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典型灌区耗水量试验实施方案(报水利厅).doc

典型灌区耗水量试验实施方案(报水利厅).doc

上传者: zzz6769892 2012-04-02 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《典型灌区耗水量试验实施方案(报水利厅)doc》,可适用于工程科技领域,主题内容包含宁夏引黄灌区耗水试验研究项目实施方案宁夏水文水资源勘测局二六年九月宁夏引黄灌区耗水试验研究项目实施方案背景及意义灌区耗用黄河水量目前不同部门、不同计符等。

宁夏引黄灌区耗水试验研究项目实施方案宁夏水文水资源勘测局二六年九月宁夏引黄灌区耗水试验研究项目实施方案背景及意义灌区耗用黄河水量目前不同部门、不同计算方法存在差异结果存在争议灌区各市县和灌域的实际耗水量难以确定给初始水权分配方案的具体实施和管理带来极大困难。开展引黄灌区耗水量试验研究工作对摸清灌区引、排、耗水的关系加强各市县初始水权分配后的管理推进宁夏节水型社会建设实现水资源的可持续利用具有重要意义。研究方法本项目从灌区水均衡和四水转化角度研究耗水规律。涉及农业水文、农业气象等多学科。由于引黄灌区灌溉条件、水文地质条件以及气候条件的不同使得本项目复杂性、综合性强。本项目选择典型试验区进行水均衡要素监测、利用S技术确定灌区不同类型区面积用计算机模型模拟四水相互转化关系摸清试验区的耗水规律和耗水量。以典型试验区推广到引黄灌区掌握灌区不同区域(包括耕地、荒地、湿地等)耗水量和耗水规律计算青铜峡灌区总耗水量。技术路线着眼于宏观、立足于微观、突出重点、兼顾一般理论探索与实际应用、典型剖析和区域调控相结合。具体步骤如下:()选择具有代表性的试验区有针对性地开展野外调查、水平衡要素监测和资料收集工作。()根据典型试验区的水循环特点建立降水、地表水、土壤水、地下水数学模型进行模拟结合水平衡要素的观测资料率定参数验证模型。()用经过验证的计算机模型模拟水平衡要素的相互转化关系计算试验区耗水量。()将典型试验扩大到整个灌区调试、校准模型。()计算灌区不同类型区耗水量。()分析耗水影响因素模拟未来引排水变化条件下灌区耗水量的变化。基本理论耗水量耗水量是指在输水、用水过程中消耗掉而不能回归到地表水体或地下水含水层的水量。本次试验就是依据水均衡与四水转化原理计算这部分不能回归到地表水或地下水含水层的水量。作物耗水量作物耗水量也称作物的实际腾发量是作物从播种到收获期间不同供水、供肥和管理条件下相对不同产量水平的实际作物植株蒸腾和棵间蒸发所消耗水量的总和包括生理耗水和生态耗水两方面。作物耗水量用田间水量平衡法、亏水系数法测定。计算公式为作物耗水量=有效降水量灌溉水量土壤、地下水蓄变量地表、地下排水量(排水量)其它本次试验通过测试试验区作物从播种到收获期间各种水循环过程获得作物腾发所消耗水量的总和。综合考虑温度、风力、日照时数、空气湿度等因素采用彭曼蒙特斯公式分析确定出参考作物潜在腾发量ET再根据作物不同生育阶段的作物系数Kc进行修正确定作物实际腾发量。计算公式:ET=ET*KC通过对试验区降水、地表水、土壤水、地下水进行监测计算、模拟、确定作物耗水量。同时引用气象资料用CropWat模型计算作物不同生育阶段的耗水量与水平衡法计算结果进行对比分析。土壤水土壤水是作物吸收水分的主要来源。土壤水的主要来源是降水和灌溉水。土壤中的水气界面存在湿度梯度温度升高梯度加大因此水会变成水蒸汽蒸发逸出土表。蒸腾和散发的水加起来叫做蒸散是土壤水进入大气的两条途径。表层的土壤水受到重力会向下渗漏在地表有足够水量补充的情况下土壤水入渗补给地下水。土壤中水分的多少有两种表示方法:一种是以土壤含水量。另一种是以土壤水势表示土壤水势的负值是土壤水吸力。土壤含水量有三个重要指标:土壤饱和含水量:表明该土壤最多能含多少水此时土壤水势为零。田间持水量:是土壤饱和含水量减去重力水后土壤所能保持的水分。凋萎系数:是植物萎蔫时土壤仍能保持的水分。田间持水量与调萎系数之间的水称为土壤有效水是植物可以吸收利用的部分。