灌溉水资源

灌溉水资源（通用5篇）

灌溉水资源 篇1

0 引 言

我国水资源总量约27万亿m3,居世界第6位,但人均占有水量很少,仅为世界人均的1/4,居世界第88位,是世界上13个贫水国之一。我国是农业大国,耕地平均摊水量只有世界平均数的3/4。目前农业每年缺水量约300万亿m3,受旱农田有0.13～0.20亿hm2。农业缺水量很大,还有0.8亿农村人口的饮水也很困难[1]。农业用水的有效利用率很低,渠灌区只有30%～40%,井灌区60%左右,而一些发达国家可达到80%。灌溉水利用效率也很低,粮食生产不足1 kg/m3,而以色列已达到2.32 kg/m3。针对这种情况,必须加强农业水资源需求管理,优化与农业水资源密切相关的作物种植结构,促进水资源的优化配置,提高水资源的利用效率,以缓解水资源的供需矛盾,使农业得以持续发展。

在以往的灌溉水资源系统优化法中[2,3,4,5,6],计算时间以及计算工作量和维数都比较复杂。而大系统分解协调优化方法是一种降维技术,即把一个具有多维问题的大系统分解为比较简单、维数较少的子系统,分解就是为了降维。这种方法也是一种迭代技术,即各子系统通过择优得到的结果,还要反复协调修改,直到满足整个系统全局最优为止。

1 大系统分解协调模型概述

一个大系统一般可分为若干层子系统,形成多层结构,在下一层进行分解,在上一层进行协调(见图1[7])。分解的特征是暂时割裂各子区间的联系,让各子系统分别择优;而协调的特征是恢复各子系统之间的联系和制约,以求得整个系统的最优;分解和协调在上下层之间交替进行,这种交替递推可扩大更多的层次[8]。在这一模型中,第1层是作物灌溉制度优化模型,可以采用动态规划等优化方法或模拟方法得到;第2层是在第1层的基础上进行作物间的水量分配,使得子区的灌溉效益最大,可以建立动态规划或非线性规划模型求解得到;第3层是在第2层的基础上进行各子区间的水量优化分配,使整个灌区的灌溉效益最大。如果灌区内自然、作物等条件比较接近,也可以不划分子区,建立2层分解协调模型即可。

注:向下的箭头表示年初上一层对下一层可用于分配的水量;向上的箭头表示下一层对上一层的水量函数关系。

这种优化模型及方法照顾了各子系统的局部最优,也满足了整个系统的全局最优。因此,为得到全局最优,就得对各子系统进行协调修正,最小限度地牺牲某些子系统的局部利益。

2 第1层模型(单作物优化模型)

单作物灌溉制度的优化,是以作物水分生产函数为基础,建立动态规划模型,推求各生育期的最优灌溉水量,以第K种作物为例说明如下。

根据作物生育过程,把全生育期划分为N个生育阶段,以i表示第i生育阶段,则i=1,2,…,N。

状态变量有2个,一个是各生育阶段初可用于分配的水量qi,另一个是各生育阶段内计划湿润层的平均土壤含水率θi。

决策变量为各生育阶段的灌水量di。

系统方程有2个,第1个为水量分配方程,即:

$q{}_{i+1}=q{}_i-d{}_i$

式中:qi为第i阶段初可用于分配的水量;di为第i阶段的灌水量。

第2个为土壤计划湿润层的水量平衡方程,即:

$S{}_{i+1}=S{}_i+p{}_i+d{}_i-E{\rm T}{}_i-C{}_i-C{\rm K}{}_i-{\rm K}{}_i$

式中:Si为第i阶段计划湿润层土壤平均含水量;pi为第i阶段有效降雨量;ETi为第i阶段实际腾发量;Ci为第i阶段排水量(对旱作物其值为0);CKi为第i阶段地下水补给量(对地下水埋藏较深地区其值为0);Ki为第i阶段渗漏量(对采用节水措施进行灌溉时其值可近似假定为0)。

作物耗水量～土壤含水率模型采用线性模型,即实际腾发量ETi与土壤含水率大小成正比,用公式表示为:

$\begin{array}{l}E{\rm T}{}_i=E{\rm T}{}_{mi}(\theta {}_i-\theta {}_{\text{萎}})/(\theta {}_{\text{田}}-\theta {}_{\text{萎}})\\ S{}_i=667\gamma {\rm H}{}_i(\theta {}_i-\theta {}_{\text{萎}})\\ \theta {}_i=(\theta {}_{i\text{初}}-\theta {}_{i\text{末}})/2\end{array}$

