灌溉市场（精选7篇）
灌溉市场 篇1
1 东雷抽黄灌区概况
东雷抽黄灌溉工程是以黄河水为水源建设的高扬程大型电力提灌工程, 属大 (2) 型灌区, 1975年8月开工修建, 1979年灌溉受益。建有抽水站28座, 抽水机组133台, 总装机容量11.86 kW, 最高九级提水, 累计扬程331.7 m, 加权平均扬程214.7 m。渠首设计引水流量40 m3/s, 加大引水流量60m3/s。灌溉保证率为75%。枢纽取水采用无坝引水方式, 在总干渠西侧, 根据塬上沟槽天然切割形成的耕作区分布情况, 依次在东雷、新民、乌牛、加西分设4个分级抽水灌溉系统, 加上新民、朝邑2处滩地的淤灌工程共构成6个灌溉系统。规划灌溉面积6.8万hm2, 有效面积5.58万hm2。惠泽合阳、大荔、澄城、蒲城4个县13个乡镇262个村庄41.5万农村人口, 是陕西省主要的粮、棉、果生产基地。运行30年来, 累计渠首引水27.57亿m3, 斗口水量12.76亿m3, 灌溉农田115万hm2次, 累计创造社会经济效益近60亿元, 为促进辖区农业生产、农民增收和农村经济发展做出了巨大的贡献。
灌区现行水价标准是按照2004年陕西省物价局、水利厅《关于大型灌区农业供水价格公示工作的通知》 (陕价成发[2004]104号批复文件) 精神执行, 是由工程供水费用、基层管理费和群管费3个部分构成, 是与农民见面的终端水价。其中工程供水费用0.358元/m3 (国营水价0.22元/m3、抽水电费0.138元/m3) , 基层管理费和群管费分别为0.03元/m3。
灌区平均灌溉定额70 m3, 总干渠道利用系数0.85, 各级干渠渠道利用系数平均为0.92, 支渠渠道利用系数平均为0.93, 斗农渠渠道利用系数平均为0.88。近10年来, 各年斗口水量见表1。
近多年, 随着国家对水利投入的加大、节水续建项目和大型泵站改造项目的实施, 灌区工程基础设施得到很大改善, 但灌溉用水量多年来平均6 227万m3, 用水量和灌溉面积没有得到质的提升。因此, 灌区发展还有很大的潜力, 结合灌区的实际, 灌区的管理工作重点应放在抓基础, 努力优化和培育灌溉市场。
2 灌溉市场培育措施
2.1 做好用水市场调研
市场研究就是对市场营销资料进行系统收集、分析、研究的活动。其作用:一是把灌区管理者与用水户联系起来。二是实施营销系统、检测市场表现、检查经营成果和调整决策方案的工具。三是寻求市场发展机会和问题。作为灌区的管理者, 要开发、培育灌溉市场, 首先必须做好市场调研工作。东雷抽黄灌区市场调研工作应从4个方面展开:一是灌溉前, 要做好农作物种植品种、种植面积调查, 土壤墒情及近期气候特点调查, 灌区农村社会经济和劳动力状况调查, 农户种植习惯和单位面积平均投资调查, 农户经济期望值和对水的迫切性调查等。通过对这些资料的调查研究, 可适时确定开机时间, 制定用水计划, 对市场疲软的地区加强宣传和动员力度。二是灌溉中, 要对灌溉进度、灌溉次数、作物灌水先后次序、灌溉中出现的普遍性问题等进行统计调查, 以便及时调整用水计划, 达到均衡用水。三是灌溉结束后, 要对遗灌、失灌面积进行调查, 对灌农满意度进行调查, 对水费高低进行调查, 对微机开票和水费公布情况进行调查等。通过调查研究, 总结每个灌季的经验得失, 为今后更好地服务灌溉市场。四是对特殊问题进行专题调研:如产业结构调整应如何应对?农村土地集中流转后老的管理体制能不能适应?
2.2 用水管理
一是把握好开机灌溉的时间性, 灌前要充分做好用水市场调研, 灌溉宜适时偏早, 尤其是夏灌一定要早, 满负荷运转, 东雷灌区夏作物浇1遍需要30 d, 遇到天旱, 若灌迟了, 很可能造成一部分绝收, 这样既影响农民收入, 又会削弱用水市场。二是对用水能力较弱的村组、段斗, 要按时足量供给, 随要随给, 要大给大, 要小给小, 并要创造条件让他们多用水, 以良好的用水服务启动用水市场。三是均衡配水。由于灌区是高扬程多级抽水, 灌溉过程中要及时掌握灌溉进度, 适时调整配水方案, 达到均衡配水, 最大限度地挖掘市场潜能, 使遗灌率降到最低, 当然适当的遗灌率也可促使用水户下个灌季积极用水。四是准确计量。各级渠道、各支口、各斗口, 应准确计量, 以防小水大卖, 增加灌农负担。五是结合灌区信息化改造项目, 对水位、水尺、流量进行监控, 并对引进的管道流量计进行校核, 逐步实现灌区计量自动化、信息化[1,2]。
2.3 走农水结合之路
在灌区, 水是为农服务的, 只要农业有了产量、有了效益, 农民才能有收益, 用水积极性才能提高, 灌溉市场才能扩大。因此, 灌区灌溉管理必须走农水结合之路, 以农惠水, 以水促农。结合东雷抽黄灌区实际, 走农水结合之路, 应重点从以下几方面做起:一是建立用水示范点、示范户。东雷抽黄灌区南北长逾40 km, 处于黄土高原南边沿台原地带, 南北气候相差较大, 南部以杂果、棉花、西瓜为主, 北部以苹果、粮食为主, 为带动产业结构调整和提高农户用水的科学性, 应在灌区内各管理站布设示范点、示范户, 以带动周围群众科学合理种植和用水, 增加灌溉效益。二是结合当地产业结构调整, 宣传、推广农业新品种、新技术, 可免费供良种、请专家讲课、组织农民用水户协会出外参观学习、利用媒体宣传先进示范户等方法, 培育市场基础。三是做好灌溉试验, 必要时应建立灌溉试验站, 以指导农民科学、合理用水, 以一定的投入, 获取较大的经济效益。
2.4 田间工程建设
田间工程是灌溉市场的主战场, 配套率和管理水平的高低, 直接关系到灌区的灌溉效益。结合东雷抽黄灌区实际, 要培育和完善灌溉市场, 应重点做好:一是田间工程的管护。随着农村管理体制改革, 很多灌区包括抽黄灌区在内, 田间工程的管护责任和管护资金落不到实处, 探求灌区有效的田间工程管理体制, 已成为当前灌区管理面临的难题, 而农民用水户协会正是在这样的环境下应运而生, 它能有效地发挥用水户的知情权、参与权、决策权和监督权, 它的建立能促进基本灌溉市场的完善, 使灌区朝着稳健的方向发展。二是末级渠系建设。2011年中央一号文件发布以来, 国家对末级渠系建设投资逐年加大, 作为灌区的管理者, 应分2步走:第1步, 应通过各种渠道, 将投资到地方上的末级渠系建设项目争取到灌区中来, 以增加灌区的硬实力。第2步, 认真做好自己的末级渠系建设项目, 将有限的资金投入到各级渠道的下游、用水基础薄弱、配套较差、发展潜力较大的地方, 面不要广, 要集中资金连片开发, 建设一批, 发挥效益一批, 让群众真真实实见到实惠[3,4]。例如, 2007年、2008年管理局对伏六系统清善段三、四支进行恢复扩大灌溉面积集中投资, 共投资20万元, 修建农、毛渠8.8 km, 该段年用水量从前多年平均55万m3, 增长到2009年121万m3、2010年111万m3、2011年143万m3。
