审查后, 达到一定精度, 满足分析应用, 可靠程度较高。

山区灌区引水量推算:根据山区降水量多、降雪量大的特点, 冬小麦每年都有0.13万~0.20万hm2不进行冬灌, 且在春灌较少的情况下, 平均引水量参考中、下部平原区引水量的85%来推算该灌区年引水量, 数据可靠程度为一般。东西片灌区 (即克孜尔灌区和木扎提河灌区) 引水量推算:东片降水量少, 蒸发量大;西片渠系紊乱、不配套, 平均用水量皆按略高于中部平原灌区引水量的10%来推算, 数据的可靠程度为一般。

参考文献

[1]田家东.浅谈水田节水灌溉技术[J].科技与生活, 2010 (18) :6.

[2]陆克.天津市城市用水定额编制研究[D].天津:天津大学, 2008.

[3]汪林, 王教河, 张象明, 等.松辽流域微观用水定额指标体系研究[J].中国水利, 2006 (3) :14-18.

[4]许迪, 龚时宏.大型灌区节水改造技术支撑体系及研究重点[J].水利学报, 2007, 38 (7) :806-811.