灌区精量配水计划技术规程

灌区精量配水计划技术规程范围本文件规定了灌区精量配水计划的术语、定义及相关的技术要求等。本文件适用于XX省大、中型灌区及其所辖用水单元精量配水计划的制定，小型灌区可参照执行。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB3838地表水环境质量标准GB5084农田灌溉水质标准GB50288灌溉与排水工程设计标准GB50788城镇给水排水技术规范SL310村镇供水工程技术规范SL/T712河湖生态环境需水计算规范术语和定义下列术语和定义适用于本文件。

灌区配水计划Irrigationwaterdistributionscheme灌区配水计划是根据作物种植结构及需水要求，水资源及渠系状况，编制的水源取水计划和向各级渠道或用水单位的配水计划。

灌区精量配水precisewaterdistributionofirrigationarea灌区在保证生活供水的前提下，以作物不同生育时段生理需水规律为基础，优先保障灌区不同作物需水关键期供水，基于灌区产量最大化为目标，采用数学模型对灌区有限灌溉水量在不同时段进行优化配置。用水单元Waterconsumptionunit灌区某分水口控制的种植结构和灌溉面积大致相同的灌域，灌区由多个用水单元组成。灌区信息采集基础信息灌区基础信息采集范围应包含气象资料、土壤资料、地质资料和灌溉试验成果等方面。气象资料应包含降水、太阳辐射、大气温度、湿度和风速。土壤资料应包含土壤质地、土层厚度、土壤体积含水率、土壤容重XX间持水率。灌区地质资料应包含地形地貌和地下水埋深。有灌溉试验资料的地区应收集灌溉试验成果，包括作物需水规律、需水关键期、非充分灌溉制度、灌水方法、灌水技术、主要作物灌水定额和灌溉定额、灌溉效益和作物水分（肥）生产函数等。无灌溉试验资料的地区可取用自然地理条件类似的邻近有灌溉试验资料地区灌溉试验成果。灌区基础信息还应采集各用水单元灌溉面积、交接断面渠道衬砌情况和完好状况、交接断面渠道尺寸和控制流量、灌溉方式（轮灌或续灌）、灌溉水利用系数、节水灌溉工程面积、高效节水灌溉工程面积、灌区作物产量和水分生产率等。种植信息灌区种植信息应包含作物种植结构和作物物候期等。作物种植结构应包含各类作物种植面积、种植比例和分布信息。作物物候期应包含各生育期划分标准、各生育期开始时间、结束时间和持续时间长短。灌区用水信息灌区用水信息调查应包含灌区水源信息、灌区年度用水信息、灌溉需水量、生活需水量、工业需水量和生态需水量。灌区水源信息应包含供水工程设施（包括蓄、引、提、调水工程及临时工程）和非常规水可供水量等。灌区年度用水信息应包含灌区现状渠系配水信息和灌区年度用水计划。灌溉需水量应以各用水单元不同时段作物实际灌溉需水量为依据，分用水单元调查各级渠系输配水量。生活需水量调查应包括城镇居民生活和公共生活、农村生活（人、畜需水）需水量等，并满足本规范6.2条相关要求。工业需水量调查应包括工业企业名称、年用水量、单位产品年用水量、万元工业增加值用水量、排水量和重复利用率。生态需水量调查应包括水量、水质和需水时间，宜结合区域植物种类、土壤水分、蒸发蒸腾量和植物生长状况进行调查。灌区供需水分析灌区供水分析灌区可供水量即供水工程设施（包括蓄、引、提、调水工程及临时工程）可提供的水量，对于有利用再生水和非常规水源的，还应包括再生水和非常规水源供水量。灌区可供水量的年内分配比例应符合流域水量分配方案和供区所在行政区的用水总量控制要求。灌区蓄、引水工程应考虑河道内生态水量；以外调水源供水为主的灌区，其供水量应根据上级下发配水计划确定；灌区塘坝、蓄水池工程可供水量，可采用复蓄系数法计算，复蓄系数宜采用典型调查方法，参照邻近或类似地区的成果分析确定。灌区可供水量，应根据灌区供水任务，提出各规划水平年、不同保证率情况下的可供水量及供水过程，宜提供逐时段（月或旬）供水过程曲线。来水量预测宜在综合分析统计学法、水文要素相关、时间序列、周期分析法等多种预测方法的基础上，选用适合的预测方法，并建立来水量预测模型。短期可根据气象预报数据进行预测。