2.5 建设农民用水协会
根据《水利工程管理体制改革实施意见》和水利部、发改委、民政部《关于加强农民用水户协会建设的意见》精神, 灌区在末级渠道管理体制改革中, 应该结合灌区各自的实际, 积极探索以村或斗渠为单位建立农民用水合作组织, 管理和服务农民用水, 以达到节约用水、扩大灌溉面积、提高灌溉水利用率和单方水生产率的目的。东雷抽黄是20世纪70年代建设的高扬程抽水灌区, 供水成本高, 基层用水组织一直是村、组, 由村组承担末级渠系的建设和管理, 2000年灌区农村试行税费改革以来, 取消了农民义务工, 末级渠系建设实行一事一议, 由于村组财力微薄、来源有限, 无力承担末级渠系建设和管理, 再加之由于投资末级渠系无利或微利, 社会资金也不愿投资, 因此只能由农民用水户协会管理。结合灌区实际, 在条件成熟的村或斗建立协会, 协会的建立要从组织建设、用水管理、工程管理和费用管理4个方面入手。一是组织建设。要从用水户中选出会长及委员, 由协会聘任斗长, 斗长聘任行水员, 即形成用水户协会 (董事会) —斗长 (总经理) —行水员—用水户的用水管理组织, 协会应到民政部门注册登记, 对村组随意更换或撤销会长的, 管理局要进行干预。二是用水管理流程。统计作物种植面积─了解旱情─计划用水─申请用水─预交水费─接水─组织农户用水─水费收缴─填写各户用水证─建水账─去管理站微机开票─发放发票─张贴用水花名册。三是工程管理。协会可委托斗长对所管辖的斗渠、农渠和毛渠进行管护和维修, 费用从协会基金中支。四是费用管理。协会基金除群管费外, 不足部分根据《水利工程供水价格管理办法》提出管理费标准, 经用水户大会通过后, 报物价部门核定, 协会应严把基金支出审批关, 每灌溉季节终了召开用水户大会, 报告工作。农民用水合作组织代表用水户利益, 它的建立发挥了用水户民主管理末级渠系的积极性, 维护了用水户的知情权、参与权、决策权和监督权, 规范了灌区末级渠系管理, 有利于灌区现代化管理的实现, 有利于优化和规范灌区灌溉用水市场[5,6]。
2.6 做好水费廉政工作
加强水费廉政建设, 减轻农民负担, 是确保灌区灌溉市场健康发展的根本保障。东雷抽黄灌区水费廉政工作以前也制定过很好的管理办法, 并取得良好效果, 但随着灌区的发展及各种情势的变迁, 水费廉政工作应得到进一步的加强和细化, 要突出工作重点和工作亮点。结合灌区实际情况总体应分3步走:一是灌前做好宣传工作, 要利用村组小广播、巡回宣传车、发送传单、张贴布告和电子媒体将水费廉政组织机构及职责、水费廉政实施办法、奖惩办法、举报电话等向灌区群众公布, 让群众知晓管理局要做好水费廉政工作的决心和信心;二是灌中要派出巡查组, 做好巡查工作, 检查水价公示牌、地头用水明示牌, 对水价、水费、流量公开进行检查, 解决群众集中反映的问题和举报的问题, 根据工作需要可对出水口、支口、斗口流量进行抽检, 还可建立对平均水费超过1 200元/hm2或1 350元/hm2情况进行过问制度。三是灌后做好微机开票、各村组用水花名册上墙公布和水费审计工作。段、斗应建立水费收缴账户, 账户保存期至少10年, 每个灌季结束后, 应有计划地进行水费审计。通过以上工作可逐步杜绝小水大卖、人情水、关系水、乱搭车、乱加价现象, 从而净化用水市场, 让群众满意, 让管理局放心[7]。
参考文献
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干旱区不同灌溉模式灌溉定额研究 篇2
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.
灌溉市场 篇3
实时灌溉预报是指根据土壤水分状况、气象资料、作物生长状态等实时信息对灌区内作物根区短期或逐日的水分变化进行准确预报,当作物根区土壤含水率或田间水层低于适宜作物生长的下限时,对作物进行适时、适量灌溉,它是实现灌区计划用水的关键。在灌溉用水决策支持系统的辅助下,计算机根据实时灌溉预报的结果,结合灌区的渠系分布、渠道水力特性、 作物种植结构、轮灌组划分以及水源来水量等信息作出准确的灌溉决策,包括灌溉的起始日期、延续时间、灌溉定额以及灌溉用水决策方案实施后对灌区产量、经济效益和环境的影响等方面的评价,从而为灌区用水管理提供科学的依据。实时灌溉预报与灌溉用水决策支持系统在灌区用水管理中的应用能够有效地指导灌溉,提高灌溉用水效率,促进节水型农业的推广和普及,对加快我国灌区信息化、智能化管理模式的发展具有重大意义。
决策支持系统由数据库子系统、模型库子系统以及人机交互子系统三部分组成,最初由美国科学家Scott Morton在20世纪70年代提出,90年代开始应用于灌溉管理。随着计算机技术、遥感遥测技术的进步,专家系统、3S、GIS等技术相 继引入决策支持系统,灌区用水管理决策软件的研发与应用取得了长足发展[1]。Joshi(1995年)通过模拟 作物根系 吸水,考虑土壤中的边界条件和水分平衡原理,实现了土壤水分动态变化过程模拟,基于此提 出了灌溉 决策软件CROSOWAT[2];Cabelguenne(1994年)提出EPIC-PHASE,在EPIC模型的基础上增加了部分新参数,考虑水分胁迫对作物的影响,并据此做出灌溉决策[3];Mateos(2002年)基于简单的水量平衡模型构建了灌溉用水管理工具SIMIS,帮助决策者制定短期或中长期的不同灌水方案,并提供不 同方案的 对比分析,选定最优 方案[4]; Bazzani(2005年)提出了可进行多尺度分析的灌溉决策支持系统DSIRR,该系统可比较分析灌水决策、水价、水管理政策以及水源限制等对灌溉效果的影响[5]。
我国关于灌溉用水管理软件的研发起步较晚,经过20年的发展也取得了较大的突破。汪志农(2002年)、夏继红(2001年)、杨宝祝(2002年)等人分别开发了基于不同尺度上的节水灌溉管理的专家决策系统[6,7,8];顾世祥等(1999年)开发了霍泉灌区灌溉用水决策支持系统,根据灌区基本数据和实时信息, 模拟田块中土壤水 分动态,实现了适 时、适量灌溉[9];王玉宝 (2006年)、王军(2006年)等将GIS技术引入灌溉管理,利用其强大的图形显示和空间分析功能,促进了灌区用水管理的现代化[10,11]。结合“九五”国家科技 攻关项目,本课题组 开发了实 时灌溉预报及灌溉用水实时调配决策支持系统[9,12],该系统先后在山西霍泉、山东陡山、湖北漳河 等灌区得 到应用,从2008年至今,通过漳河灌区的应用,本系统在模型结构、实现功能、 数据库结构及软件系统设计等方面得到较大改进,本文对有关内容进行介绍,以期为类似工作提供参考。