田间水分平衡田间水分平衡在一定容积土壤内水的收入与支出主要是指农田根层土壤水的平衡根层深度一般多指~m深度以内在一定时期内根层土壤水分含量的变化(水等于这个时期土壤水收入与支出的差)水=水收水支土壤水的收入有降水、灌溉水(是主要土壤水的收入)以及其它来源的水(如四周流入的地表水、地表径流、借毛管上升的地下水。土壤水分支出:地表径流(水径)、深层渗漏(水漏)、土面蒸发(水蒸)和植物蒸腾(水腾)因此水=水降水灌水径水漏水蒸水腾由于水蒸和水腾很难分别测定故常在一起称为蒸散。应用水平衡原理可以了解作物日耗水量在灌区还可作为确定灌溉时间的依据。在一个均衡期时间段水=则田间耗水量=水降水灌水径水漏灌区耗水量计算方法目前宁夏引黄灌区耗水量有引排差法、河段均衡法、最大蒸发量法、水均衡试验法种计算方法。引排差法:主要是通过对所有引水干渠和主要排水沟进行全面监测控制区域内的引水量、排水量从而计算出耗水量。河段均衡法:也可称为节点控制法利用黄河宁夏段的入境水文站(下河沿站)和出境水文测站(石嘴山站)实测资料以及区间的汇入、调出水量等资料根据水平衡原理来分析和计算宁夏耗用的黄河水量。其计算公式为:耗用黄河水量=入境水量区间来水量-出境水量最大蒸发量法:采用彭曼公式计算作物腾发量(也就是作物蒸腾量和棵间蒸发量的总和)再换算成灌区耗水量。水均衡试验法:本次耗水计算采用此方法主要考虑了灌区水平衡与四水转化的引水、排水、作物腾发、潜水蒸发和水面蒸发等诸多因素通过典型试验区监测利用遥感影像与计算机模拟计算灌区耗水量。研究内容()通过典型试验得到引水、排水、降水、土壤水、地下水动态等模拟试验区耗水量各要素的值。()分析典型试验区四水(降水、地表水、土壤水、地下水)的转化关系。()由灌区总水均衡、地表水均衡、土壤水均衡、潜水均衡方程式建立相应的模型。()通过试验数据率定计算机模型参数。()利用GPS定位、遥感技术确定不同类型区分布及其面积。()根据确定的灌区耗水量用于灌区各市县初始水权分配后的管理预测灌区种植结构优化调整、节水改造等条件下灌区耗水量的变化为节水型灌区建设提供技术依据。试验区选择在选择试验区时遵循以下原则:()具有代表性()避免受特殊地貌、水系等条件的影响避免在特高、特低处或灌区边缘地段()交通方便()灌排系统健全灌水有保证以免缺水或排灌不及时影响试验根据以上原则初步确定两个典型试验区试区一设在永宁望洪镇西玉四队(本试验区于年月份开始进行观测)试区二设在平罗通伏马场村(由于资金原因年没有开展)。其中望洪试验区共计万多亩其中监测区亩中心试验区亩建立了旱作、稻田两个试验监测系统。监测项目主要监测项目包括以下个方面:()土壤剖面水分运移(含水量不同时期稻区田面水层)、气候条件(降水、蒸发等)()农业耕作情况、种植结构等()引水、排水、灌溉制度(时间、频次)、灌溉水量(支渠、斗渠、农渠、田间)、排水量()地下水动态()作物的生长发育情况布设监测系统地下水动态监测遵循合理布局、观测方便的原则地下水观测井尽可能布设在路边、田埂上试验区共布设眼井眼(试验区)眼(监测区)眼(田间)=眼。并对所有地下水监测井进行了水质测试。引排水监测望洪试验区共布设监测断面个其中引水监测断面个排水监测断面个。所有引水、排水控制断面进行水位、流量监测。降水、蒸发试验引用望洪水文站逐日降水、蒸发资料其他气象资料从当地气象站获取。土壤含水量土壤含水量监测采用烘干法和张力计法。在试验区选择具有代表性的点定期取样全面了解试验区的土壤含水变化。张力计法测土壤含水量主要通过土壤湿度计(负压计)测出土壤水吸力与对应的取土法测出的土壤含水量绘制成相关曲线测出土壤水吸力对照查读相应的土壤含水量。田间灌水稻田、旱田分别选大、中、小三种田块用无喉堰监测进入田间水量记录灌溉水量和时间、水流推进长度及田面水层深度灌水停止后记录田面水层的消退过程。望洪试验区选择块旱田(亩)、块稻田(亩)进行了田间灌水试验。负压计示意图作物生长监测不同作物在不同生育期需水量、耗水量各不相同试验中准确记录小麦、玉米、水稻不同生育期的起止日期、株高、径粗、叶长、叶数、根系长度等作物生长状况要素。模型系统建立CropWat模型CROPWAT是国际粮农组织(FAO)研制开发的系统建立在影响作物生长的各种因素的基础上主要估算作物需水量及规划灌溉制度。