式中:ETmi为正常灌溉条件下第i生育阶段潜在腾发量;θ田,θ萎,θi初,θi末,θi分别为田间持水率、凋萎系数及生育阶段初、末和平均土壤含水率;γ为土壤干容重,%;Hi为第i个生育阶段计划湿润层厚度,m;其他符号意义同前。

目标函数:作物水分生产函数采用Jensen模型,以单位面积实际产量Y与最高产量Ym比值最大为目标,即:

$F=\max (Y/Y{}_m)=\max {\displaystyle \prod _{i=1}^{{\rm N}}(}E{\rm T}{}_i/E{\rm T}{}_{mi}){}^{\lambda {}_i}$

式中:λi为第i阶段作物产量敏感性指数;其他符号意义同前。

约束条件:约束条件包括供水量、蒸发量、土壤含水量、可供水量约束,公式表述如下:

$\begin{array}{l}0\le d{}_i\le q{}_i\\ 0\le E{\rm T}{}_i\le E{\rm T}{}_{mi}\\ \theta {}_{\text{萎}}\le \theta {}_i\le \theta {}_{\text{田}}\\ 0\le q{}_i\le Q{}_k-{\displaystyle \sum _{i=1}^{i-1}d}{}_i\\ {\displaystyle \sum _{i=1}^{{\rm N}}d}{}_i\le Q{}_k\end{array}$

式中:Qk为全生育期分配给第K种作物的净水量;其他符号意义同前。

初始计划湿润层土壤平均含水率为θ0,即θ1= 0。

作物全生育期初可用于分配的有效水量为协调层分配给该种作物的净水量,即q1=Qk。

本模型是具有2个状态变量和1个决策变量的动态规划问题,采用逆序递推、顺序决策计算,递推方程为:

$\begin{array}{l}F{}_i^{*}(q{}_i,\theta {}_i)=\max \{(E{\rm T}{}_i/E{\rm T}{}_{mi}){}^{\lambda {}_i}F{}_{i+1}^{*}(q{}_{i+1},\theta {}_{i+1})\}\\ i=1,2,\cdots ,{\rm N}-1\\ F{}_{{\rm N}}^{*}(q{}_{{\rm N}},\theta {}_{{\rm N}})=\max \{(E{\rm T}{}_{{\rm N}}/E{\rm T}{}_{m{\rm N}}){}^{\lambda {}_{{\rm N}}}\}\end{array}$

式中:F*i+1 (qi+1,θi+1)为i阶段状态为q和θ、决策为d时,其(i+1)～N阶段的最大总相对产量。

3 第2层模型(多种作物之间优化模型)

多种作物之间优化模型是确定水源在各子系统之间的水量分配问题,进一步可确定灌区最优种植模式。 此模型可用线性规划、非线性规划或动态规划求解,此处介绍线性规划模型。

各水源同时向灌溉土地供水,以年为调节周期,以作物生育期划分时段。区内有K个子系统,其面积分别为Ak,以Xijk表示i水源向j作物k时段的供水量(i=1,2,…,L;j =1,2,…,m; k=1,2,…,n)。

约束方程为:

(1)种植面积约束。表达式为:

$\begin{array}{l}A{}_j\le \epsilon {}_{j}A\forall j\\ {\displaystyle \sum _{j=1}^m\le }A\end{array}$

式中:A为总可灌溉面积;Aj为 j种作物灌溉面积;εj为j种作物灌溉面积占总可灌溉面积的百分比。

(2)各水源供水量约束。各时段各水源供水量不能超过同时段各水源农业可供水量,即式中SWik为i水源k时段的农业可供水量(包括水库蓄水、河道径流、地下水、海水淡化、客水、污水回用)。即:

${\displaystyle \sum _{j=1}^{m}X}{}_{ijk}\le SW{}_{ik}\forall i,k$

(3)需水量约束.各时段作物灌溉水量等于该时段各水源引用量,即:

$d{}_{jk}A{}_j=\nabla {}_i{\displaystyle \sum _{i=1}^L{\displaystyle \sum _{k=1}^{n}X}}{}_{ijk}$

式中:ᐁi为i水源灌溉水利用系数;其他符号意义同前。

(4)非负约束。各种作物的灌溉面积及时段供水量大于等于零,即:

$A{}_j\ge 0;X{}_{ijk}\ge 0\forall i,j,k$

目标函数为(以各种作物净效益之和最大为目标):