1系统功能设计
本系统主要实现以下几方面的功能。
(1)实时灌溉预报。在正常运行模式下需调用实时灌溉预报模块。该模块根据灌区片区的划分(一般为支渠控制范围), 以任意一天作为起始日(以往的系统多以每旬的第一天为起始日),根据普通的短期天气预报资料(晴、昙、阴、雨四种天气类型)预测未来10天内不同 片区作物 的需水量、田间净灌 溉定额、各条渠道所需的毛灌水量等。
(2)渠系动态配水。该模块根据实时灌溉预报的结果,制定动态配水计划,将灌溉水量适时适量供到制定田块。根据灌区内的渠系特性、轮灌组划分以及灌溉水利用系数等资料制定科学合理的动态配水计划,包括不同干支渠的灌溉次数、渠道流量、开闸时间、灌溉延续时间、灌溉终止时间等。
(3)人工干预。根据灌区内的实时反馈信息,对灌溉预报过程及动态配水计划进行修正,使作物灌溉需水及实际配水与生产实际相吻合,便于实施配水调度,而在很多类似系统中往往忽视这点,使得系统给出的调度方案不便于实施,最后被弃之不用。人工干预过程具体通过 以下三个 方面实现。1直接利用实时观测信息对系统模型库中预测模型的“初始状态”进行修正,如利用土壤墒情、田间水位遥测系统反馈的实时信息或人工实测资料对起始日的土壤水分状况、田间水层等信息进行初始化,重新运行模型更新配水计划。2通过修正过去10天内的预测结果实现对系统模型库中预测模型的“初始状态” 进行修正,如根据过去10天内的实测气象资料以及实际的灌水信息(灌水定额、灌水时间 等)对作物的 需水量进 行逐日修 正,实现对新一轮预测的“初始状态”的修正,从而更新动态配水计划。3直接修正系统的动态配水计划,如根据水库可供水量、渠道流量实时遥测信息以及用户实际需求等实时信息对动态配水计划进行调整,并输出最终的动态配水计划。
(4)中长期灌溉需水量预测。根据历史及当年已有的气象资料等信息,建立主要灌溉作物灌溉需水量预测模型,为灌区制定年灌溉用水计划及水库调度方案提供依据。
(5)作物中长期产量预测和配水方案优选。根据作物产量与同期气象、灌水量、作物种植结构及农业生产等统计资料,建立作物产量与其主要影响因子之间的关系,应用中根据气象进行灌溉需水量的预 报,然后综合 考虑气象 及预报的 灌溉需水 量,对作物丰产产量进行预测。同时建立作物水分生产函数模型,依据作物水分生产函数模型,预测不同配水方案下的作物产量,以作物减产损失最小为目标,对有限供水条件下的配水方案进行优选。
(6)支持按用户需求模式实施配水。实时灌溉预报需要比较详细的气象、土壤、作物等方面的实时信息,有时由于信息监测系统获得的信息不满足要求,或者管理原因(比如某些用水户不交水费而导致不能及时供水),无法获得实时灌溉预报的灌溉需水过程,此时可直 接调用 “用户需求 模式”进行动态 配水。该模式下,根据灌区内用水户提交的需水信息(所属渠段、 需要灌水量、灌水起止时间等),系统自动统计分类,按照时间相近集中供水的原则,制定用户需求模式下的动态配水计划。 该模式下,无需运行实时灌溉预报模块,只针对不同用水需求作出合理的灌水决策。
(7)数据查询、编辑以及打印输出。系统运行结果以图表形式显示,可对系统数据库中的数据进行增加、删除及查询等操作,并支持打印输出,如不同时期内的灌水档案、气象资料、 产量等历史信息的查询、显示、导入以及输出等功能。
2系统结构
2.1系统逻辑结构
逻辑结构是指决策支持系统如何控制程序运行,如何体现决策者的决策意图。本系统的逻辑结构见图1,系统运行的基本步骤及其人工干预过程如下。
(1)选择系统运行模式并登录主界面,指定任意的预报起始日期,系统默认的预报起始日期为当前系统日期。
(2)输入灌区的基本信息,支持用户对灌区内基本信息数据库进行导入、导出、删除、增加等操作。灌区的基本信息包括初始含水率、气象资料、作物生长资料、渠道工程资料等,系统初次运行时需要输入或导入大量灌区基本信息,其后只需输入少量实时信息。
(3)系统根据用户的需求和操作指令调用模型库子系统, 完成灌水预报、动态配水、灌区产量预测、灌区中长期灌溉需水量预测等功能,并输出运行结果。
(4)用户根据实际情况(水源来水量、渠道流量反馈信息、 轮灌组调整、用水户要求等信息)对系统运行过程进行人工干预,包括渠系动态配水过程干预、配水方案选择等操作,如对动态配水结果中的灌水中间日、放水延续时间、可供流量等进行人工调整,重新生成调整之后符合实际情况或用户需求的配水结果。
(5)当实际供水不能满足灌溉需求时,系统为用户提供多种灌溉方案,并对不同灌溉方案下的作物产量进行预报,从而为用户提供优选灌水方案,使灌区粮食产量减产最小,保障灌区基本粮食生产。
(6)输出或打印最终结果,系统结束运行。
2.2数据库系统
在灌区建设信息管理中心,搜集并汇总灌区内的实时监测信息、气象资料以及灌区历史资料等信息,并通过数据库管理系统导入数据库,利用数据处理辅助系统对数据库中的数据加工存贮。包括灌区基本概况、渠道工程资料、季节资料、作物资料以及实时信息资料等。系统采用Microsoft Access作为数据库,采用VB中的Ado Data控件和ADO对象连接 数据库,运用SQL(Structured Query Language)语句实现数据库的查询、 增加、删除等编辑功能。
3数学模型
3.1参考作物蒸发蒸腾量预报及修正
采用逐日 均值修正 法进行逐 日参考作 物蒸发蒸 腾量 (ET0)的预报,具体预报采用指数模型[13]。ET0的修正模型是指根据实测气象资料对过去10d的逐日ET0进行修正,最终实现对初始 含水率的 修正,ET0的修正模 型采用PenmanMonteith公式[14]。
3.2实时灌溉预报
(1)实际作物需水量实时预报。作物需水量计算采用间接方法,即:
式中:ETci、ET0i、Kci、Ksi分别为第i日实际作 物蒸发蒸 腾量 (即作物需水量,mm/d)、参考作物蒸发蒸腾量(mm/d)、作物系数和土壤水分胁迫系数。
(2)土壤含水率实时预报。采用土层水量平衡法实时预报土壤含水率。数学表达式为:
式中:Wi-1、Wi分别为第i-1、i日土壤计划湿润层的蓄水量; Pi为i日降雨量;Ii为第i日灌水量;Vi为第i日土壤计划湿润层的侧向补给量;Ki为第i日地下水对土壤计划湿润层的补给量;ETci为第i日作物蒸发蒸腾量;Roi为第i日地面径流量; Qi为第i日土壤计划湿润层侧向流出量;Gi为第i日深层渗漏量。所有变量单位均为mm。