灌区年度供水结束后，应对预测及实际来水过程进行分析，优化预测模型参数，提高预测精度。灌区供水水质应满足GB3838Ⅲ类水质标准，有地下水水源的还应满足GB14848Ⅲ类水质标准。灌区需水分析灌区需水量应按各规划水平年、不同保证率进行预测，并统筹灌区生活、生产、生态多目标用水需求，优先满足城乡居民生活供水；灌区需水总量应与其可供水量相匹配。灌区农业需水生产需水量，宜通过灌区已有或邻近灌溉试验站作物需水量试验资料预测，或按作物产量或水分生产率高的灌溉制度确定，若无上述资料可按附录A计算，并符合《XX省用水定额》相关规定。灌区生活需水量，应按城镇居民和公共生活、农村生活（人、畜需水）等项进行预测，并符合GB50282、SL310和《XX省用水定额》等的规定。工业生产需水量应按工业企业发展规划和工业用水循环利用率确定，并符合GB50282和《XX省用水定额》规定。灌区生态需水量，应按维持和改善灌区生态与环境基本功能所需的河道外需水量进行预测，并符合SL/T712规定。灌区供需水平衡分析灌区规划水平年供需平衡分析，应根据来水过程和需水过程，采用长系列法或典型年法逐时段（月或旬）进行水量平衡分析。在此基础上，制定灌区初步配水方案，并预留部分水量作为机动水量。灌区应分区确定需水量及供水过程，并按多种水源来水量进行水量平衡计算，然后按各分区缺水量总和确定骨干水源的供水量及供水过程。同时，应充分利用非灌溉期和丰水年来水，充蓄库、塘、堰。灌区供水应满足灌区需水量及供水过程要求，按照“生活-生产-生态”原则，优先保证生活供水。当灌区需水量与来水量不平衡时，应通过经济技术比较后，适当改变灌区灌溉面积或优化农作物种植结构退水分析灌区退水分析以退水水质分析为主，有条件的灌区可进行退水水量监测。灌区应采用测土配方等方法，优化水肥施用，降低农业面源污染。有条件的灌区应对灌溉退水进行生态处理后作为灌区灌溉用水重复利用。生活、工业退水监测，对集中排放灌区，宜采用生态环境部门批复的排污口断面；对分散排放灌区，应在主要退水通道合理布置监测断面。灌区精量配水收集灌区已有或临近灌溉试验站作物需水量试验资料、作物水分生产函数及气象资料，确定主要作物非充分灌溉制度，XX省主要粮经作物非充分灌溉制度见附录E。农业供、需水预测时段以10天为宜，对于不同的预测时段，宜按灌区作物产量最大将供水量分配给各用水单元。假定充分灌溉条件下第i个用水单元的作物产量为Yi，首先将各用水单元按作物产量从大到小进行排序，依次为1，2，...，i，...，n，对应的作物产量为Y1，Y2，...，Yi，...，Yn。第j时段第1个用水单元的净灌水定额可按下式计算：m1式中：wj——第j时间段的可供水量，m3；m1j——第j时间段第1个用水单元分配的净灌水定额，mm；η1A1——第1个用水单元的灌溉面积，m2；m1j充——第j时间段第1个用水单元充分灌水定额，mm，参见XX省用水定额；m1j非——第j时间段第1个用水单元非充分灌水定额，mm，参见附录E；m1jmin——第j时间段第1个用水单元的最小灌水定额，mm，由灌区的灌溉试验或当地生产经验可以得到保证作物有产量的定额。第j时段第m个用水单元的净灌水定额可按下式计算：mmj式中：mmj——第j时段第m个用水单元分配的净灌水定额，mm；ηm——第mAm——第m个用水单元的灌水面积，m2；mmj充——第j时间段第m个用水单元充分灌水定额，mm，参见XX省用水定额；mmj非——第j时间段第m个用水单元非充分灌水定额，mm，参见附录E；mmjmin——第j时间段第m个用水单元的最小灌溉定额，mm，由灌区的灌溉试验或当地生产经验可以得到保证作物有产量的定额。第j时段第n个用水单元的净灌水定额可按下式计算：mnj=((w式中：mnj——第j时间段第n个用水单元分配的净灌水定额，mm；ηn——第nAn——第n个用水单元的灌溉面积，m2；若计算出第i个用水单元i净灌水定额小于最小灌水定额mimin时，可适当灵活调整第1，2，...，i-1用水单元的净灌水定额尽可能为非充分灌水定额，保证每个用水单元的产量最大。根据确定的每个用水单元的净灌水定额和灌溉面积，计算出每个用水单元的毛灌溉水量。