${\rm Z}{}_{\max }=\max \{{\displaystyle \sum _{j=1}^{m}F}(Q{}_j)A{}_{j}Y{}_{mj}{\rm P}{}_j\}-{\displaystyle \sum _{i=1}^{L}C}{}_i({\displaystyle \sum _{j=1}^m{\displaystyle \sum _{k=1}^{n}X}}{}_{ijk})$

式中:F(Qj)为第1层反馈的第j种作物的效益指标(最大相对产量);Aj,Ymj,Pj分别为第j种作物的种植面积、丰产产量及单价;Ci为i水源单方水供水成本。

4 第3层模型

第3层模型是在第2层模型的基础上进行各子区间的水量优化分配,使整个灌区的灌溉效益最大。如果灌区内自然、作物等条件比较接近,也可以不划分子区,建立2层分解协调模型即可。

此处暂不讨论第3层模型。

5 应用实例

以龙口辐射区小麦、玉米水资源优化配置为例。

由于小麦、玉米灌前土壤含水率的随机性,将小麦、玉米播前土壤含水率分为需要播前灌溉和不需要播前灌溉2种情况。本地区小麦、玉米播种适宜土壤含水率为70%左右,当播前土壤含水率大于65%时,可保证作物的出苗需要,否则需播前灌溉,灌后土壤含水率控制在80%左右。根据经验,小麦、玉米播前灌溉定额采用450 m3/hm2。

根据非充分农业灌溉用水优化配置大系统分解协调模型及龙口辐射区可供小麦、玉米的水资源状况,可建立具体的龙口辐射区小麦、玉米水资源优化配置模型。

具体第1层模型同上。

具体第2层模型为:

(1)变量。X1,X2为小麦、玉米的最优种植面积;X3,X4,X5,X6,X7,X8为小麦6个生育阶段的最优分配水量;X9,X10,X11为玉米3个生育阶段的最优分配水量;D麦i为小麦第i生育阶段的灌水定额;D玉i为玉米第i生育阶段的灌水定额。

(2)种植面积约束。X1≤3 300 m3;X2≤3 300 m3。

(3)供水量约束。X3+X4+X5+X6+X7+X8+X9+X10+X11≤538 000 m3(50%代表年)。

(4)需水量约束。D麦1X1≤ᐁX3 (综合灌溉水利用系数ᐁ=0.80);D麦2X1≤ᐁX4;D麦3X1≤ᐁX5;D麦4X1≤ᐁX6;D麦5X1≤ᐁX7;D麦6X1≤ᐁX8;D玉1X2≤ᐁX9;D玉2X2≤ᐁX10;D玉3X2≤ᐁX11。

(5)非负约束。X1,X2,…,X11≥0。

(6)目标函数。Zmax= F(Q1) X1×462×1.40+F(Q2)×X2×618×1.40-0.3 (X3+X4+…+X11)。

求解上述模型可得不同代表年(50%,70%)水资源优化配置方案,按50%,75%2个代表年,大气降水时程分配对作物生长有利与不利2种典型年,作物需要播前灌溉和不需要播前灌溉2种情况,共8种组合对龙口市农业水资源合理配置进行研究(见表1～2)。

m3/hm2

万元

分析表1和表2可见,对于50%、75%代表年2种情况,小麦、玉米总经济效益变化较大,即代表年对小麦、玉米总经济效益影响较大。50%、75%代表年的小麦、玉米总供水量相差约70%,而其总经济效益却只相差20%左右,因此在缺水地区可适当降低作物灌溉定额,以提高作物水分生产率。

6 结 语

本文针对灌溉水资源的优化调配问题,提出了灌溉水资源优化调配的大系统分解协调模型。该模型推理严谨且计算简便。实例表明,本文提出的模型是合理的,方法是可行的,为解决灌区水资源分配提供了系统优化的方法。

参考文献

[1]程晓霖,方天堃.中国农业水资源利用及管理现状分析[J].农业经济,2006,(4):39-40.

[2]汤瑞凉,高正夏,贾有斌.灌溉水资源的优化调配[A].徐文德主编.中国水资源研究论文集[C].北京:中国科学技术出版社,1992.201-206.

[3]郭春芝.北方干旱地区灌溉水资源优化调配研究[D].南京:河海大学,1997.

[4]张自宽,顾世祥,谢波,等.滇中洱海流域水资源配置初步研究[J].中国农村水利水电,2006,(10):34-37.