(3)灌溉预报。根据作物的需水规律及生长特性,在作物不同生育阶段设置适宜的土壤含水率上、下限,当预测的土壤含水率低于适宜土壤含水率下限时即作为灌溉起始日期。净灌溉定额按公式(3)计算。
式中:H为土壤计划湿润土的深度,m;θ上为i阶段适宜土壤含水率上限,m3/m3;θ下为i阶段适宜土壤含水率下限,m3/m3。
3.3渠系动态配水
灌区内各支渠控制范围内的水源条件、灌溉面积、各级渠道的供水能力等存在差异,轮灌组的划分十分必要。因此,系统需要对不同轮灌组的灌溉起始日期、灌溉延续时间、灌溉流量等进行实时动态 调整,最大程度 地满足整 个灌区的 灌溉需求。各轮灌组的延续时间按公式(4)初步确定。
式中:Ti为第i轮灌组灌水 延续时间,h;Tij为第i轮灌组第j支渠所需灌水延续时间,h。
放水延续时间初步确定后,还应反算各级渠道输水流量, 倘若实际流量大于1.2Q设,或者小于0.4Q设,则须延长或缩短放水时间。Q设为渠道设计流量,m3/s。
3.4中长期灌溉需水量预测
中长期灌溉需水量的预测主要是毛灌溉定额的预测,作物毛灌溉定额受到很多因素的影响,如温度、日照等影响作物蒸发蒸腾量的随机气象因子的影响;渠系水利用系数(取决于工程状况及管理水平)、田间水利用系数(取决于灌溉技术、田间管理、种植技术)等人为因素的影响;还受到作物品种及管理水平提高等趋势的影响。为此,可将其划分为两个部分,即:
式中:m毛为作物毛灌溉定额;m趋势为作物毛灌溉定额的趋势项,主要反映人为因素对毛灌溉定额的影响;m气候为作物毛灌溉定额的气候项,是指气象因素对作物毛灌溉定额的影响,通过分析毛灌溉定额与同期主要气象因子之间的关系得到。
实际应用中,毛灌溉定额的趋势项在某个特定阶段已知, 代入实测或预报的气象资料后即可计算毛灌溉定额的气候项, 从而对毛灌溉定额进行预测。
3.5中长期作物产量预测
(1)丰水条件下 中长期作 物产量预 测模型。在丰水条 件下,不考虑灌水量对作物平均单产量的影响,此时作物中长期产量主要受到气象因子的影响,汪文超等(2014年)据此构建丰水条件下中长期作物产量预测模型[15],即:
式中:Y为每公顷平均产量,kg/hm2;Y趋势为每公顷平均产量的趋势项,kg/hm2;Y气候为每公顷平均产量的气候项,kg/hm2。
实际应用中,趋势产量在某个特定阶段已知,代入实测或预报的气象资料后即可计算丰水条件下的产量。
(2)供水不足条件下中长期作物产量预测模型。以全生育期作物水分生产函数模型为基础,构建每公顷平均单产量与灌溉水量之间的函数关系,即:
式中:y0为正常灌溉条件下中稻的平均产量,kg/hm2;y为受旱条件下中稻的平均产量,kg/hm2;w0为正常灌溉条件下中稻的灌溉定额,m3/hm2;w为受旱条 件下中稻 的灌溉定 额,m3/ hm2;a、b、c均为拟合系数。
实际应用中已知整个生育期单位面积可供水量,即可代入式(7)对生育期产量进行预测。
4软件系统开发与应用
本系统摒弃原系统的LOTUS宏语言[12],改用Visual Basic程序开发语言,设计了简洁、直观的人机交互界面,结合Microsoft Access数据库+SQL(Structured Query Language),在Visual Basic 6.0软件环境下开发而成。经过多次测试运行,该软件能够兼容Windows XP/2000/2003/2007操作系统,且运行稳定。硬件要求CPU为Intel? 或其兼容 机,内存2GB以上,硬盘剩余空间20GB以上,图形工具要求1024×800或更高分辨率,鼠标、打印机及其他兼容设备。
本系统应用于湖北漳河灌区杨树垱试验区,试验区内渠道系统完整,土壤墒情监测、渠道流量监测、自动控制闸门等设备比较完善,本系统投入运行之后改善了传统的灌区用水管理模式,为灌区的管理者提供了较好的灌水决策辅助,适时适量灌溉的同时节省了大量的劳力,取得了良好的效果。
5结论
本系统是基于课题组十余年的研究成果对老一代的实时灌溉预报及灌溉用水决策支持系统进行改进和更新升级而成, 功能更强大,具有以下特点:
(1)系统的起始预报日期为任意一天,预报更加灵活,不再拘泥于每旬的第一天。
(2)支持充分和非充分供水条件下作物中长期产量预测、 灌溉需水量预报等功能,通过水分生产函数关系分析不同供水方案对产量的影响,在供水不足条件下优选供水方案,为灌区决策者在保证基本粮食产量的前提下合理配置水资源提供了重要依据。
(3)支持两种运行模式,考虑了用水大户特殊的灌溉需求, 使供水目标更明确,灌溉用水管理更灵活、切合实际。
(4)运用了大量的对话框和图表,支持人工干预配水过程, 融合了土壤墒情、渠道流量等实时监测反馈信息,极大地增加了人、机互动性和友好性。
(5)界面简洁、操作简单,大部分核心模块都能直接运用到其他灌区或不同作物,具有较强的普适性,易推广。
灌溉市场 篇4
关键词：节水,地面,灌溉技术,节水灌溉,技术
长期以来, 在农业发展中我国一直都是采用的地面灌溉的方式, 但是在全球都面临着水资源匮乏的形势下, 就要对灌溉方式进行改进。我国的广大农村地区, 由于经济实力问题和管理技术的问题, 要想实行大面积的技术化灌溉是比较困难的, 所以说就要在传统的地面灌溉上进行技术革新, 研究和推广地面节水技术。
1 平整土地, 设计合理的沟、畦尺寸与灌水技术参数
平整土地是提高地面灌水技术和灌水质量, 缩短灌水时间, 提高灌水劳动效率和节水增产的一项重要措施。结合土地平整, 进行田间工程改造, 划长畦 (沟) 为短畦 (沟) , 改宽畦为窄畦, 设计合理的畦沟尺寸和入畦 (沟) 流量, 可大大提高灌水均匀度和灌水效率。
陕西洛惠渠的研究表明, 在入畦单宽流量为3~5L/s时, 灌水定额随畦长而变, 当畦长由100米改为30米时, 灌水定额减少150~204m3/hm2;当畦长30~100米时, 畦单宽流量从2L/s增加到5L/s, 灌水定额可降低150~225m3/hm2。
宝鸡峡灌区进行深层渗漏的对比试验, 灌水定额小于675m3/hm2, 基本不发生深层渗漏;灌水定额825~990m3/hm2时, 约有150m3/hm2水产生深层渗漏;灌水定额1350m3/hm2时, 有一半水成为深层渗漏水。我国幅员辽阔, 各地地形和土质差异较大, 因此难有统一标准, 各地应根据田间试验结果, 建立计算机模型, 通过实验和计算机模拟, 给出适合本地的适宜畦沟尺寸和灌水技术参数。
2 改进地面灌溉湿润方式, 发展局部湿润灌溉
