宁夏引黄灌区耗水试验项目实施方案

宁夏引黄灌区耗水试验研究项目实施方案xx二○○六年九月宁夏引黄灌区耗水试验研究项目实施方案1.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。2.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3S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。3.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：（1）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。（2）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。（3）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。（4）将典型试验扩大到整个灌区，调试、校准模型。钩（闯5兼）计算灌疤区不同类阶型区耗水拨量。秃（据6蔑）分析耗滴水影响因劝素，模拟阁未来引排办水变化条矛件下灌区学耗水量的肃变化。态4撕.材基本理论愉4.1吃既耗水量激耗水量是岁指在输水露、用水过询程中消耗捞掉，而不眼能回归到石地表水体茅或地下水席含水层的久水量。月本次试验削就是依据伪水均衡与挥四水转化袍原理，计扶算这部分喊不能回归摆到地表水医或地下水乏含水层的拖水量。劣4.2愈汗作物耗水创量渣作物耗水继量也称作腾物的实际粒腾发量，宣是作物从璃播种到收矛获期间，瓣不同供水填、供肥和椅管理条件永下，相对奉不同产量稠水平的实汤际作物植缸株蒸蛙腾和棵间押蒸发所消梅耗水量的伞总和，包佣括生理耗看水和生态摆耗水两方阿面。难作物耗水肺量用田间煤水量平衡床法、亏水开系数法测柱定。割计算公式暂为畏作物耗水纵量诸=盈有效降水塑量境+被灌溉水梁量邮-干土壤、地沃下水蓄变凝量望-膀地表、地银下排水量券（排水量膀）拾-荐其它喊本次试验腿通过测试来试验区作屯物从播种开到收获期舱间各种水吼循环过程吗，获得作羞物腾发所伶消耗水量裹的总和。蓝综合考虑妇温度、风灭力、日照杏时数、空偏气湿度等地因素，采祖用彭曼行-馒蒙特斯公畜式分析确盖定出参考针作物潜在鲜腾发量征ET0打，再根据划作物不同命生育阶段次的作物系雾数绍Kc转进行修正爽，确定作巩物实际腾瘦发量。铺计算公式耽：煌ET=E菜T联0绣*K补C蓝通过对试艳验区降水创、地表水边、土壤水罚、地下水携进行监测械，计算、钻模拟、确注定作物耗狐水量。同若时引用气院象资料，泥用创Crop闲Wa迫t犬模型计算蚁作物不同担生育阶段氏的耗水量扩，与水平扒衡法计算缸结果进行四对比分析侮。博4.3寒蝇土壤水裤土壤水是嗓作物吸收全水分的主按要来源。峰土壤水的泉主要来源损是降水和脂灌溉水。溉土壤中的电水气界面本存在湿度签梯度，温怕度升高，困梯度加大妖，因此水殖会变成水誉蒸汽蒸发蔬逸出土表厕。蒸腾和册散发的水扒加起来叫隙做蒸散，锤是土壤水疤进入大气屑的两条途琴径。跨表层的土故壤水受到缓重力会向既下渗漏，戒在地表有好足够水量进补充的情锻况下，土榴壤水入渗念补给地下治水。装土壤中水也分的多少衫有两种表千示方法：税一种是以生土壤含水商量。另一拿种是以土钟壤水势表陷示，土壤县水势的负船值是土壤绢水吸力。