在确定了各级渠道的配水方式、各用水单元在每个时段（10天）的需水量后，按不同作物生育期就前不就后的顺序“错峰供水”，配水量不能超过渠系最大设计流量的原则来分配各级渠道的配水流量，优先保障主要作物需水关键期供水，合理安排配水时间，并充分利用灌区已有供水设施，缓解高峰供水压力。在执行过程中可根据实际供水量在各用水单元分配情况灵活应用，根据相应的数据每10天形成一份完整的配水计划。灌区精量配水举例以XX省某中型灌区为例，按照作物的种植结构和灌溉面积将该灌区分为了14个用水单元，各用水单元灌溉面积，主要种植作物和上一年的粮食产量见表1。现制定5月中旬的配水计划，根据供水预测，该灌区5月中旬的可供水量为40万m2，该灌区的灌溉水利用系数为0.52，该灌区的供水量主要用于农业灌溉。XX省某灌区用水单元和主要种植作物情况渠系现状实际灌溉面积（亩）用水单元编号主要作物产量（t）左干渠4201小麦168左支渠110202小麦408右支渠22453小麦98右干渠直灌113124水稻787.2直灌213135水稻787.8直灌313106水稻786直灌413157水稻789支渠112408油菜223.2支渠212609油菜226.8支渠3114010油菜205.2支渠4105011玉米840支渠5116012玉米928支渠6154013玉米1232支渠7126014柑橘1260按作物产量由大到小将用水单元进行排序，按公式（1）、（2）、（3）按作物产量的比例将供水量分配给各用水单元。如用水单元14的粮食产量最大，按公式（1）计算出作物产量占总的粮食产量的比例为0.14，分配的供水为3.00万m3，由此计算出的用水定额为12.38m3/亩，大于了该时段的柑橘的充分灌溉定额10m3/亩，则用水单元14的净灌水定额选为10m3/亩，实际供水量为2.42，剩余水量为37.58万m3。按用水单元13的粮食产量占剩余用水单元粮食产量的比例依次计算后面13个用水单元的净灌水定额和实际供水量，计算结果见表2。按作物产量最大将供水量分配给各用水单元用水单元产量（t）比例分配水量（万m3）用水定额（m3/亩）充分灌溉定额（m3/亩）非充分灌溉定额（m3/亩）净灌水定额（m3/亩）实际供水量（万m3）剩余水量（万m3）1412600.143.0012.3810102.4237.581312320.163.2210.87882.3735.21129280.152.7212.19881.7833.42118400.162.7413.59881.6231.8177890.182.9111.525027276.8324.985787.80.212.7710.985027276.8218.164787.20.272.5610.155027276.8111.3567860.372.198.715027276.804.5524080.310.733.706440.783.769226.80.250.481.995330.733.04表2按作物产量最大将供水量分配给各用水单元（续）用水单元产量（t）比例分配水量（万m3）用水定额（m3/亩）充分灌溉定额（m3/亩）非充分灌溉定额（m3/亩）净灌水定额（m3/亩）实际供水量（万m3）剩余水量（万m3）8223.20.320.512.135330.722.3210205.20.440.532.405330.661.6611680.630.556.766460.321.343981.000.7014.796460.191.15由表2得出最后两个用水单元均为充分灌溉定额，且由供水量剩余，因此可以适当调整用水单元7、用水单元5、用水单元4的净灌水定额见表3，使得产量较大的用水单元尽可能供水量较大。调整后的用水单元的供水量和净灌水定额用水单元净灌水定额（m3/亩）实际供水量（万m3）剩余水量（万m3）14102.4237.581382.3735.211281.7833.421181.6231.817307.5924.225287.0717.154286.9410.216276.803.41240.782.63930.731.90830.721.181030.660.53140.320.20340.200.00按不同作物生育期就前不就后的顺序“错峰供水”，优先保障主要作物需水关键期供水，安排配水时间。