改进传统的地面灌溉全部湿润方式, 进行隔沟 (畦) 交替灌溉或局部湿润灌溉, 不仅减少了课间土壤蒸发占农田总蒸散量的比例, 使田间土壤水的利用效率得以显著提高, 而且可以较好地改善作物根区土壤的通透性, 促进根系深扎, 有利于根系利用深层土壤储水, 兼具节水和增产双重特点, 值得大力推广。实践证明, 春小麦与春玉米套种隔畦灌, 棉花、玉米等宽行作物隔沟灌或隔沟交替灌, 湿润面积可减少50%, 节水高达30%以上, 增产幅度5%~10%。玉米坐水种, 可节水900m3/hm2, 节电90~105千瓦时, 增产幅度约16%, 增收幅度约28%。
3 改进放水方式, 发展间歇灌溉
改进放水方式, 把传统的沟、畦一次放水改为间歇放水, 进行间歇灌 (又称波涌灌) , 被称为80年代地面灌水技术的一大突破。间歇放水使水流呈波涌状推进, 由于土壤孔隙会自动封闭, 在土壤表层形成一薄封闭层, 水流推进速度快。在用相同水量灌水时, 间歇灌水流前进距离为连续灌的1~3倍, 从而大大减少了深层渗漏, 提高了灌水均匀度, 田间水利用系数可达0.8~0.9。
4 改进沟畦放水设施
改进沟畦放水设施, 采用虹吸管 (用于明渠输水) 或地面移动闸门孔管 (用于管道输水) 放水, 与人工开口放水相比, 田间水利用率可提高5%~10%。目前这些设施国内仍处于试验阶段, 尚未批量生产。因此, 有必要开展联合攻关, 对这些设施的材料和加工工艺进行深入研究, 向着技术标准化、生产规模化、推广应用普及化方向去发展。
5 新的节水技术
5.1 污水喷灌技术
利用污水喷灌技术, 是一举两得的一项措施, 这种技术是将污水处理和农业用水进行了有利的结合, 一方面解决了污水的处理, 避免了浪费, 另一方面又解决了农业用水的问题。主要是将污水喷灌到农田中, 然后利用土壤中的微生物和植物来对污水进行净化, 其中的一部分水通过大气蒸发散发到空气中, 还有一部分水渗透到土壤中, 经过循环后可以被再次利用。
在采用这项技术的时候, 首先要对污水进行初步的处理, 将污水中的固体物质进行过滤, 还要在其中加入一定的消毒剂。在使用污水灌溉的时候, 不要喷洒在蔬菜上, 对于谷类物最好的生育的前期使用, 农作物在收获的前期应该停止使用污水灌。使用污水灌, 对于农田的土质也是有一定的要求的, 农田的土质要以砂土壤, 壤土为好, 对于数量的施加应该根据作物生长的不同时期进行不同程度的调整。如果喷洒的污水不符合规范标准时, 可以向其中掺入一定的清水再实行灌溉。但是采用污水灌溉这种技术比较复杂, 最好是在有专家的指导下进行。
5.2 咸水灌溉技术
在进行咸水灌溉时, 主要是对不同水的水质进行混合使用, 其中主要是有混灌和轮灌。
混灌主要是将不同的灌溉用水进行混合之后再利用, 这种做法既可以降低灌溉水中的盐度或者是碱度, 改善了灌溉水的水质, 而且还提高了灌溉水的总量, 使以前不能够用的水都可以得到有效的利用。
所谓的轮灌就是根据一定的特点来选择用什么样的水尽心灌溉, 要根据水资源的分布, 农作物的种类和生长发育情况等来进行选择, 在作物的不同生长时期对水分的需求是不同的, 这样就可以利用这些特点来对作物施以不同的灌溉用水, 提高了水资源的利用率, 减少了淡水的用量。
5.3 利用空气中的水分进行灌溉
所谓的利用空气中的水分进行灌溉, 就是利用一定的设施来对空气中的水分进行那个收集, 然后直接灌溉给作物或者是储存在一定的容器内然后再实行灌溉。这种方法在很多国家已经得到了使用, 在德国的使用方法是, 在农间田头设置一个圆筒, 然后在圆筒的四周和喷嘴连接, 将这些喷嘴直接放置于两排植物的根茎部位。在白天的时候, 温度升高, 空气进入到圆筒中传递到喷嘴内, 在晚间的时候, 气温下降, 喷嘴内的空气就会凝结成水分直接流到作物的根茎处。在秘鲁地区, 研究人员是在海岸处挂一些比较大型的尼龙的网, 这样可以将空气中的雾气聚集到网上, 待雾变成水以后流入到蓄水池中, 以供灌溉之用。在其它的地区, 也是采用相似的办法, 利用一定的设施来对空气中的水蒸气或者是雾气进行收集, 然后利用温度差使气体凝集成水分, 从而达到灌溉的目的, 以供灌溉之需。这些方法对于沙漠地区和那些在沿海地区比较缺乏淡水的地区是比较适用的, 但是在实际的使用中, 应该对其成本进行有效的降低, 在实用性和效率性方面还应该有所加强。
结语
我国在现阶段对于农业发展投入了很大的精力, 在三农问题上也是特别的重视, 所以说对于农业的发展要给予重视。我国幅员辽阔, 农业用地面积比较大, 在农田灌溉方式上基本都是采用的地面灌溉, 这种方式对水源的浪费也是比较大的, 面对全球水资源日益紧张的情况下, 要对地面灌溉实行节水措施。本文对地面灌溉进行了节水措施的探讨, 列出了几种方法, 那么在实际的使用过程中, 应该根据不同的地质情况, 不同的环境采用不同的节水方法, 因地制宜, 采取最有效的方法。
参考文献
[1]陈黎星、蒋金狮.节水灌溉技术浅析[J].能源与环境, 2009.
灌溉市场 篇5
鉴于我国水资源与能源短缺, 经济实力不足, 广大农村地区的技术管理水平较低的现实, 大面积推广喷、微灌等先进灌水技术还受到很大的限制, 因此在今后相当长的一段时间内, 我国还仍须加大田间工程的建设力度, 大力研究和推广节水型地面灌水技术。
1 平整土地, 设计合理的沟、畦尺寸与灌水技术参数
平整土地是提高地面灌水技术和灌水质量, 缩短灌水时间, 提高灌水劳动效率和节水增产的一项重要措施。结合土地平整, 进行田间工程改造, 划长畦 (沟) 为短畦 (沟) , 改宽畦为窄畦, 设计合理的畦沟尺寸和入畦 (沟) 流量, 可大大提高灌水均匀度和灌水效率。
陕西洛惠渠的研究表明, 在入畦单宽流量为3~5L/s时, 灌水定额随畦长而变, 当畦长由100米改为30米时, 灌水定额减少150~204m3/hm2;当畦长30~100米时, 畦单宽流量从2L/s增加到5L/s, 灌水定额可降低150~225m3/hm2。
宝鸡峡灌区进行深层渗漏的对比试验, 灌水定额小于675m3/hm2, 基本不发生深层渗漏;灌水定额825~990m3/hm2时, 约有150m3/hm2水产生深层渗漏;灌水定额1350m3/hm?时, 有一半水成为深层渗漏水。
我国幅员辽阔, 各地地形和土质差异较大, 因此难有统一标准, 各地应根据田间试验结果, 建立计算机模型, 通过实验和计算机模拟, 给出适合本地的适宜畦沟尺寸和灌水技术参数。
2 改进地面灌溉湿润方式, 发展局部湿润灌溉