活土壤含水存量有三个暴重要指标秘：重土壤饱和谋含水量：造表明该土阀壤最多能组含多少水掘，此时土抄壤水势为音零。旁田间持水抓量：是土词壤饱和含陵水量减去押重力水后砌土壤所能愉保持的水箩分。绩凋萎系数狼：是植物袄萎蔫时土产壤仍能保犹持的水分背。纵田间持水仗量与调萎知系数之间蹲的水称为阔土壤有效肝水，是植懒物可以吸吸收利用的厨部分。土壤水分土壤水分土壤含水量土壤水分特征参数土壤饱和含水量田间持水量凋萎系数娱4.4正田间水分财平衡如田间水分荒平衡在一户定容积土去壤内水的幼收入与支专出，主要跟是指农田桂根层土壤岔水的平衡魔，根层深财度一般多抚指逆1溉~亚2颈m植深度以内财，在一定挪时期内，恼根层土壤姐水分含量绪的变化，滨（速△揉水等于这枣个时期土典壤水收入侦与支出的她差唯）轨趋△删水厦=绘交水缸奶收舌-挑堪水桨区支溪土壤水的壤收入有降劫水、灌溉寿水（是主坐要土壤水裁的收入）虹以及其它虾来源的水潮（如四周馅流入的地镰表水、地赏表径流、丝借毛管上协升的地下走水暗。霸斯土壤水分凑支出：地绒表径流（穴水而摩径朗老）、深层极渗漏（朗水姓绘漏革浇）、土面啦蒸发（块水林俩蒸倚城）和植物毕蒸腾（饺水幻但腾盒勾），因猪此取盛△倒水歌=绵扇水葡绵降骆+葛啦水拥趣灌援-渐底水便争径绢-臂盛水筐盖漏昨-闸招水望赤蒸太-浙依水工劫腾糊由于水巾蒸劲和水屡腾盯很难分别封测定，故聚常在一起盖称为蒸散若。辈应用水平瞧衡原理，西可以了解测作物日耗肆水量，在基灌区还可叫作为确定勿灌溉时间纪的依据。紧在一个均初衡期时间慎段，善△镇水答=蛇0病，则付田间耗水俯量删=粗水铸族降付+涛腐水歼北灌稻-哗长水塘响径耕-右挂水佛付漏薪5继益灌区耗水劳量计算方患法凉目前，宁新夏引黄灌捕区耗水量币有引排差敢法、河段旁均衡法、尖最大蒸发凡量法、水撇均衡试验佳法筹4璃种计算方疗法。娱引排差法胳：禾舌主要是通业过对所有俱引水干渠螺和主要排蒜水沟进行婆全面监测忆，控制区捉域内的引和水量、排烧水量，从严而计算出蚕耗水量。而河段均衡皆法所：番攻也可称为锋节点控制快法，利用牢黄河宁夏边段的入境馒水文原站涨(画下河沿挎站狗)晚和出境水冬文测墙站合(凶石嘴山廉站快)乐实测资料巧，以及区欠间的汇入尼、调出水丢量等资料撑，根据水买平衡原理破来分析和京计算宁夏雅耗用的黄冈河水量。往其计算公胖式为：涝赢阀耗用黄河但水复量冶=帜入境水欠量俘+葛区间来水山量－出境迫水量欧最大蒸发浸量法嘉：界采用彭曼厘公式计算防作物腾发欣量气(甘也就是作闲物蒸腾量蝇和棵间蒸赢发量的总呆和缠)捉，再换算瓜成灌区耗顽水量。相水均衡试渣验法：薄本次耗水源计算采用做此方法防，主要考误虑了灌区应水平衡与恩四水转化存的引水、申排水、作撕物腾发、永潜水蒸发矿和水面蒸勿发等诸多泳因素，通兔过典型试升验区监测亭，利用遥伟感影像与颂计算机模掏拟，计算芹灌区耗水廉量。引水量引水量QY排水量QP土壤及潜水蓄变量∆QG降水量QJET=QY-QP-△QG+QJ-Qc地下水开采量Qc腾发量ET述6打灯研究内容挽（沸1专）通过典阿型试验，初得到引水贩、排水、吗降水、土般壤水、地荒下水动态捏等模拟试牛验区耗水恭量各要素脂的值。顿（呆2蝶）分析典圾型试验区旬四水（降莫水、地表漏水、土壤渴水、地下迹水）的转洗化关系。泻（刘3们）由灌区挡总水均衡苍、地表水京均衡、土嗽壤水均衡拼、潜水均滴衡方程式圈，建立相鲜应的模型闯。笼（晶4哪）通过试腥验数据率界定计算机使模型参数程。路（酱5死）利用金GPS并定位、遥射感技术确灰定不同类利型区分布即及其面积惰。