应用CROPWAT模型收集农业气象资料包括最高最低气温、风速、日照時数、相对温度、降雨量等。利用PenmanMonteithz法估算作物潜在腾发量(ET)。本次试验模拟作物需水量充分考虑了作物在不同生育期、不同作物的种植面积、作物生长日期等因素能够准确计算出试区作物需水量。SWAP模型利用SWAP模型解决田间水平衡问题包括田间水平衡项目的所有模拟。根据试验观测资料进行田间水分平衡的模拟率定参数得出当地条件下作物生长、灌溉情况下土壤水分运移、蒸发情况以形象直观的三维形式展示出来。Drainmod模型使用Drainmod模型研究灌区不同灌溉方式下的灌溉效率预测在不同条件下的灌溉水流、水位变动、作物产量的关系。本次试验主要利用Drainmod模型模拟不同灌溉条件下灌区排水动态。VisualModelflow模型根据试验区水文地质调查、试验和监测资料采用国际上通用的地下水模拟软件(VisualModelflow模型)。利用VModelflow模型系统分析灌区降雨、蒸发、灌溉及排水对地下水运动和灌区实际耗水的影响。模拟渠道不同防衬率的地下水补给量、灌区耗水量调整作物布局对地下水及灌区耗水量情况的影响。开采对灌区地下水动态的影响。通过以上模型分析可以预测在水平衡影响因素变化时的灌区实际耗水量为灌区优化引排水系统提供依据。荒地耗水量计算荒地一方面自身通过潜水蒸发排泄地下水另一方面地势低洼的荒地是灌区输水损失、退水的汇集区存在二次耗水问题为了全面、准确计算灌区耗水量在试验监测数据的基础上通过计算机模拟得出荒地单位面积的耗水量在遥感影象图上读取灌区荒地面积计算灌区荒地的耗水量。耕地无作物季节耗水量计算结合土壤蒸渗仪试验资料进行建立耕地无作物季节的土壤蒸发、水量平衡采用数值模拟法进行计算。灌区湖泊、沟渠等水面的耗水量计算通过计算机模型模拟得出湖泊、沟渠单位面积的水面蒸发量根据遥感影像确定灌区湖泊、沟、渠的水面面积计算水面蒸发量确定其耗水量。灌区综合耗水量计算通过小区试验得到单位面积耗水量分别计算出水田作物耗水量和旱作物耗水量再加上耕地无作物季节耗水量、荒地全年耗水量以及湖泊、渠沟水面耗水量最终得到整个灌区总耗水量。具体计算分析流程如图。项目实施的创新点本次试验研究争取在以下几个方面有所创新:()构建田间水平衡模型分阶段研究不同灌溉情况下土壤水、潜水变化规律。()构建灌区水循环模型揭示不同引水、排水条件下的四水转化规律。()首次将引排水模型、作物耗水模型进行耦合对宁夏现行灌溉制度的合理性进行分析研究。()采用SWAP模型模拟灌区土壤、水、大气、植物水循环运动规律揭示灌区田间水平衡规律。()通过试验研究利用模型预测渠道不同砌护率、地下水位变化、不同引水量条件下作物布局的调整、荒地的开发利用为节水工程措施的实施提供科学依据。()建立整个灌区生态稳定性模型对未来宁夏不同引水条件下经济农业发展规划提供技术支撑。经费预算该项目计划年完成为使项目达到预期的目的根据试验区实际运行情况本项目年需资金万元年需资金万元两年共计万元。经费预算见表附表。MAMFJ面积排水沟排水地下排水地下进水地表进水降水深层开采进入灌区的水灌区总耗水量湖泊、渠、沟水面耗水量荒地全年耗水量耕地无作物季节耗水量作物生长期耗水量总水田耗水量总旱地耗水量田间持水量土壤饱和含水量土壤水分特征参数土壤含水量土壤水分EMBEDAutoCADDrawing旱作面积稻田面积单位面积耗水量小区试验得出的耗水量凋萎系数地下水开采量QcET=QYQPQGQJQc腾发量ET降水量QJ土壤及潜水蓄变量QG排水量QP引水量QY输出水位流量等Output(WaterLevels,Flow)Instrument(Model)输入灌溉排水降水等数据Input(irrigation,Rainfall,et)调整参数匹配预测观测数据Finetuneparameterstomatchmodelpredictionstoobserveddata(HistoryMatching)模型率定ModelCalibrationPAGEdwg

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