由于5月是柑橘和水稻的需水关键期，优先满足用水单元14、4、5、6、7优先供水，然后按照用水单元的产量排序进行供水。（资料性）灌溉需水量计算作物需水量采用FAO推荐的“参考作物蒸发蒸腾量乘以作物系数法”计算ETci。ETci式中：ETci——第i时段的作物需水量，mm；ET0i——第i时段的参考作物蒸发蒸腾量，mm；Kci——第i时段的作物系数。参考作物蒸发蒸腾量。参考作物蒸发蒸腾量（ET0）是一种假想参照作物的冠层的腾发速率，假想作物的高度为0.12m，固定的叶面阻力为70s/m，反射率为0.23，非常类似于开阔、高度一致、生长旺盛、完全覆盖地面而不缺水的绿色草地的蒸发蒸腾量。联合国粮农组织（FAO56）于1998年推荐的Penman—Monteithh（P-M）公式是一种作为ET0的标准计算的综合法，该公式基于空气动力学和能量平衡原理计算出的参考作物蒸散量ET0的精确性和适用性较高。该模型全面地考虑了ET0的各种气象影响因子，不需要因地区气候差异而进行参数修正，其计算的ET0精度经过全球气象站的数据检验，具有普遍的适用性。ET0−PM式中：Rn——净辐射，MJ/（mm2.d）；G——土壤热通量，MJ/（m2.d）；γ——湿度计常数，kPa/K；C0——转换系数，取0.000939；T——平均气温，℃；U2——2m高度处风速，m/s；es——饱和水汽压，kPa；Δ——饱和水汽压-温度曲线斜率，kPa/K。EL[灌溉需水量计算时将灌区地块以斗渠将灌区分用水单元计算。对于灌溉用水单元t内任意地块k的农田净灌溉需水量Wk农田净为：Wk农田净式中：Wk农田净——地块k的农田净灌溉需水量，m3；ETc——作物需水量，mm。Pe——代表年有效降雨量，mm；Ak——地块k面积，m2。代表年有效降雨量附录C。灌溉用水单元t的净灌溉需水量W单元净为：Wt式中：Wt单元净——灌溉用水单元t的净灌溉需水量，m3；Wk农田净——地块k的农田净灌溉需水量，m3；K——灌溉单元t的地块总数。灌溉用水单元t对应干渠渠首处的灌溉需水量为：Wt干渠首式中：Wt干渠首——灌溉用水单元t对应干渠首部的灌溉需水量，m3；Wt单元净——灌溉用水单元t的净灌溉需水量，m3；η斗渠——斗渠的渠道水利用系数。η支渠——支渠的渠道水利用系数。η干渠——干渠的渠道水利用系数。将灌区内各灌溉用水单元t对应干渠首部的灌溉需水量Wt干渠首汇总可得灌区总需水量W灌区为：W灌区式中：W灌区——灌区总需水量，m3；Wt干渠首——灌溉用水单元t对应干渠首部的灌溉需水量，m3；T——灌区内灌溉用水单元总数。渠道水利用系数计算方法见附录D。（资料性）标准条件下作物系数和最大作物高度表B.1列出了XX省8个农业生态区主要作物不同生育阶段订正后的作物系数。表B.1XX省8个农业生态区主要作物不同生育阶段作物系数代表性站点各生育阶段Kc作物水稻油菜小麦玉米大豆马铃薯红薯棉花川XX山地干热河谷区Kcini0.440.800.590.650.990.460.78-Kcmid1.131.071.141.131.101.141.11-Kcend0.660.350.400.520.450.730.60-川西高原半湿润气候区Kcini0.711.000.770.791.000.570.83-Kcmid1.131.171.141.301.231.241.21-Kcend0.670.350.400.720.600.850.72-盆西高原盆地过渡湿润气候区Kcini0.991.131.061.001.001.030.95-Kcmid1.131.001.071.121.051.020.99-Kcend0.670.350.400.510.390.700.60-XXXX半湿润气候区Kcini1.001.101.051.001.051.020.99-Kcmid1.121.011.071.111.051.101.