DB51-T 3152-2023 灌区精量配水计划技术规程

ICS93.160CCSP57DB51DB51/T3152—2023ⅠDB51/T3152—2023前言 2规范性引用文件 3术语和定义 4灌区供用水数据调查 25灌区供需水分析 26灌区年度配水计划 27灌区精量灌溉配水计划 23 25 28本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由四川省水利厅提出、归口并解释。本文件起草单位：四川大学、四川省水利科学研究院、四川思润智慧农业科技有限公司、成都科润源智慧农业科技有限公司。本文件主要起草人：崔宁博、赵璐、侯艳、宋培、张帆、邢立文、朱彬、姜守政、李仁笑、谢颖、刘双美、罗茂盛、杨中凤、麻泽龙、郑顺生、陈飞、陈曦、张艺璇、吴宗俊、刘泉杉、李润童。DB51/T3152—2023灌区精量配水计划技术规程本文件规定了灌区精量配水计划的术语、定义及相关技术要求等。本文件适用于四川省以灌溉为主，并综合考虑生活、生产、生态用水需求的大型灌区精量配水计划编制，中、小型灌区可参照执行。2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。GB3838-2002地表水环境质量标准GB/T14848-2017地下水质量标准GB50282城市给水工程规划规范GB50288灌溉与排水工程设计标准SL310村镇供水工程技术规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1根据灌区用水管理实际情况，为便于灌区供需水量调查、水量优化配置等用水管理，以支、斗、农渠系或县、乡、村行政区域划分的相对独立的单元。3.2根据灌区灌溉、生活、工业和生态用水需求，在确保灌区配水总量不超过灌区用水控制总量的情况下，结合灌区可供水资源量及灌区渠系状况，编制的灌区逐时段（旬、月等）水源取水量和向各级渠道或灌区各用水计算单元的配水量。3.3当灌区灌溉供水量不足的情况下，依据灌区作物的种植结构、需水规律及非充分灌溉制度，优先保障作物需水关键期供水，以灌区经济效益最大化为目标，采用数学模型对灌区有限灌溉水量在灌区各用水计算单元间进行优化配置，在得到灌区各用水计算单元灌溉配水量基础上，编制的灌区逐时段（旬、月等）向各灌区用水计算单元的配水方案。4灌区供用水数据调查4.1灌区供用水数据包括灌区的基础数据、供水数据和用水数据，数据应按本文件附录A分类搜集调4.2灌区基础数据包括灌区气象、土壤和作物等数据。有灌溉试验资料的地区还应调查灌溉试验数据，无灌溉试验资料的地区应调查自然地理条件类似的邻近区域的灌溉试验成果。4.3灌区供水数据是指灌区水源历年来水数据和实际配水数据，包括灌区骨干水源和灌区内各类蓄水、引水、提水、调水及临时供水工程供水量及过程。对于有再生水和非常规水利用的区域，还应包括再生水工程和非常规水工程供水量及过程。4.4灌区用水数据是指灌区历年实际用水数据，包括灌溉用水、生活用水、工业用水和生态用水。灌区灌溉用水应按照灌区各用水计算单元调查确定。5灌区供需水分析5.1灌区供水分析5.1.1灌区供水分析应在综合考虑河道生态基流、工程建设和管理的基础上，依据灌区来水预测，计算灌区水源不同时段可供给的水量（不包括回归水的重复利用并利用雨洪期多余水量引洪补蓄，增加库、塘、堰的可供水量。灌区可供水量应符合用水总量控制要求。5.1.2灌区来水预测。宜选用综合分析统计学法、水文要素相关法及时间序列法等适宜方法，短期来水可根据气象预报预测。5.1.3生态流量。河道内生态流量应符合已批复的生态供水量。5.1.4供水过程。灌区供水应根据灌区供水任务，提出设计保证率下的年度可供水量及供水时段。5.1.5灌区水质。灌区水源水质应满足GB3838第4.1条Ⅲ类地表水水质标准和GB/T14848第4.2条Ⅲ类地下水水质标准。5.2灌区需水分析5.2.1灌区需水分析应在综合考虑灌区经济社会发展现状及水土资源情况基础上，根据灌溉用水并统筹兼顾生活、生产、生态等多目标用水需求，按设计供水保证率进行年度需水预测。