[5]陈鹏飞,顾世祥,谢波,等.分解协调技术在水资源大系统优化配置中的应用[J].中国农村水利水电,2006,(11):44-47.

[6]龚宇,王璞,王聪玲,等.基于AHP方法的农业用水资源综合评价与分析[J].节水灌溉,2007,(4):31-33.

[7]尚松浩.水资源系统分析方法及应用[M].北京:清华大学出版社,2006.

[8]高明杰.区域节水型种植结构优化研究[D].北京:中国农业科学院,2005.

灌溉水资源 篇2

【摘要】根据水资源和土地资源情况将项目区划分为三个区，即大巴镇、富荣镇、苍土乡，分别用Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区表示，共发展节水灌溉面积800hm2经过水资源供需平衡分析，项目区实施花生节水灌溉800hm2，水资源满足要求。

【关键词】花生；节水灌溉；水资源；供需平衡；分析

【Abstract】the project area is divided into three zones according to water resources and land resources， that is， the Da Ba Zhen， Fu Rong Zhen， Cang Tu Xiang， respectively using the region Ⅰ， Ⅱ， Ⅲ district area， development of water-saving irrigation area of 800hm2， including： Ⅰ 333.3hm2

【Key words】peanut；Water-saving irrigation；Water resources supply and demand balance；Analysis

1. 引言

（1）根据水资源和土地资源情况将项目区划分为三个区，即大巴镇、富荣镇、苍土乡，分别用Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区表示，共发展花生节水灌溉面积800hm2，其中：Ⅰ区333.3hm2，Ⅱ区200hm2，Ⅲ区266.7hm2。

（2）Ⅰ区、Ⅱ区分布在河流两岸平原区区提取友邻水库水源，进行花生节水灌溉。

3. 结语

项目区实施节水灌溉，Ⅰ区、Ⅱ区开发地下水资源，Ⅰ区新建水源井167眼，发展节水灌溉面积333.3 hm2；Ⅱ区修建方塘4座，新建水源井80眼，发展节水灌溉面积200 hm2，Ⅲ区采取修建提水工程从友邻水库提水的方式，发展节水灌溉面积266.7hm2。

中：Ⅰ区333.3hm2，Ⅱ区200hm2，Ⅲ区266.7hm2，水资源满足要求。

[文章编号]1619-2737（2014）04-08-308

[作者简介] 岳景阳（1979.2-），男，职称：水利助理工程师，现工作于阜新蒙古族自治县苍土乡水利服务中心，从事水利管理工作。

张宇（1973.11-），男，职称：水利助理工程师，现任阜新蒙古族自治县苍土乡水利服务中心主任，从事水利管理工作。

灌溉水资源 篇3

1 我国水资源概况

从我国农田水利建设的整体情况看, 人均农用水资源严重不足, 与有效解决“三农”问题、建设社会主义新农村的要求差距明显;随着城镇化与工业化的推进, 农田水利建设再不得到加强, 能够有效利用的农田面积将不断减少, 粮食安全问题将会逐步凸显;现有农田水利设施功能退化, 许多水利设施超期服役, 与提高农业综合生产能力, 实现农业现代化的客观需求不相适应;农田水利建设投入仍显不足, 与改善农民生产生活条件和统筹城乡协调发展的现实需求有较大矛盾;农田水利建设与管理的有效机制尚未建立, 水利设施产权制度及水价机制等亟待完善;全国粮食安全的基础薄弱, 人均粮食占有率还远低于西方发达国家。这些问题, 必须得到认真的研究与解决, 必须坚持发展农业经济, 建设社会主义新农村, 增加农民的收入, 从农业方面支持我国的改革与发展, 稳定大局, 实现中国梦的目标。

2 农田水利节水灌溉建设管理的实施规划

2.1 加强组织领导

在农田水利节水灌溉建设中, 要建立建设常效机制, 加大资金投入, 我国各级人民政府应该把握农田水利建设作为一项重点工作和首要工作, 各级政府与相关部门、研究院所统筹组织安排起来, 建立建设领导小组, 协调与带动农田水利基本建设, 并且在工作中, 实施人员变动、机构不变的政策, 进一步促进当地的农田水利工作的快速发展。