改进传统的地面灌溉全部湿润方式, 进行隔沟 (畦) 交替灌溉或局部湿润灌溉, 不仅减少了课间土壤蒸发占农田总蒸散量的比例, 使田间土壤水的利用效率得以显著提高, 而且可以较好地改善作物根区土壤的通透性, 促进根系深扎, 有利于根系利用深层土壤储水, 兼具节水和增产双重特点, 值得大力推广。实践证明, 春小麦与春玉米套种隔畦灌, 棉花、玉米等宽行作物隔沟灌或隔沟交替灌, 湿润面积可减少50%, 节水高达30%以上, 增产幅度5%~10%。玉米坐水种, 可节水900m3/hm2, 节电90~105千瓦时, 增产幅度约16%, 增收幅度约28%。
3 改进放水方式, 发展间歇灌溉
改进放水方式, 把传统的沟、畦一次放水改为间歇放水, 进行间歇灌 (又称波涌灌) , 被称为80年代地面灌水技术的一大突破。间歇放水使水流呈波涌状推进, 由于土壤孔隙会自动封闭, 在土壤表层形成一薄封闭层, 水流推进速度快。在用相同水量灌水时, 间歇灌水流前进距离为连续灌的1~3倍, 从而大大减少了深层渗漏, 提高了灌水均匀度, 田间水利用系数可达0.8~0.9。
4 改进沟畦放水设施
改进沟畦放水设施, 采用虹吸管 (用于明渠输水) 或地面移动闸门孔管 (用于管道输水) 放水, 与人工开口放水相比, 田间水利用率可提高5%~10%。目前这些设施国内仍处于试验阶段, 尚未批量生产。因此, 有必要开展联合攻关, 对这些设施的材料和加工工艺进行深入研究, 向着技术标准化、生产规模化、推广应用普及化方向去发展。
5 大力发展节水保墒膜上灌
膜上灌是我国在地膜覆盖栽培技术的基础上发展起来的一种新的地面灌溉方法。它是将地膜平铺于畦中或沟中, 畦、沟全部被地膜覆盖, 从而实现利用地膜输水, 并通过作物的放苗孔和专业灌水孔入渗给作物的灌溉方法。由于放苗孔和专业灌水孔只占田间灌溉面积的1%~5%, 其他面积主要依靠旁侧渗水湿润, 因而膜上灌实际上也是一种局部灌溉。目前, 新疆采用膜上灌的农田已达23.33公顷, 甘肃、河南等省也开始推广。膜上灌形势有开沟扶埂膜上灌、培埂膜上灌、膜孔灌、沟内膜上灌、膜缝灌、格田膜上畦灌、膜侧膜上灌等多种。膜上灌作物有棉花、蔬菜、玉米、小麦等。地膜栽培和膜上灌结合后具有节水、保肥、提高地温、抑制杂草生长和促进作物高产、优质、早熟等特点。生产试验表明:膜上灌与常规沟灌相比, 棉花节水40.8%, 增产皮棉5.12%, 霜前花增产15%;玉米节水58%, 增产51.8%;瓜菜节水25%以上。由于膜上灌是一种新的灌水技术, 还有许多不成熟和不完善的地方, 对其技术机制、技术要素及其设计方法都需要进一步研究。
6 新的节水技术
6.1 污水喷灌技术
利用污水喷灌是将污水处理与农业用水结合起来的一种污水处理方式, 同时又是一种开源节流的灌溉方式。喷灌净化污水, 就是将污水喷洒在田里, 利用土壤、微生物和作物来分解污水中的一些成分, 并使部分水蒸散到大气中, 部分水经土壤净化后渗透泄出再利用。
在利用污水喷灌时, 应先对污水进行沉淀、筛滤, 除去固体污物, 有的还需加入消毒杀菌剂。污水灌的作物应以除蔬菜以外的经济作物为主, 对于谷类作物最好只用于作物生育前期, 在作物收获前一段时间应停止污水灌。污水灌的土壤以砂壤土、壤土和壤质砂土为好, 水量应结合作物的种类和生育期确定, 如在作物苗期、早春和晚秋应少灌。实施污水灌要防止大定额灌溉, 以免造成地表及地下径流, 灌溉强度以不造成土壤粘闭和不产生地表径流为原则。如污水水质不符合灌溉水质标准时, 可采用清水污水混合方法, 使混合后的水质符合灌溉要求后再进行喷灌。此技术较复杂, 最好在专家指导下运用。
6.2 咸水灌溉技术
咸水灌溉技术主要包括不同水质的水混灌和轮灌, 此外, 还有依据电渗透作用原理利用地下咸水灌溉的技术。
混灌是将两种不同的灌溉水混合使用, 包括咸淡混灌、咸碱 (低矿化碱性水) 混灌和两种不同盐渍度的咸水混灌, 目的是降低灌溉水的总盐渍度或改变其盐分组成。混灌在提高灌溉水水质的同时, 也增加了可灌水的总量, 使以前不能使用的碱水或高盐渍度的咸水得以利用。
轮灌是根据水资源分布、作物种类及其耐盐性和作物生育阶段等交替使用咸淡水进行灌溉的一种方法。如旱季用咸水, 雨后有河水时用淡水;强耐盐作物 (如棉花) 用咸水, 弱耐盐作物 (如小麦、玉米、大豆) 用淡水;播前和苗期用淡水, 而在作物的中、后期用咸水。轮灌可充分、有效地发挥咸淡水各自的作用和效益。
6.3 利用空气中的水分进行灌溉
利用空气中的水分进行灌溉就是通过一定的设施来收集空气中的水分, 直接供给植物利用或汇集到蓄水池中以供灌溉之用。德国研究人员用一圆筒来收集空气中的水分, 其内壁涂有吸聚阳光热的涂料, 圆筒与若干个喷嘴管连接, 将喷嘴管埋在两行植物根部之间。白天高温烤热的空气经圆筒进入喷嘴管里, 到了夜间降温时, 空气中的水分就凝结成了露水珠而流到作物的根部。秘鲁的研究人员沿海岸垂直张挂一些大型尼龙网, 以吸聚雾气, 待雾变为水后流进蓄水池, 以供沿海滩涂灌溉之用。智利的科研人员利用沙漠地区的云雾来改造沙漠, 他们在巨大的框架上面安装由聚丙烯塑料制成的双层网来“捕捉”云雾, 云雾在网上凝结成水, 汇集到贮水池中, 以供种植的林草或天然沙生植物的灌水之用。
对于沙漠地区和缺乏淡水的沿海地区, 利用空气中的水分进行灌溉是一种可取的方法, 但如何降低成本, 提高效率和实用性是今后应着重解决的问题。
以上所介绍的六种节水灌溉技术可供各地在发展节水灌溉时因地制宜地选择使用。
摘要：地面灌溉是古老的田间施水技术, 但它目前仍是世界上特别是发展中国家广泛采用的一种灌水方法, 约占全世界中灌溉面积的90%以上。我国则有98%以上的灌溉面积依然采用传统的地面灌溉技术。
灌溉市场 篇6
水资源是人类赖以生存的资源,也是工农业发展必不可少的基础。随着经济的发展和人口的日益膨胀,水资源供需矛盾日益突出,农业环境污染尤其是水污染形势严峻。据报道,目前全国有1/3以上的河流受到了污染,90%以上的城市水域污染严重,50%以上的重点城镇的饮用水水源不符合饮用水源的水质标准。农业灌溉用水是耗水大户,如果能科学用水,减少农业用水量,既能节约水资源消耗,又能使得排入水体的农业退水大量减少,农业退水造成的水污染也会大量减轻[8]。
探索旱稻亏缺节水灌溉规律,研究生物工程节水技术,提出一种节水效率较高、经济效益较好的生物工程节水技术具有重要的现实意义。
1 数据资料及研究方法
1.1 数据来源
试验在湖南农业大学资环学院实验场地进行。整个生育期日期为播种-出苗、出苗-分蘖 (5月2日-5月21日)、分蘖-孕穗 (5月22日-6月12日)、孕穗-抽穗 (6月13日-7月14日)、抽穗-乳熟(7月15日-8月19日) 以及黄熟期(为自然落干,不作试验生育阶段)。采用盆栽,试验品种为巴西陆稻IAPAR9,旱稻灌溉期为121d。试验共设19个处理方案(1-19),其中设充分供水区(19)作为对照,并将数学建模与模糊概率综合评价模型结合起来,确定出一种理论上相对比较满意的、产量较高的生物工程节水技术方案作为第20个处理方案,见表1所示。