灌区需水分析结果应符合所在行政区用水总量控制目标要求。5.2.2灌区灌溉需水量应依据作物灌溉定额确定。作物灌溉定额宜通过灌区已有或邻近灌区的灌溉试验资料确定，无灌溉试验资料地区可按照《四川省用水定额》或灌区经验灌溉制度确定。在灌溉供水量不足的时段应采用非充分灌溉定额，四川省部分区域主要粮经作物灌溉制度（充分灌溉制度、非充分灌溉制度）见附录E。5.2.3灌区生活、工业和生态需水量应依据主管部门批复的水量确定。5.3灌区供需水平衡分析5.3.1在灌区供水和需水分析的基础上，进行不同时段不同需水类别的水量供需平衡计算，为灌区年度配水计划编制提供支撑。5.3.2应优先保证生活用水，确保生态基本需水，保障粮食生产合理需水，优化配置各类用水。5.3.3资源性和工程性缺水地区，应按照灌区用水计算单元确定供需水过程。6灌区年度配水计划DB51/T3152—20236.1灌区年度配水计划编制原则6.1.1科学规划，节水为重，优先使用当地水源。6.1.2优先保障作物需水关键期和临界期用水需求。6.1.3统筹配置，高效利用，分级配水。6.2灌区年度配水计划编制6.2.1年度配水计划应依据灌区供用水调查数据、灌区供需水平衡分析结果，在上一年度年末编制。6.2.2在灌溉配水量与配水时段确定的基础上，按灌区各用水计算单元分时段累加生活、工业、生态配水量，形成灌区年度配水计划，参见附录F。6.2.3灌溉配水应依据5.2.2计算结果确定；生活、工业配水应根据供水企业上报的取水计划确定；生态配水应根据主管部门批复的生态流量确定。6.2.4灌区用水管理单位应按批复的年度配水计划，将水量分配到各灌区用水计算单元或用水户。6.2.5在新建或实施现代化改造的灌区及灌区灌溉供水量不足的情况下，应在灌区年度配水计划制定的同时，制定灌区逐时段（旬、月等）的精量灌溉配水计划。7灌区精量灌溉配水计划7.1灌区精量灌溉配水计算方法7.1.1灌区各用水计算单元单位面积经济效益确定。假定充分灌溉条件下第i个用水计算单元的作物经济产量为Yi，平均市场单价为Pi，在充分保证作物需水条件下各用水计算单元单位面积经济效益Bi达到最大，灌区各用水计算单元单位面积经济效益应按下式计算：Ai—第i个用水计算单元的灌溉面积，亩。Yi—第i个用水计算单元的作物经济产量，kg。Pi—平均市场单价，元/kg。Bi—用水计算单元的单位面积经济效益，元/亩。7.1.2灌区用水计算单元配水优先度排序。将灌区各用水计算单元按单位面积经济效益从大到小进行7.1.3灌区灌溉总需水量确定。灌区第j时段灌溉总需水量Dj可分为非充分灌溉总需水量Dj非和充分灌溉总需水量Dj充，分别对应非充分灌溉定额mj非和充分灌溉定额mj充，四川省部分区域主要粮经作物灌溉制度宜参考附录E。灌区非充分灌溉总需水量（Dj非）应按下式计算：Dj非—第j时段灌区非充分灌溉总需水量，m3；ij非—第j时段第i个用水计算单元的作物非充分灌水定额，m3/亩；ηi—第i个用水计算单元的灌溉水利用系数。灌区充分灌溉总需水量（Dj充）应按下式计算：j充—第j时段灌区充分灌溉总需水量，m3；ij充—第j时段第i个用水计算单元的充分灌水定额，m3/亩。7.1.4灌区同一用水计算单元内有不同作物的，灌区灌溉总需水量应按不同作物进行累加计算。7.1.5灌区精量灌溉配水情景划分。对比第j时段灌区灌溉总可供水量Wj与灌溉总需水量Dj之间的关系，划分为以下情景：情景A：灌溉总可供水量Wj大于等于充分灌溉总需水量Dj充，Wj≥Dj充；情景B：灌溉总可供水量Wj小于充分灌溉总需水量Dj充，且大于等于非充分灌溉总需水量Dj非，Dj充>Wj≥Dj非；情景C：灌溉总可供水量Wj小于非充分灌溉总需水量Dj非，Dj非＞Wj。7.1.6当灌区第j时段灌溉总供需水量满足情景A时，灌区各用水计算单元均可使用充分灌溉，并采用充分灌溉条件下的灌溉需水量进行精量配水。7.1.7当灌区第j时段灌溉总供需水量满足情景B时，首先满足各用水计算单元的非充分灌溉需水量。