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关键词 灌溉用水基准定额;调节系数;灌溉用水定额;灌溉需水量;灌溉水利用系数
中图分类号 S274.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2013)14-0202-01
在计算农田灌溉需水量时通常采用定额法计算,即确定某作物灌溉用水基准定额及灌溉方式所产生的调节系数,计算不同保证率下的灌溉用水定额,再与种植面积相乘进而求得灌溉需水量。值得一提的是灌溉用水定额的计算需要注意如下问题:一是灌溉分区及灌溉方式的确定;二是种植作物、保证率和土壤性质的确定;三是以上2点确定灌溉用水基准定额及调节系数。
灌溉需水量采用定额法计算时还应注意作物的种植结构及复种指数。特别指出定额法求得灌溉需水量为净灌溉需水量,一般根据实际需要的是毛灌溉需水量,因此还应再考虑灌溉水利用系数的问题。下面以实际例子来计算灌溉需水量。分析区种植作物为玉米,种植面积为92.998 8 hm2,耕作制度为一年一熟。
1 灌溉用水定额
1.1 灌溉分区及灌溉方式
根据《河北省用水定额第1部分:农业用水(DB13/T1161.1 —2009)》[1]中的表1河北省灌溉用水定额编制分区表,分析区所处分区名称为冀西北山间盆地(分区编号Ⅱ)。
根据《灌溉与排水工程设计规范(GB50288—99)》[2]和《节水灌溉工程技术规范(GB/T50363-2006)》[3],分析区内采用“机井+水泵提水”的方式灌溉,区内布井均匀,地埋管连接喷灌设备进行灌溉,地埋管道只设置干管一级管道。
1.2 灌溉用水基准定额
根据灌溉分区、种植作物、保证率和土壤性质来确定灌溉用水基准定额。分区内种植作物全部为玉米,保证率为50%、75%,土壤性质为壤土,按以上条件参考河北省用水定额确定不同保证率下分析区灌溉用水基准定额为:P=50%为90 m3/667 m2,P=75%为135 m3/667 m2。
1.3 调节系数
根据灌溉分区及灌溉方式确定分析区调节系数。分析区取水水源为地下水,灌溉规模大于13.33 hm2,采用喷灌方式灌溉,参考河北省用水定额表2农业灌溉用水基准定额调节系数,确定分析区规模调节系数1.10、工程形式调节系数0.50、水源调节系数1.00。
1.4 灌溉用水定额
灌溉用水基准定额和调节系数的乘积即为灌溉用水定额。根据以上数据计算,不同保证率下的灌溉用水定额为:P=50%为49.5 m3/667 m2,P=75%为74.25 m3/667 m2。
2 灌溉水利用系数
分析区灌溉水利用系数计算公式如下:η=ηs×ηf
式中,η—灌溉水利用系数,ηs—渠系(管道)水利用系数,ηf—田间水利用系数,ηf=0.90。分析区采用打井管灌式灌溉,管道水利用系数取0.98,由此计算得灌溉水利用系数为0.882。
3 灌溉需水量
3.1 净灌溉需水量
净灌溉需水量是不包括损失的灌溉需水量,指完全用于作物的水量,采用定额法计算,公式如下:Wj=AM
式中,Wj—净灌溉需水量(万m3),A—灌溉面积,为92.998 8 hm2,M—灌溉用水定额(m3/667 m2)。经计算分析区不同保证率下的净灌溉需水量为:P=50%为6.91万m3,P=75%为10.36万m3。
3.2 毛灌溉需水量
毛灌溉需水量是包含损失在内的灌溉需水量,即除作物吸收的水量,还包括输水过程和灌入田间的损失水量,采用下式计算:W=Wj/η
式中,W—毛灌溉需水量(万m3)。通过上式计算分析区不同保证率下的毛灌溉需水量为:P=50%为7.83万m3,P=75%为11.75万m3。
4 结论与讨论
灌溉需水量由三方面因素决定,即灌溉用水定额、灌溉面积和灌溉水利用系数,其中关键的是确定灌溉用水定额。灌溉用水定额由2个因素决定,即灌溉用水基准定额和调节系数。灌溉用水基准定额一般都采用既定标准里的数值,也是适合这一地区的经验值,决定因素为作物种类、保证率和土壤质地。调节系数的决定因素有水源类型、灌溉形式和灌区规模。定额法计算灌溉需水量方法简单,但通过上述分析灌溉需水量各个因素及其因素的因素,总结定额法计算灌溉需水量所要考虑的影响因素包含水源类型、灌溉形式、灌区规模、作物种类、土壤质地、保证率、灌溉面积、种植结构、复种指数和灌溉水利用系数等。这些影响因素在定额法计算灌溉需水量时应当首先考虑清楚,通过各影响因素的确定才能得到灌溉需水量正确的计算结果。
5 参考文献
[1] DB13/T 1161-2009 河北省用水定额[S].北京:中国标准出版社,2009.