2.2 完善地方法规

为了保证农田水利节水灌溉建设的健康、有序、稳定发展, 在建设中, 以社会经济发展要求为标准, 从水土资源利用与管理的实际出发, 加强认真调研, 科学合理规划, 满足农田水利基本建设的基本要求。另外, 相关的建设方案和实施方案要上报上级部门, 在经过审核批准后, 为农田水利节水灌溉建设提供良好的科学依据, 同时, 政府要出台相应的法规, 将具体的规划纳入到法律中, 实现法制化管理, 在没有特殊要求和特殊情况下, 不允许擅自变更, 既要保证农田水利建设的可持续发展, 同时, 也是切实保证其良好的效益。

2.3 优化水资源配置

在实际工作中, 必须要加强水资源的依法管理, 规范相关的审批程序, 优化水资源的合理配置与利用, 大力发展节水灌溉工程, 禁止水资源的违法开采和浪费, 充分发挥有限资源的效益, 既要满足各个行业的用水需求, 同时, 也要满足节水型社会的建设需要。

2.4 强化工程监督管理

主体工程建设要公开招投标, 做到真正意义上的公开、公正、公平, 并且要由专人进行现场监督, 同时, 要吸收当地农民积极参与工程质量监督工作中, 确保工程按照设计目标和工程规范合理完成, 充分发挥其在农牧业中经济效益和社会效益。

3 农田水利节水灌溉建设创新管理

3.1 对工程中的风险进行级别评定

根据农田水利节水灌溉建设工程的技术特点, 从工程投资、环境、安全、质量以及工期等各个方面入手, 对工程中的风险进行级别评定, 有效地规避风险的发生。

3.2 建立节水灌溉工程管理体制

成立各级节水工程管理组织, 并制定完善的运行管护制度, 跨村的节水工程由乡镇成立灌溉服务队, 隶属乡镇水利水土保持管理工作站;村级节水工程由村成立灌溉服务组, 由乡镇水利水土保持管理工作站进行技术指导。节水工程由相应管理组织实行统一管理, 专业承包、企业化管理、自负盈亏, 并由水利主管部门定期组织节水灌溉技术培训。

3.3 实行节水工程产权转让制

结合小型水利产权制度改革, 对节水灌溉工程实行拍卖、转让、租赁和股份合作制, 把部分已建成的节水灌溉工程以拍卖、转让、租赁和股份合作等形式交给农民或个体承包户管理, 将回收的资金用于节水灌溉工程的再建设, 实行建管结合, 滚动发展, 探索出一条符合市场经济规律的节水灌溉发展新机制。

3.4 加强农田水利节水灌溉建设信息化建设

要加强农田水利节水灌溉建设信息化建设, 完善农田水利节水灌溉建设工程的数据化建设, 通过硬件软件设计的建设, 提高农田水利节水灌溉建设工程风险控制的信息化水平与能力, 提高农田水利节水灌溉建设的节水和灌溉能力。

3.5 建立农田水利节水灌溉建设管理数据库

要建立农田水利节水灌溉建设管理数据库, 提升农田水利节水灌溉建设管理规范化水平。农田水利节水灌溉建设管理部门要在日常的管理工作中, 结合工作实际, 加强管理数据库的建立, 实时记录农田水利节水灌溉建设发生的所有事故和事件, 并将其中有代表性或是重大事件进行总结归类, 汇编成易于一般工作人员理解的工作手册或操作规程, 指导实际工作。

4 结语

总而言之, 随着工业化、城镇化快速推进, 我国人增地减水缺的矛盾日益突出, 农田水利建设滞后问题愈加凸显。因此, 必须要高度重视农田水利节水灌溉建设, 建立常效机制, 实现法律化管理, 充分发挥其社会效益和经济效益, 推进我国经济的可持续增长。

摘要：水, 是地球上一切生物, 包括人类必不可少且赖以生存的重要物质, 是生产力发展、经济进步和环境调节不可替代的极为宝贵的自然资源。由于我国还处于经济与社会发展的起步阶段, 水资源的不合理开发利用和严重污染, 直接导致无法满足大众对于水资源的需求, 严重阻碍到社会各项活动的正常开展。

关键词：水资源,节水,对策

参考文献

[1]李娅, 李怀成.节水灌溉在农田水利基本建设中的重要性[J].科技信息, 2011 (34) .