剩余水量再根据不同用水计算单元单位面积经济效益由大到小的顺序分配灌溉水量，并保证灌区每个用水计算单元累计配水量不超过充分灌溉条件下的灌溉需水量。灌区各用水计算单元净灌水定额具体计算过程参见表1。表1情景B下灌区用水计算单元净灌水定额ijij1············k············n7.1.8当灌区第j时段灌溉总供需水量满足情景C时，应按灌区用水计算单元排序依次满足排序靠前用水计算单元的非充分灌溉定额，当无剩余水量时则停止分配。7.2灌区精量灌溉配水方案确定7.2.1根据确定的第j时段灌区各用水计算单元的净灌水定额和灌溉面积，计算各用水计算单元第j时段的灌溉配水量。Mij—第i个用水计算单元第j时段的灌溉配水量，m3；DB51/T3152—2023ij—第i个用水计算单元第j时段的净灌水定额，m3/亩。7.2.2在确定灌区各用水计算单元逐时段（旬、月等）的配水量后，按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。7.2.3在执行过程中可根据实际供水量在各用水计算单元分配情况灵活应用，根据灌区实际用水情况逐时段（旬、月等）制定精量灌溉配水计划。7.2.4以四川省某灌区为例进行灌区精量灌溉配水计划制定，过程详见附录G。（资料性）灌区数据调查表A.1表A.1列出了灌区数据调查的分类明细。表A.1灌区数据调查表1℃m%DB51/T3152—2023续表A.1灌区数据调查表1ttttt233333333333续表A.1灌区数据调查表3333333333DB51/T3152—2023（资料性）灌溉需水量计算B.1充分灌溉条件下的作物需水量ETci宜采用FAO推荐的“参考作物蒸发蒸腾量乘以作物系数法”应按公式（B-1）计算。ETci=ET0i×Kci（B-1）ETci—第i时段充分灌溉条件下的作物需水量，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，具体参见附录C。B.2非充分灌溉条件下的作物需水量ETai宜采用FAO推荐的“充分灌溉条件下的作物需水量和土壤水分胁迫系数的乘积”应按公式（B-2）计算。ETai=ET0i×Kci×KsiETai—第i时段非充分灌溉条件下的作物需水量，mm；Kci—第i时段作物系数；Ksi—第i时段土壤水分胁迫系数。B.3土壤水分胁迫系数。土壤水分含量低于关键值时，作物蒸发蒸腾量受到土壤水分含量限制，作物实际需水量开始减小。土壤水分胁迫系数Ks应按下式计算。TAW=(θfc−θwp)Zrρ=ρ0+0.045−ET)（B-5）Ks—水分胁迫系数；TAW—根系层总有效水量，mm；RAW—根系层易吸收的有效水量，mm；Dr—根系层土蒸发耗水量的累积深度，mm；Zr—最大根系有效深度，mm。ρ—水分胁迫发生前根区土壤消耗水量占总有效水量的比例。ρ值随作物种类、作物蒸发蒸腾量ET的大小变化。表B.1列出了四川省主要粮经作物的最大根系有效深度和在ET=5mm/day时的土壤水分消耗比B.4参考作物蒸发蒸腾量。参考作物蒸发蒸腾量（ET0）是一种假想参照作物的蒸发蒸腾量，假想作物的高度为0.12m，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（FAO）于1998年推荐的基于空气动力计算。T—平均气温，℃;u2—2m高度处风速，m/s；es—饱和水汽压，kPa；ea—实际水汽压，kPa；Δ—饱和水汽压-温度曲线斜率，kPa/K。表B.1四川省主要粮经作物的最大根系有效深度和土壤水消耗比率推荐值（ET=5mm/day）土壤水消耗比率推荐值(ρ0）B.5灌溉需水量计算时将灌区地块以最末级渠系将灌区分用水计算单元计算。对于灌区用水计算单元t内任意地块k的农田净灌溉需水量Wk农田净按公式（B-7）计算。Wk农田净=ET×Ak.....................Wk农田净—地块k的农田净灌溉需水量，m3；ET—作物实际需水量，mm；Ak—地块k面积，m2。