关键词 干旱区农业;灌溉用水;定额分析
中图分类号 S274.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2013)22-0198-02
1 研究背景
目前,新疆地方系统农业用水占用水总量的95%,农业灌溉用水是最大的用水户。随着灌区工业化、城市化进程的加快,生活用水和工业用水的比例急剧增加,用水矛盾必将日益突出。为推进农业灌溉用水的节约与水资源的可持续利用,近年来,新疆灌区大力实施农业高效节水技术的推广应用,逐步改善和调整农业产业结构,通过节水灌溉、调整种植结构等措施,有效缓解了日益突出的用水矛盾问题,取得了明显的经济、社会和生态效益[1-2]。然而,在取得一定成效的同时,灌区农业灌溉用水方面仍存在一些问题,与实行最严格的水资源“三条红线”管理要求不相适应,主要表现在以下方面。
(1)多年来,大力推行农业节水灌溉技术,灌区广大用水户的节水灌溉和水资源节约意识有了一定程度的提高,但是从灌区实际情况来看,水资源管理使用过程中随意性问题普遍存在,由于缺乏合理和规范的农业灌溉用水定额指标或标准依据,许多水利设计单位,在进行灌溉工程规划设计过程中,涉及农业灌溉定额技术指标问题,确实存在主观数据或凭经验感觉的问题;在灌区灌溉用水管理中,确实存在“大水大用,来多少水用多少”的普遍现象,甚至一些灌区用水户,仍然认为水是“取之不尽,用之不竭”的,不用白不用的思想比较严重。
(2)近年来,新疆灌区成立了农民用水合作组织,并由该组织实施灌区灌溉用水管理,但是,通过成立农业用水协会方式,鼓励公众广泛参与水权、水量、水价分配、管理和监督,在灌区灌溉用水管理中,开展成效还不尽人意。
(3)建立完善“总量控制,定额管理”的用水管理制度,确定各用水户的实际灌溉面积,复核农业灌区用水量指标;建立以各级行政区划和主要流域为单元的区域引水总量控制定额指标体系;建立责任考核机制,制定以行政主要领导为第一责任人的分级负责制度,逐级分解落实水量控制指标,明确考核、奖罚措施,确保总量控制落到实处[3]。要做到上述4个方面的灌区灌溉用水管理运行机制,其中最为核心的技术问题是必须研究和制订一套适合于灌区用水管理的灌溉用水定额技术指标。然而,多年来新疆灌区科学合理、符合实际、指导灌区的灌溉用水定额管理指标存在缺失问题。
(4)多数水库、水利骨干供水工程具有较好的用水计量装置,但广大灌区灌溉用水计量设施条件较差,灌溉用水调配具有较大的任意性和盲目性[4]。目前仍有一些灌区还无法进行计量定额灌溉用水,农业用水仍按面积收费,由此在灌溉用水管理上,还难以真正调动农业用水户节约用水的积极性。
典型干旱内陆灌溉农业实践表明,水资源有效利用及优化配置、水利工程综合效益、农业用水承载与节水潜力、灌溉规划与水生态建设等问题,都与农业用水定额、灌溉水利用效率、用水总量和定额管理四大关键技术指标密切相关。然而,多年来新疆灌区对这些技术现状还不够清楚,有些甚至处于空白状态。因此,研究灌区农业灌溉用水定额指标技术非常必要。
2 试验数据与方法
开展灌溉工程数量、灌溉用水、农业气象、渠系水利用测定、灌溉参数、农业经济等基本资料的收集整编;实施各级渠道水利用系数、灌区灌溉定额的测验分析;进行灌溉用水定额与作物品种、所在地区水文气象、土壤质地、灌溉模式、栽培方式等相关调研,为技术分析提供必要的基础资料。
3 灌溉用水定额分析
3.1 综合田间灌溉定额
全疆综合田间灌溉定额常规灌溉、膜上灌、喷灌和微灌4种灌溉模式,在平水年(P=50%)和偏枯年(P=75%)情况下,分别为:5 280、4 485、3 960、3 690 m3/hm2和5 805、4 935、4 350、4 065 m3/hm2。从分片灌区看,北疆灌区平水年(P=50%)为4 725、4 005、3 540、3 300 m3/hm2,偏枯年(P=75%)为5 190、4 410、3 900、3 630 m3/hm2;东疆灌区平水年(P=50%)为6 540、5 565、4 905、4 575 m3/hm2,偏枯年(P=75%)为7 185、6 120、5 400、5 040 m3/hm2;南疆灌区平水年(P=50%)为5 565、4 725、4 170、3 885 m3/hm2,偏枯年(P=75%)为6 120、5 190、4 590、4 275 m3/hm2。分析结果表现出北疆低、东疆高、南疆高于北疆低于东疆的变化特点,与灌区农业气象、土壤水分、作物需水要求相吻合。