1.2 数据资料
数据资料如表2所示。
1.3 研究方法
以不满意、一般和满意作为被评判对象,节水率、产投比和WUE作为被评判对象的各因素,建立属于不满意、一般和满意的隶属度函数,并得到不满意、一般、满意模糊关系矩阵R,建立一级模糊概率综合评判模型,确定理论满意的旱稻节水灌溉技术方案[1]。
2 结果与分析
2.1 旱稻亏缺节水规律
2.1.1 旱稻不同灌溉处理下节水效率评价
对节水效率的评价主要是研究在相同气候条件和相同农艺措施下节水量较多、节水率较高的生物工程节水技术方案,以便于减少农业退水所造成的环境污染。各种不同处理的节水率变化趋势见图1所示。
以第19个处理方案进行比较,得到节水率由大到小排列:6>5 >4>3 >1>2>7>,理论满意方案>8>13>14>9>10>15>16>11>18>12>17,产量和节水效果都比较好的处理集中在第6～12个处理方案,而理论满意方案节水率为11.75%,产量增产,产量与节水效果也比较好。
2.1.2 旱稻阶段亏缺节水规律
旱稻生育期3个阶段亏缺水的多少对旱稻的节水量、产量性状有直接影响,尤其是第2和第3阶段的灌溉水量尤为重要。因此,确定最佳生物工程节水技术方案需考虑各阶段的节水量及节水率对产量性状的影响[7,8],见图2所示。
对旱稻生育期亏缺节水规律分析如下:在19个处理方案中,第1阶段水分亏缺对产量性状的影响不大,可在第1阶段适当亏水;而第2阶段比同一处理方案第1阶段节水率还大,则第2阶段亏缺水对产量性状的影响要比第1阶段的影响要大,可在第2阶段亏水,但亏水不多;相对于第1阶段和第2阶段,第3阶段亏缺水对旱稻产量性状有着很大的影响,亏缺水不能太大。
节水量变化如图3所示。由图3可分析得出,19个处理方案中第3个阶段用的灌溉水量与节水量比第1和第2阶段要多,但节水率要比第1和第2阶段小一些。
2.2 模糊概率综合评判模型的确定与结果
从节水率、产投比和WUE等3个因素来考虑建立一级模糊概率综合评判模型[1,2,3]。
2.2.1 分析并确定U和V
所考虑的因素U={产投比,节水率,WUE},评判对象集合V={不满意,一般,满意 }。
2.2.2 F模糊聚类分析
为从19个处理方案以及理论满意方案中优选出一个最满意的方案,对总体进行分类(见图4所示),得到分类为{不满意,一般,满意}时各方案所属类型。不满意:{1 2 },一般:{ 3 4 5 6 },满意:{ 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19理论}。
2.2.3 确定隶属度函数A(x)
确定因素分别为节水率、产投比和WUE属于不满意、一般、满意的隶属度函数。
2.2.3.1 满意隶属度函数
节水率满意隶属度函数为
产投比满意隶属度函数为
WUE满意隶属度函数为
2.2.3.2 一般隶属度函数
节水率一般隶属度函数为
产投比一般隶属度函数为
WUE一般隶属度函数为
2.2.3.3 不满意隶属度函数[1]节水率不满意隶属度函数为
A1J(x) =1- A2J(x)- A3J(x)
产投比不满意隶属度函数为
A1C(x)=1- A2C(x)- A3C(x)
WUE不满意隶属度函数为
A1WUE(x)=1- A2WUE (x)- A3WUE(x)
2.2.4 由U→V确定的模糊关系矩阵R
2.2.5 求U上的权重模糊子集
经过对以往100次试验所得数据的计算分析确定A=(0.5, 0.25, 0.25),则一级模糊概率综合评判模型为B=(0.5, 0.25, 0.25)。R,即节水率、产投比和WUE对V的影响是50%,25%,25%。
2.3 F模式识别
要找到一个在一定的灌溉水量下,经济效益较好、节水效率较高的生物工程技术方案,则节水率、产投比和WUE越大越好,可适用隶属度最大原则[4,5,6]。按综合评判模型算出每个处理对应的隶属度B5…B19。当A=(0.5 0.25 0.25)时, Bi=(0.5 0.25 0.25)。(r1ir2ir3i)T。
将7～19个处理方案按Bi由大到小排列,按照满意原则,相对比较满意的处理方案依次为第7,理论满意方案、8,13,14,9,10,15,16,11,18,12,19,17方案。
2.4 确定旱稻生物工程节水技术初步方案
选择第7、第8和理论满意方案进行分析研究,并对每个阶段节水率进行计算,见表3所示。
以第19个处理方案充分供水区做比较:
第7个处理方案3个阶段土壤水分含量设为田间持水率的55%～65%,55%～65%,70%～80%。第8个处理方案个阶段土壤水分含量设为田间持水率的55%～65%,55%～65%,80%～90%。经分析,第7个处理方案纯收益和农户所得收益比第8个处理方案大,因此第7个处理方案优于第8个处理方案。
第7个处理方案也优于理论满意方案,确定田间种植旱稻生物工程节水技术初步方案时,以第7个处理方案作为实际可施行方案。
3 结语
1)对旱稻生育期亏缺节水规律进行分析,第2阶段亏缺水对产量性状的影响要比第1阶段的影响要大,可在第2阶段亏水,但亏水不多。第3个阶段节水率大于0,且节水率变化幅度不是很大,相对于第1和第2阶段,第3阶段亏缺水对旱稻产量性状有很大的影响,亏缺水不能太大。
2)利用模糊概率综合评判法对19个方案和相对满意方案的满意程度进行综合评判是可行的,得出相对比较满意的处理方案主要为第7、理论满意方案和8个处理方案。
第7个处理方案纯收益和农户所得收益优于第8个处理方案和理论满意方案。初步确定田间种植旱稻时,以第7个处理方案作为实际可施行方案。
参考文献
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[2]陈仲生.基于Matlab7.0的统计信息处理[M].长沙:湖南科学技术出版社,2005.
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[4]何敏红.模糊数学方法在水环境质量评价中的应用[J].广东水利水电,2003,8(4):50-52.
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[6]刘红英.关于模糊数学在环境质量评价中最大隶属度原则不适用的讨论[J].干旱环境监测,1995,9(3):141-142.
[7]赵俊芳.不同灌溉处理下旱稻需水耗水特征及水分利用效率[D].北京:中国农业大学,2004.