灌溉水资源 篇4

关键词：节水灌溉,水资源,供需平衡,宁夏西吉,将台乡,火家沟

西吉县将台乡火家沟节水灌溉工程位于西吉县南部葫芦河下游川道区, 涉及将台乡的明台、明荣、火家沟、牟荣4个行政村即4个项目片区, 设计面积426.67 hm2, 种植作物均为马铃薯。根据当地水源条件, 采用喷灌方式为作物供水。明荣片区为库灌区, 灌溉水源为咀头水库;明台片区属库井结合灌溉区, 灌溉水源为咀头水库和现有的6眼大口井;牟荣片区属库井结合灌溉区, 灌溉水源为咀头水库和片区现有的3眼大口井;火家沟属井灌区, 灌溉水源为12眼大口井 (其中现有大口井8眼, 设计新打大口井4眼) 。利用项目区现有机井和咀头水库, 发展以微喷灌为主的高效节水灌溉。为保障项目顺利实施, 首先要分析项目的水资源条件供需是否满足。

1 项目区水文地质概况

项目区水文地质条件相对简单, 根据《宁夏回族自治区西吉县人畜饮用农田灌溉供水水文地质勘察报告》, 该地区位于西吉县葫芦河河谷平原一级阶地, 表层覆盖第四系黄土状黏质砂土, 含水层主要为第四系砂砾石, 特征为褐黄色, 岩性以石英岩为主, 花岗岩次之, 粒径2~5 mm, 含中粗砂约30%, 结构松散, 孔隙、裂隙最为发育, 富水性强。地下水主要为第四系砂砾石潜水, 该含水层厚度一般5~10 m, 埋深30~45 m。含水层下伏地层为第三系甘肃群, 岩性主要为泥质砂岩、砂质泥岩, 泥岩富水性差, 具有颗粒细, 可塑性强和厚度大, 孔隙、裂隙极不发育的特点, 因此一般不含水, 构成了浅层潜水的隔水底板[1,2]。

地下水主要接受大气降水和葫芦河水入渗补给, 在葫芦河天然比降的控制下, 自上游向下游径流排泄。地下水以第三系为隔水底板, 沿古地形起伏, 向地势低洼的部位运移, 形成浅层潜水。又受古地形的制约, 向下游运动, 在汇水条件好的部位形成地下径流。进而又在古地形的控制下, 排出地表, 转化为地表径流[3,4]。该类地下水埋深较浅, 开采地下水井深30~40 m, 出水量20~32 m3/h, 且水质较好, 矿化度小于1 g/L, p H值7.5~8.5, 总硬度550~800 mg/L, 溶解性总固体1 500~2 000 mg/L, 硫酸盐550~750 mg/L, 氯化物200~450 mg/L, 适宜农业灌溉。水质各项指标符合《农田灌溉水质标准》。

2 项目区需水量与来水量预测分析

2.1 库区、灌区需水量与来水量预测分析

项目区由咀头水库控制灌溉面积为214.07 hm2, 全部种植马铃薯。灌溉水利用系数取0.9, 灌溉设计保证率为85%。经计算, 马铃薯毛灌水定额为309 m3/hm2, 全生育期灌水4次, 毛灌溉定额为1 236 m3/hm2, 年毛需水量26.5万m3。

咀头水库—夏寨水库区间已建有小型水库8座, 控制流域面积140.2 km2, 其中鱼儿河、苏家沟、浅岔河和郎岔4座水库为小 (一) 型水库, 上堡、吊咀、马昌、小河子4座水库为小 (二) 型水库;建有旧堡、大坪、沟口、下堡等14座水保治沟骨干工程, 控制流域面积89.5 km2。区间8水库、14座水保骨干坝共控制流域面积229.7 km2。区间已建水库、扣除区间水库、水保骨干坝控制的流域面积, 咀头水库实际来水面积145.3 km2。流域多年平均径流深为24 mm, 则水库多年平均来水量为348.7万m3。不同保证率来水量见表1。水库来水量扣除泥沙量和蒸发、渗漏损失水量, 咀头水库不同保证率可供水量见表2。

从以上的分析计算可知, 咀头水库在保证率为95%时可供水量为98.6万m3, 远大于库灌区年需水量26.5万m3, 说明水源水量是有保障的。

2.2 井灌区需水量与来水量预测分析

项目区由大口井控制灌溉面积为212.6 hm2, 全部种植马铃薯。灌溉水利用系数取0.9, 灌溉设计保证率为85%。经计算, 马铃薯毛灌水定额为309 m3/hm2, 全生育期灌水4次, 毛灌溉定额为1 236 m3/hm2, 年毛需水量26.3万m3。