3.2 综合毛灌溉定额
灌区综合毛灌溉定额是农业灌溉用水量控制计算分析的一个重要技术指标。基于灌区灌溉水利用系数测验分析值,由此作为技术参数,根据灌区综合田间灌溉定额,可得出2000―2011年灌区平水年(P=50%)、枯水年(P=75%)2种灌溉保证率条件下的综合毛灌溉用水定额。
由以上分析方法得出:平水年(P=50%)灌溉保证率条件下,全疆综合毛灌溉用水定额由2000年的12 450 m3/hm2,下降至2011年的9 075 m3/hm2;偏枯年(P=75%)灌溉保证率条件下,全疆综合毛灌溉用水定额由2000年的13 695 m3/hm2,下降至2011年的9 990 m3/hm2。总体上毛灌溉定额下降27%左右。
2000―2011年,全疆综合毛灌溉用水定额,呈现明显的下降趋势,且各灌区均具有相同的基本态势,分析结果与多年尤其是近年来灌区大力推广农业高效节水灌溉技术,以及发展灌溉渠道防渗节水工程等措施完全吻合。反映了灌区灌溉工程和灌溉用水的实际情况。
4 参考文献
[1] 王宏.农业灌溉用水定额分析[J].现代农业科技,2011(5):253.
[2] 鹿强,周和平.干旱区农业灌溉用水定额研究[J].中国水利,2011(21):45-46.
【关键词】改良Hardinge;髋关节置换术;临床体会
人工髋关节置换术为临床髋关节疾病常采用的外科理想治疗术式方法。既往多采用髋关节后外侧入路,如:改良Gibson、Morre等,因其破坏了髋关节后方的稳定性,限制了早期功能锻炼。自2002年2月~2007年6月,笔者采用改良Hardinge入路行人工髋关节置换术34例,临床疗效满意,报告如下:
1 临床资料
1.1 一般资料:本组34例,40髋。其中男13例,17髋;女21例,23髋。年龄59~86岁,平均72.5岁。全髋置换术(THA)21例,27髋;双侧股骨头置换术(BFHR)13例,13髋。双侧股骨头坏死并骨性关节炎4例,双侧成人髋臼发育不良2例,股骨颈骨折26例,股骨粗隆间粉碎性骨折2例。
1.2 手术方法:以双侧全髋关节一期置换为例。术前积极处理内科合并症,完善术前准备工作。手术在全麻或连续硬膜外麻醉下进行。取其平卧位,先行手术侧患髋下垫一薄枕。严格消毒,铺无菌巾单。体表确定大转子顶点,向转子下做一与股骨纵轴相平行的直切口,长约12cm,向转子上4cm做切口直线延长。沿切口方向切开并牵开臀大肌及阔筋膜张肌,即可见臀中肌及股外侧肌,确定臀中肌前缘。在股骨大转子上4cm的臀中肌中前1/3处,用长弯血管钳钝性分离。电刀向远端及腹侧切开附着于大转子上的腱性部分,并继续向远侧于股外侧肌的前缘纵形切开松解。中途电凝旋股外侧动脉横行分支,显露股骨近端。准确放置Hohman牵开器,进入关节囊外的无血管疏松区。此时钝性剥离即可显露前方关节囊,沿股骨颈纵行切开髂股韧带及关节囊,内收、上旋下肢,将股骨头从前方脱出。置患肢于屈膝位[1],大腿充分内收、外旋位,即可满意的暴露髋臼及股骨近端。按标准的人工髋关节置换技术规范操作,安装人工关节假体。复位后冲洗术野,置橡皮管引流,尽可能缝合关节囊。将臀中肌及股外侧腱性部分用7号线坚强、紧密缝合。依法行对侧手术操作。
1.3 术后处理:术后患肢保持轻度外展中立位,抬高患肢。24~48h后酌情拔除引流管,常规使用抗生素1w,不使用止血剂。术后第1天坐起进行股四头肌静止性等长收缩等锻炼,拔除引流管后即可行CPM机功能辅助运动。依假体稳定情况制定下地计划。
2 结果
本组病例切口均一期愈合,全部获得随访,随访时间3月~1年。患者臀中肌肌力均≥Ⅳ级,并有阔筋膜张肌收缩。改良Trendenlenburg试验(Ⅰ~Ⅱ)阳性2例,无脱位、骨折、神经、血管损伤、异位骨化等并发症。Harris评分平均(90±3.1)分。
3 讨论
本组病例采用改良Hardinge入路行人工髋关节置换术,有诸多优点:①该入路不损伤臀上神经,解剖过程简单,层次清晰,不经过重要的血管神经区,出血少,缩短了手术时间;②创伤小,暴露充分,对髋臼唇硬化及骨赘生物处理方便。对植入假体的方向有足够估计,利于假体定位、固定[2],易于控制下肢长度,术后外展肌功能恢复快;③复位后缝合前方关节囊,因此处有较强的髂股韧带,能有效防止髋关节前脱位;④早期不负重活动关节,可有效防止关节内被纤维组织包裹,而有效地发挥关节内的持久活动,积极预防了损伤性骨化;⑤因髋关节前、后方稳定,术后无需行下肢牵引,脱位几率很小,为早期功能锻炼创造了条件,康复快;⑥因切口远离会,术后护理方便,减少了感染几率。