B.6灌区用水计算单元t的净灌溉需水量W单元净按公式（B-8）计算。Wt=∑Wk农田净.....................Wt单元净—灌区用水计算单元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。灌区用水计算单元t对应干渠渠首处的灌溉需水量按公式（B-9）计算。Wt干渠首=Wt单元净/ηt.....................DB51/T3152—2023Wt干渠首—灌区用水计算单元t对应干渠首部的灌溉需水量，m3；Wt单元净—灌区用水计算单元t的净灌溉需水量，m3；ηt—灌区用水计算单元t的灌溉水利用系数。ηt=η毛渠η农渠η斗渠η支渠η干渠η田..................η毛渠—毛渠的渠道水利用系数；η农渠—农渠的渠道水利用系数；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，各级渠道的渠道水利用系数见附录D；η田—灌区用水计算单元的田间水利用系数。将灌区内各用水计算单元t对应干渠首部的灌溉需水量Wt干渠首累加可得灌区总需水量W灌区。W灌区=∑干渠首.....................（B-11）W灌区—灌区总需水量，m3；Wt干渠首—灌区用水计算单元t对应干渠首部的灌溉需水量，m3；T—灌区内用水计算单元总数。（资料性）四川省主要作物的作物系数C.1表C.1和C.2列出了四川省8个农业生态区分区及主要作物不同生育阶段订正后的作物系数。表C.1四川省8个农业生态区主要作物不同生育阶段作物系数c------气候区(Ⅲ)---------------DB51/T3152—2023表C.2四川省8个农业生态区分区表川西南山地干热河谷区(Ⅰ)374川西高原半湿润气候区(Ⅱ)12盆西高原盆地过渡湿润气候区(Ⅲ)51921成都平原半湿润气候区(Ⅳ)4631续表C.2四川省8个农业生态区分区表623541142211371DB51/T3152—2023续表C.2四川省8个农业生态区分区表川南中低山丘陵湿润气候区(Ⅶ)8941川东北盆周湿润山区(Ⅷ)541（资料性）渠道水利用系数计算方法D.1渠道水有效利用系数按GB50288进行计算。D.2当地或条件类似的地区的渠道净流量、毛流量有实测资料时，应按下式计算：η渠道=Q净/Q毛.....................（D-1）η渠道—渠道水利用系数；D.3无实测资料地区，可按下式计算:η渠道=1/(1+σL).....................（D-2）L—渠道长度，m；D.4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，可按公式（D-3）计算。（1）土渠渗水不受地下水顶拖的条件下，可按下式计算：K—土壤透水性系数，查表D.1；m—土壤透水性系数，查表D.1。表D.1土壤透水性参数Km1.30（2）土渠渗水受到地下水顶拖的条件下，可按下式修正：σ'—受地下水顶拖的单位长度渠道的渗水损失率，%/km；ϵ'—受地下水顶拖的渗水损失修正系数，可从表D.2查得。DB51/T3152—2023表D.2土渠渗水损失修正系数3351015251————————————3——————————10——————0.71——————30——————（3）衬砌渠道可按下式修正：σ0=ϵ0σσ0—单位长度衬砌渠道渗水损失率，%/km；E0—衬砌渠道的渗水损失修正系数，可从表D.3查得。表D.3全断面衬砌渠道渗水损失修正系数0.15~0.10D.5灌溉水利用系数按公式（D-6）计算。η—灌溉水利用系数；ηi—第i级渠道的渠道水利用系数;n—灌区渠道等级数量。（资料性）四川省主要粮经作物非充分灌溉制度及充分灌溉制度E.1表E.1~E.8列出了四川省主要粮经作物非充分灌溉制度和充分灌溉制度。