灌溉市场 篇7
关键词：节水,地面,灌溉技术,节水灌溉,技术
1平整土地, 设计合理的沟、畦尺寸与灌水技术参数
平整土地是提高地面灌水技术和灌水质量, 缩短灌水时间, 提高灌水劳动效率和节水增产的一项重要措施。结合土地平整, 进行田间工程改造, 划长畦 (沟) 为短畦 (沟) , 改宽畦为窄畦, 设计合理的畦沟尺寸和入畦 (沟) 流量, 可大大提高灌水均匀度和灌水效率。
我国幅员辽阔, 各地地形和土质差异较大, 因此难有统一标准, 各地应根据田间试验结果, 建立计算机模型, 通过实验和计算机模拟, 给出适合本地的适宜畦沟尺寸和灌水技术参数。
2改进地面灌溉湿润方式, 发展局部湿润灌溉
改进传统的地面灌溉全部湿润方式, 进行隔沟 (畦) 交替灌溉或局部湿润灌溉, 不仅减少了课间土壤蒸发占农田总蒸散量的比例, 使田间土壤水的利用效率得以显著提高, 而且可以较好地改善作物根区土壤的通透性, 促进根系深扎, 有利于根系利用深层土壤储水, 兼具节水和增产双重特点, 值得大力推广。实践证明, 春小麦与春玉米套种隔畦灌, 棉花、玉米等宽行作物隔沟灌或隔沟交替灌, 湿润面积可减少50%, 节水高达30%以上, 增产幅度5%~10%。玉米坐水种, 可节水900m3/hm2, 节电90~105千瓦时, 增产幅度约16%, 增收幅度约28%。
3改进放水方式, 发展间歇灌溉
改进放水方式, 把传统的沟、畦一次放水改为间歇放水, 进行间歇灌 (又称波涌灌) , 被称为80年代地面灌水技术的一大突破。间歇放水使水流呈波涌状推进, 由于土壤孔隙会自动封闭, 在土壤表层形成一薄封闭层, 水流推进速度快。在用相同水量灌水时, 间歇灌水流前进距离为连续灌的1~3倍, 从而大大减少了深层渗漏, 提高了灌水均匀度, 田间水利用系数可达0.8~0.9。
4改进沟畦放水设施
改进沟畦放水设施, 采用虹吸管 (用于明渠输水) 或地面移动闸门孔管 (用于管道输水) 放水, 与人工开口放水相比, 田间水利用率可提高5%~10%。目前这些设施国内仍处于试验阶段, 尚未批量生产。因此, 有必要开展联合攻关, 对这些设施的材料和加工工艺进行深入研究, 向着技术标准化、生产规模化、推广应用普及化方向去发展。
5大力发展节水保墒膜上灌
膜上灌是我国在地膜覆盖栽培技术的基础上发展起来的一种新的地面灌溉方法。它是将地膜平铺于畦中或沟中, 畦、沟全部被地膜覆盖, 从而实现利用地膜输水, 并通过作物的放苗孔和专业灌水孔入渗给作物的灌溉方法。由于放苗孔和专业灌水孔只占田间灌溉面积的1%~5%, 其他面积主要依靠旁侧渗水湿润, 因而膜上灌实际上也是一种局部灌溉。膜上灌形势有开沟扶埂膜上灌、培埂膜上灌、膜孔灌、沟内膜上灌、膜缝灌、格田膜上畦灌、膜侧膜上灌等多种。膜上灌作物有棉花、蔬菜、玉米、小麦等。地膜栽培和膜上灌结合后具有节水、保肥、提高地温、抑制杂草生长和促进作物高产、优质、早熟等特点。生产试验表明:膜上灌与常规沟灌相比, 棉花节水40.8%, 增产皮棉5.12%, 霜前花增产15%;玉米节水58%, 增产51.8%;瓜菜节水25%以上。由于膜上灌是一种新的灌水技术, 还有许多不成熟和不完善的地方, 对其技术机制、技术要素及其设计方法都需要进一步研究。
6新的节水技术
6.1污水喷灌技术
利用污水喷灌是将污水处理与农业用水结合起来的一种污水处理方式, 同时又是一种开源节流的灌溉方式。喷灌净化污水, 就是将污水喷洒在田里, 利用土壤、微生物和作物来分解污水中的一些成分, 并使部分水蒸散到大气中, 部分水经土壤净化后渗透泄出再利用。
在利用污水喷灌时, 应先对污水进行沉淀、筛滤, 除去固体污物, 有的还需加入消毒杀菌剂。污水灌的作物应以除蔬菜以外的经济作物为主, 对于谷类作物最好只用于作物生育前期, 在作物收获前一段时间应停止污水灌。污水灌的土壤以砂壤土、壤土和壤质砂土为好, 水量应结合作物的种类和生育期确定, 如在作物苗期、早春和晚秋应少灌。实施污水灌要防止大定额灌溉, 以免造成地表及地下径流, 灌溉强度以不造成土壤粘闭和不产生地表径流为原则。如污水水质不符合灌溉水质标准时, 可采用清水污水混合方法, 使混合后的水质符合灌溉要求后再进行喷灌。此技术较复杂, 最好在专家指导下运用。
6.2咸水灌溉技术
咸水灌溉技术主要包括不同水质的水混灌和轮灌, 此外, 还有依据电渗透作用原理利用地下咸水灌溉的技术。
混灌是将两种不同的灌溉水混合使用, 包括咸淡混灌、咸碱 (低矿化碱性水) 混灌和两种不同盐渍度的咸水混灌, 目的是降低灌溉水的总盐渍度或改变其盐分组成。混灌在提高灌溉水水质的同时, 也增加了可灌水的总量, 使以前不能使用的碱水或高盐渍度的咸水得以利用。
轮灌是根据水资源分布、作物种类及其耐盐性和作物生育阶段等交替使用咸淡水进行灌溉的一种方法。如旱季用咸水, 雨后有河水时用淡水;强耐盐作物 (如棉花) 用咸水, 弱耐盐作物 (如小麦、玉米、大豆) 用淡水;播前和苗期用淡水, 而在作物的中、后期用咸水。轮灌可充分、有效地发挥咸淡水各自的作用和效益。
奥地利研究人员利用电渗透作用原理研制出一种灌溉系统, 该系统使地下水经土壤毛细管及各种孔隙上升到地表层, 同时从聚集于电极周围的某些盐类中游离出净水, 上升到地表层供作物利用。其设备是由两组电极组成, 将一组装有正电极的金属管打入地下水位以下, 另一组为负电极的导体栅网, 埋于与植物根部深度相等的地方。根据土质结构及土壤含盐量, 接通2~12V电源, 就会在两极间建立直流电场, 产生电渗透效果。这种灌溉系统适用于地下水较丰富的干旱区果园、草坪及固沙植物等。
6.3利用空气中的水分进行灌溉
利用空气中的水分进行灌溉就是通过一定的设施来收集空气中的水分, 直接供给植物利用或汇集到蓄水池中以供灌溉之用。德国研究人员用一圆筒来收集空气中的水分, 其内壁涂有吸聚阳光热的涂料, 圆筒与若干个喷嘴管连接, 将喷嘴管埋在两行植物根部之间。白天高温烤热的空气经圆筒进入喷嘴管里, 到了夜间降温时, 空气中的水分就凝结成了露水珠而流到作物的根部。秘鲁的研究人员沿海岸垂直张挂一些大型尼龙网, 以吸聚雾气, 待雾变为水后流进蓄水池, 以供沿海滩涂灌溉之用。智利的科研人员利用沙漠地区的云雾来改造沙漠, 他们在巨大的框架上面安装由聚丙烯塑料制成的双层网来"捕捉"云雾, 云雾在网上凝结成水, 汇集到贮水池中, 以供种植的林草或天然沙生植物的灌水之用。
对于沙漠地区和缺乏淡水的沿海地区, 利用空气中的水分进行灌溉是一种可取的方法, 但如何降低成本, 提高效率和实用性是今后应着重解决的问题。
参考文献