11-Kcend0.650.350.400.500.400.700.60-川中丘陵夏伏旱频发区Kcini0.971.021.070.940.861.050.980.97Kcmid1.121.011.071.111.051.091.091.10Kcend0.670.350.400.500.400.690.580.53川北半湿润山地丘陵过渡区Kcini1.011.091.071.011.011.001.01-Kcmid1.131.021.091.111.051.101.10-Kcend0.660.350.400.480.410.700.58-川南中低山丘陵湿润气候区Kcini1.041.101.091.020.981.071.02-Kcmid1.080.991.051.101.031.081.09-Kcend0.630.350.400.490.380.680.73-川XX盆周湿润山区Kcini0.980.981.080.950.881.010.97-Kcmid1.121.011.071.111.051.091.09-Kcend0.670.350.400.500.400.690.58-（资料性）代表年有效降雨量计算方法灌溉设计保证率可采用经验频率法按下式计算，计算系列年数不应少于30年：p=m式中：p——灌溉设计保证率，%；m——按设计灌溉用水量供水的年数；n——计算总年数。代表年指在灌溉工程规划设计时选择一个接近灌溉设计保证率确定的来水量和用水量年份作为确定灌溉用水量的设计依据。代表年降雨量根据灌区的灌溉设计保证率，选择长系列年中经验频率相近的年份的降水量。代表年有效降雨量Pe采用美国农业部土壤保持局推荐的方法计算：Pe式中：Pe——有效降雨量，mm；P——代表年实际降雨量，mm。（资料性）渠道水利用系数计算方法渠道水有效利用系数按GB50288进行计算。当地或条件类似的地区的渠道净、毛流量有实测资料时，应按下式计算：η渠道式中：η渠道Q净——渠道净流量，m3/s；Q毛——渠道毛流量，m3/s。无实测资料地区，可按下式计算:η渠道式中：σ——单位单位长度的水量损失率，%/km；L——渠道长度，m；渠道单位长度的水量损失率可取自实测资料。缺乏实测资料时，可按下式方法计算；（1）土渠深水不受地下水拖顶的条件下，可按下式计算：σ=K/Q式中：K——土壤透水性系数，可从表D.1查得；m——土壤透水性系数，可从表D.1查得。表D.1土壤透水性参数渠床土质透水性Am粘土弱0.70.3重壤土中弱1.30.35中壤土中1.90.4轻壤土中强2.650.45沙壤土强3.40.5（2）土渠受到地下水拖顶的条件下，可按下式修正：σ'式中：σ'ϵ'表D.2土渠渗水损失修正系数渠道径流量（m3/s）地下水埋深（m）＜3357.51015202510.630.79————————————30.500.630.82——————————100.410.500.650.790.91——————200.360.450.570.710.82——————表D.2土渠渗水损失修正系数（续）渠道径流量（m3/s）地下水埋深（m）＜3357.510152025300.350.420.540.660.770.94————500.320.370.490.600.690.840.97——1000.280.330.420.520.580.730.840.94（3）衬砌渠道可按下式修正：σ0=ϵ式中：σ0ϵ0表D.3全断面衬砌渠道渗水损失修正系数防渗措施衬砌渠道渗水损失修正系数渠槽翻松夯实（厚度大于0.5m）0.30~0.20渠槽原土夯实（影响深度不小于0.4m）0.70~0.50灰土夯实（或三合土夯实）0.15~0.10混凝土护面0.15~0.05黏土护面0.40~0.20浆砌石护面0.20~0.10沥青材料护面0.10~0.05塑料薄膜0.10~0.05（资料性）XX省主要粮经作物非充分灌溉制度表E.1~E.5列出了XX省主要粮经作物非充分灌溉制度。表E.1XX省玉米非充分灌溉制度单位：m3/亩典型水文年生育期播种-拔节拔节-抽雄抽雄-灌浆灌浆-收获灌溉定额4月上旬