著(6)研歪根据确定晚的灌区耗扩水量，用废于灌区各抽市县初始获水权分配东后的管理溜；预测灌挡区种植结雀构优化调控整、节水粘改造等条凉件下灌区鼓耗水量的避变化，为贫节水型灌所区建设提蜜供技术依么据。河7呈坡试验区选基择击在选择试谎验区时，仗遵循以下掌原则僚：识信具有代表棍性回避免受特游殊地貌、迹水系等条痛件的影响艺，避免在景特高、特吗低处或灌线区边缘地肯段交通方便傅灌排系统娘健全，灌志水有保证熄，以免缺删水或排灌丛不及时影遇响试验腾根据以上恢原则，初航步确定两熊个典型试嗓验区，试鸟区一设在晓永宁望洪肌镇西玉四回队（本试鸽验区闸于悄200座6豪年递4絮月份开始管进行观测探）；试区膨二设在平轨罗通伏马秘场村（由抵于资金原汤因组，能200陪6办年没有开把展）。赖其中望洪俗试验区共繁计础1至万多亩，凶其中监测悔区活300让0仿亩，中心世试验议区兔150梢0赖亩，建立邀了旱作、别稻田两个右试验监测临系统潮。杏洋8透栋监测项目量主要监测黎项目包括舰以羞下养5促个方面：医（棕1输）土壤剖娱面水分运称移（含水胞量，不同爷时期稻区金田面水层组）、气候烧条件（降链水、蒸发减等）茂农业耕作屋情况、种呀植结构等旺（联3不）引水、毛排水、灌症溉制度（虎时间、频旋次）、灌文溉水量（察支渠、斗座渠、农渠仅、田间）络、排水量英（脱4都）地下水腐动态身（货5顿）作物的廊生长发育连情况钩9年能布设监测蚀系统丝9.1榜类地下水动津态监测珠遵循合理放布局、观势测方便的疯原则，地奏下水观测坏井尽可能饼布设在路荒边、田埂咳上，试验垂区共布乏设扒3负5涛眼井追，袄2津5撑眼（试验仁区逝）傲+峰5炉眼（监测牺区会）所+心5叠眼（田间堆）乞＝骂3熄5约眼。并对未所有地下抚水监测井爱进行了水犁质测试。吨9.2脊象引排水监沉测养望洪试验皮区共布设愈监测断成面腹2绕1扫个，其中兆引水监测荷断额面骨1箭3弱个，排水说监测断龟面慎8乐个。所有爆引水、排恒水控制断馋面进行水盈位、流量势监测。慧9.3屡饰降水、蒸苏发扯试验引用盛望洪水文炒站逐日降隔水、蒸发前资料，其长他气象资与料从当地汽气象站获烘取。亦9.4奴预土壤含水辫量郊土壤含水万量监测采迎用烘干法迁和张力计滴法。在试耍验区选择欲具有代表除性的点定落期取样，精全面了解乐试验区的当土壤含水燕变化。挥张力计法次测土壤含制水量主要岔通过土壤史湿度计（圣负压计）吓测出土壤胜水吸力，役与对应的债取土法测挥出的土壤丹含水量绘萍制成相关驻曲线，测拌出土壤水遗吸力，对在照查读相梁应的土壤辱含水量。全9.5铲挖田间灌水发稻田、旱工田分别选届大、中、教小三种田柔块，用无装喉堰监测赠进入田间埋水量，记异录灌溉水站量和时间玻、水流推浆进长度及姐田面水层普深度；灌前水停止后闻，记录田亚面水层的询消退过程助。望洪试宰验区选怜择匪3流块旱田秀（权6.6日7猫亩）西、累2蚂块稻田动（寒3.3巷9逗亩）进行女了田间灌渔水试验。照负压计示坛意图望9.6盐捆作物生长烈监测虹不同作物炊在不同生筝育期需水件量、耗水汤量各不相抢同，试验畜中准确记校录小麦、太玉米、水约稻不同生亭育期的起飘止日期、辆株高、径姓粗、叶长蓝、叶数、已根系长度哑等作物生济长状况要罚素。誉10伟列模型系统间建立茫10.1消Cro湿pWa挑t畏模型僚CROP棵WA葡T鸟是国际粮洁农组织倦（柏FAO候科）研制开找发的系统耻，倘瞒建立在影启响作物生仇长的各种棍因素的基贺础上，主隔要估算作烛物需水量厨及规划灌买溉制度。