项目区供水水源为大口井, 灌溉设计保证率按85%进行水量计算, 项目区地处葫芦河中下游, 主要补给量为葫芦河流域降雨入渗补给量、山前侧向补给量等。

2.2.1 降雨入渗补给量。

降雨是浅层地下水的主要补给源之一, 按下式计算:

式中:W1为降雨入渗补给量 (m3) ;K为降雨入渗补给系数, 取K=0.13;P为设计水平年按85%保证率计算的降水量, P=326 mm;A为地下水补给面积 (km2) , 为项目区土地面积, 合2.1 km2;则W1=0.001×0.13×326×2.1×106=8.9 (万m3) 。

2.2.2 山前侧向补给量。

侧向补给是影响浅层地下水储量的因素之一, 项目区侧向补给区域为火家沟和牟荣沟道。根据下式计算:

式中:W2为侧向补给量 (m3) ;K为含水层渗透系数 (m/d) , 取K=12 m/d;h含为补给区中地下水含水层厚度 (m) , 取h含=5 m;Li为补给区边界长度 (m) , 取Li=14 449 m;Ji为补给区内对应边界的地下水水力坡降, 取Ji=0.005。则W2=365×12×5×14 449×0.005=158.2 (万m3) 。

2.2.3 地表水入渗补给量。

据项目区地质资料得知, 地下水埋深30 m左右, 据高程分析计算, 洪水可能有少量补给, 但很少, 因此地表入渗补给量可忽略不计。

2.2.4 地下水总补给量。

W总=W1+W2+W3=8.9+158.2+0=167.1 (万m3) 。

2.2.5 可开采量。计算公式如下:

式中:k为开采系数, 取k=0.5。则项目区地下水可开采量W供=167.1×0.5=83.55 (万m3) 。

从以上的分析计算可知, 井灌区大口井可开采量83.55万m3, 远大于井灌区年需水量26.3万m3, 说明水量可完全满足需水要求。

参考文献

[1]尉元明, 朱丽霞, 周跃武, 等.河西走廊水资源利用现状与节水灌溉工程分析[J].中国沙漠, 2004 (4) :22-26.

[2]薛雅平.屯留县节水灌溉建设与发展对策[J].科技情报开发与经济, 2004 (9) :100-101.

[3]杜书.辽阳太子河流域节水灌溉浅析[J].黑龙江科技信息, 2007 (16) :146-147.

干旱区不同灌溉模式灌溉定额研究 篇5

1 研究方法

灌溉定额是水资源有效利用、合理配置、水利规划、总量调控、节水灌溉管理的重要技术指标和衡量尺度, 该研究采用彭曼-蒙特斯方法计算作物蒸散量 (ET0) ;以不同作物系数 (KC) 及其生长期分析作物全生育期需水量 (ETC) ;以灌区调查、灌溉试验、典型灌区灌水试验成果比较验证, 扣除灌区有效降水, 综合分析不同灌溉模式灌溉定额并研究其变化特征。

2 结果与分析

2.1 不同模式灌溉定额

根据灌溉类型, 新疆灌区主要为4种模式:常规地面自流沟畦灌、膜上灌、喷灌和微灌 (膜下滴灌、微喷灌) 。结果表明, 新疆常规沟畦灌、膜上灌、喷灌、微灌4种灌溉模式, 正常年份 (P=50%) 灌溉定额分别为5 100、4 350、3 820、3 600m3/hm2;干旱年份 (P=75%) 灌溉定额分别为5 625、4 800、4 200、3 975 m3/hm2。4种模式面积加权综合灌溉定额P=50%为4 515 m3/hm2, P=75%为4 980 m3/hm2。灌溉定额大小顺序为东疆灌区>南疆灌区>北疆灌区, 这与不同灌区气象水文土壤环境和作物灌溉实际吻合, 正常和干旱年份条件下不同灌溉模式的灌溉定额符合实际。

2.2 综合灌溉定额及变化

以4种灌溉模式灌溉定额对应分布面积, 加权分析1999—2011年灌区综合灌溉定额变化, 结果表明: (1) 1999—2011年, 随着农业节水灌溉技术的推广应用, 综合灌溉定额呈现明显下降态势, 新疆灌区综合灌溉定额 (P=50%) 由1999年的4 950 m3/hm2下降到2011年的4 515 m3/hm2, 降低8.8%, 其中南疆灌区由5 280 m3/hm2下降到4 935 m3/hm2, 降低6.5%;东疆灌区由6 495 m3/hm2下降到5 805 m3/hm2, 降低10.6%;北疆灌区由4 455 m3/hm2下降到3 915 m3/hm2, 降低12.1%, 下降幅度大小为北疆灌区>东疆灌区>南疆灌区, 该结果与各地灌区节水灌溉工程发展规模和灌溉管理水平相一致。 (2) 一般不同概率情况下所对应灌溉模式的灌溉定额是相对稳定的, 因此不同灌溉模式发展规模的大小将影响综合灌溉定额的变化, 所以实现综合灌溉定额的可持续下降, 必须大力推进高效节水技术的应用, 确保已应用成果的巩固和提高, 否则已经降低的综合灌溉定额将会重新反弹。