表E.1四川省春玉米非充分灌溉制度单位：m3/亩1135351111表E.2四川省春玉米充分灌溉制度单位：m3/亩3030111111DB51/T3152—2023表E.3四川省冬小麦非充分灌溉制度单位：m3/亩~~11月下旬~12月上旬~~~~~~~~~25251125251121525251113表E.4四川省冬小麦充分灌溉制度单位：m3/亩~~11月下旬~12月上旬~~~~~~~~~303011301121530751113表E.5四川省猕猴桃非充分灌溉制度单位：m3/亩7月~10月11112123表E.6四川省猕猴桃充分灌溉制度单位：m3/亩7月~10月12.015.011212.015.0111312.015.01124DB51/T3152—2023表E.7四川省柑橘非充分灌溉制度单位：m3/亩~~~~~~~11月上旬~6611月和12月上、中、53.97711月和12月上、中、61.68811月和12月上、中、表E.8四川省柑橘充分灌溉制度单位：m3/亩~~~~~~~11月上旬~12.88811月和12月上、中、12.8115.29911、12、1月上、中、217.0134.21191111、12、1月上、中、表E.9四川省水稻非充分灌溉制度单位：m3/亩22.561.5111211727.321.5261.61112111831.5337.311121129表E.10四川省水稻充分灌溉制度单位：m3/亩33.7535.11112112921372.251122212117572112221211DB51/T3152—2023（资料性）灌区年度配水计划表F.1灌区年度配水计划表格式宜参考表F.1。表F.1灌区年度配水计划表1月2月3月11月12月合计上旬下旬上旬下旬上旬下旬·········上旬下旬上旬下旬渠首来水量多年平均来水量上年度来水量预计本年度来水量调入水量（如有）调出水量（如有）计划需水量下泄生态水量生活用水工业用水生态环境用水农业用水XX干渠XX支渠其中：XX斗渠…合计供需水平衡注：1、表格项目根据灌区实际增减；2、农业用水按渠系布置编制，原则上应覆盖各交接水断面和主要的交接水口。F.2灌区精量灌溉配水计划表格式宜参考表F.2。表F.2灌区精量灌溉配水计划表1月2月3月11月12月上旬下旬上旬下旬上旬下旬上旬下旬·········上旬下旬上旬下旬渠首干渠1支渠1-1斗渠1农渠1农渠2…斗渠2农渠1…支渠1-X斗渠X农渠1……干渠2支渠2-X斗渠1农渠1…DB51/T3152—2023四川省某灌区精量灌溉配水计划制定实例G.1以四川省某灌区为例，进行灌区精量灌溉配水计划制定。G.2灌区基础资料收集。该灌区的灌溉面积为1.89万亩，4条干渠分别控制灌区4个用水计算单元，主要种植小麦、柑橘和水稻三种作物，用水单元1、2、3、4的灌溉水利用系数分别为0.60、0.62、0.63和0.58。各用水计算单元的主要种植作物和灌溉面积见表G.1。表G.1灌区各用水计算单元作物种植情况1月干渠111月12月干渠1G.3灌区灌溉总需水量计算。根据附录E的作物的充分、非充分灌溉制度以及灌区各用水计算单元的灌溉水利用系数，按公式（3）、（4）计算灌区各用水计算单元逐旬的充分灌溉总需水量和非充分灌溉总需水量，计算结果见表G.2和G.3。表G.2灌区各用水计算单元逐旬充分灌溉总需水量单位：m31月干渠127733277332773300000516135161351613000000000000761900000051724011月12月干渠1002773327733277332773327733277330516135161351613516135161305523810000000517240表G.3灌区各用水计算单元逐旬非充分灌溉需水量单位：m31月干渠100000031048310480000000000000013276132760000043103011月12月干渠100012419310483104831048310483104800000000431030132761327613276132761