副应亭用殖CROP佛WA鲁T阵模型，收巡集农业气解象资料，冲包括最高幕最低气温尤、风速、产日照時数娇、相对温猎度、降雨情量等。利吵用期Penm艺anM盐onte嚷ith狸z其法估算作晌物潜在腾泛发量用（安ET办0丹）。院本次试验公模拟作物踢需水量充宰分考虑了铲作物在不闯同生育期含、不同作惯物的种植柿面积、作脸物生长日年期等因素叛，能够准零确计算出斗试区作物态需水量撕。冶象10.2鉴SWA围P毒模型保利普用购SWA想P谣模型，解日决田间水钳平衡问题酿，包括田节间水平衡非项目的所正有模拟。吗根据试验吩观测资料克进行田间砌水分平衡预的模拟，绩率定参数始，得出当印地条件下土，作物生毙长、灌溉盘情况下土障壤水分运劈移、蒸发报情况，以文形象直观到的三维形脑式展示出央来。额10.3瓶Dra窃inmo蛮d免模型殊使赔用光Drai时nmo纲d裳模型研究劈灌区不同欲灌溉方式饮下的灌溉闻效率，预洁测在不同桂条件下的番灌溉水流慎、水位变纽动、作物叮产量的关冬系。本次喜试验主颗要利丛用概Drai纯nmo牲d佣模型模拟夸不同灌溉饮条件下，较灌区排水贡动态。百10.4宴封Visu暴alMo才delf丛low梨模型妻根据试验榜区水文地斧质调查、壶试验和监糠测资料，食采用国际士上通用的夹地下水模沃拟软件（杠Visu羞alMo滑delf蕉low查模型）。抽利怜用潮VMod索elfl繁o宋w简模型，系梁统分析灌睡区降雨、挣蒸发、灌交溉及排水询对地下水宽运动和灌筋区实际耗酿水的影响三。模拟渠岁道不同防犁衬率的地探下水补给幼量、灌区酱耗水量，膛调整作物陶布局对地旷下水及灌里区耗水量和情况的影丰响。开采识对灌区地基下水动态幸的影响。棵通过以上像模型分析诚，可以预甘测在水平辣衡影响因啦素变化时浅的灌区实朋际耗水量邮，为灌区鼠优化引排骑水系统提诸供依据。模型率定模型率定ModelCalibration(HistoryMatching)调整参数匹配预测/观测数据Finetuneparameterstomatchmodelpredictionstoobserveddata输入灌溉排水降水等数据Input(irrigation,Rainfall,et)Instrument(Model)输出水位流量等Output(WaterLevels,Flow)JFMAM冠11前蜜荒地耗水戴量计算固荒地一方锁面自身通傻过潜水蒸宾发排泄地宋下水，另土一方面，础地势低洼错的荒地是扰灌区输水轿损失、退绵水的汇集鸦区，存在蛛二次耗水国问题，为芳了全面、拳准确计算但灌区耗水言量，在试涨验监测数命据的基础猪上，通过泳计算机模赛拟，得出故荒地单位溪面积的耗商水量，在箭遥感影象歌图上，读名取灌区荒速地面积，士计算灌区穗荒地的耗埋水量。然12颜眠耕地无作宗物季节耗深水量计算敌结合土壤绪蒸渗仪试控验资料，约进行建立识耕地无作面物季节的腐土壤蒸发垄、水量平帆衡，采用遗数值模拟深法进行计吓算。宁13渠创灌区湖泊铲、沟渠等杰水面的耗养水量计算俘通过计算驻机模型模纳拟，得出心湖泊、沟膛渠单位面激积的水面乌蒸发量，而根据遥感班影像，确歼定灌区湖挣泊、沟、镇渠的水面幸面积，计良算水面蒸货发量，确沾定其耗水报量。善14扣递灌区综合盈耗水量计骂算护通过小区园试验，得苦到单位面垂积耗水量让，分别计晨算出水田割作物耗水详量和旱作肆物耗水量荐，再加上绕耕地无作侧物季节耗纵水量、荒才地全年耗忙水量以及瓜湖泊、渠屋沟水面耗列水量，最理终得到整呈个灌区总塞耗水量。能具体计算模分析流程臣如图。