2.3 主要因素对综合灌溉定额的影响

应用道格拉斯模型建立高效节灌、常规灌溉2个因素与综合灌溉定额之间的函数关系, 并基于灌区1999—2011年高效节灌 (X1) 、常规灌溉 (X2) 影响因素与综合灌溉定额Mi信息, 进行量化分析, 结果表明分析因素与综合灌溉定额之间具有很好的相关性, 可分析综合灌溉定额的变化情况。分析研究结果表明, 对于新疆灌区, 每增加1 hm2的高效节水灌溉面积, 综合灌溉定额Mi的影响效应下降2.176~2.237m3/hm2, 每增加1 hm2的常规灌溉面积, 综合灌溉定额Mi的影响效应提高5.787~5.844 m3/hm2;对于南疆灌区, 每增加1hm2的高效节水灌溉面积, 综合灌溉定额Mi的影响效应下降6.944~6.983 m3/hm2, 每增加1 hm2的常规灌溉面积, 综合灌溉定额Mi的影响效应提高21.577~21.677 m3/hm2;对于东疆灌区, 每增加1 hm2的高效节水灌溉面积, 综合灌溉定额Mi的影响效应下降68.854~69.655 m3/hm2, 每增加1 hm2的常规灌溉面积, 综合灌溉定额Mi的影响效应提高51.162~51.682 m3/hm2;对于北疆灌区, 每增加1 hm2的高效节水灌溉面积, 综合灌溉定额Mi的影响效应下降6.120~6.217 m3/hm2, 每增加1 hm2的常规灌溉面积, 综合灌溉定额Mi的影响效应提高6.614~7.043 m3/hm2。由此看出, 在农业灌溉系统大力推进高效节水灌溉发展规模, 对于减少综合灌溉定额的贡献效应明显, 尤其是南疆和东疆灌区显著, 而常规灌溉的存在和发展是综合灌溉定额增加水资源耗量过多的主要影响因素。

3 结语

新疆常规沟畦灌、膜上灌、喷灌和微灌4种灌溉模式正常年份 (P=50%) 灌溉定额分别为5 100、4 350、3 820、3 600m3/hm2;干旱年份 (P=75%) 灌溉定额分别为5 625、4 800、4 200、3 975 m3/hm2, 4种灌溉模式灌溉定额大小顺序为:东疆灌区>南疆灌区>北疆灌区, 研究结果与灌区气象水文土壤环境和作物灌溉实际吻合。以4种灌溉模式面积加权得新疆综合灌溉定额 (P=50%) 为4 515 m3/hm2, 比1999年降低8.8%, 其中:南疆灌区降低6.5%、东疆灌区降低10.6%、北疆灌区降低12.1%, 下降幅度北疆灌区>东疆灌区>南疆灌区, 结果与灌区节水灌溉发展和管理水平相一致。

运用道格拉斯函数分析1999—2011年相关因素与综合灌溉定额, 建立回归方程具有很好的相关性和检验效果。研究表明, 新疆灌区高效节水灌溉发展规模, 对于减少综合灌溉定额贡献效应明显, 尤其是南疆和东疆区更为显著, 常规灌溉规模是综合灌溉定额增加和水资源耗量过多的主因, 大力发展高效节水规模, 是降低综合灌溉定额、推进水资源节约的重要基础[3,4]。

参考文献

[1]赵宝峰, 贺军奇.不同灌溉定额下土壤水分时空入渗规律研究[J].黑龙江农业科学, 2009 (5) :53-56.

[2]康绍忠, 张建华, 梁宗锁, 等.控制性交替灌溉——一种新的农田节水调控思路[J].干旱地区农业研究, 1997 (1) :4-9.

[3]高艳红, 陈玉春, 吕世华.西北干旱区绿洲不同灌溉制度的数值模拟[J].地理科学进展, 2004 (1) :38-50.