【参考文献】
[1] 孙俊英,唐天驷等.经改良Hardinge手术入路行全髋置换术.中华骨科杂志,1994,14(9):553.
网络出
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基金项目:“十一五”国家科技支撑计划课题(2006BAD11B09-2)
作者简介:武 剑(1983-),男,河北枣强人,工程师,主要从事水利水电工程方面研究。 E-mail:
摘要:通过试验确定合理的冬小麦灌溉制度,可以达到节水、增产、环保的效果。在河北省平原区进行冬小麦合理灌溉制度的试验,灌溉制度试验设定4个处理进行对比,在足墒播种的情况下,灌溉定额分别为春季灌900 m3/hm2、2 250 m3/hm2、2 700 m3/hm2、3 600 m3/hm2。根据示范区实验数据说明,在河北省中南部平原区,冬小麦合理灌溉定额在2 250~2 700 m3/hm2范围内,产量较高。在灌溉定额为2 250 m3/hm2时,可分别在小麦拔节、开花和灌浆期分3次灌溉,灌水定额为750 m3/hm2;灌溉定额为2 700 m3/hm2时,可分别在小麦拔节、开花期分2次灌溉,灌水定额为1 350 m3/hm2。通过试验,合理确定河北平原区冬小麦合理灌溉制度,为农田合理灌溉、农业节水、增产增收提供科学依据。
关键词:灌溉制度试验;冬小麦种植;灌溉定额;灌水时间和方法;河北省平原区
中图分类号:S274 文献标志码:A 文章编号:1672-1683(2015)04-0785-03
Experimental research on reasonable irrigation system of winter wheat in Hebei plain
WU Jian
(Hebei Research Institute of Investigation and Design of Water Conservancy and Hydropower,Tianjin 300250,China)
Abstract:
A reasonable irrigation system of winter wheat determined by experiments can achieve the effects of water saving,increased production,and environmental protection.Experiments on reasonable irrigation system of winter wheat in Hebei plain were conducted,and four irrigation treatments were compared under the condition of sufficient seeds,which included the irrigation quota of 900 m3 / hm2,2 250 m3 / hm2,2 700 m3 / hm2,and 3 600 m3 / hm2 in spring.The results showed that in the plains of central and southern Hebei Province,reasonable irrigation quota of winter wheat is in the range of 2 250 to 2 700 m3 / hm2 to generate higher yield.For the irrigation quota of 2250 m3 / hm2,three irrigations can be applied to the wheat jointing stage,flowering stage,and filling stage with each of 750 m3 / hm2.For the irrigation quota of 2 700 m3 / hm2,two irrigations can be applied to the wheat jointing stage and flowering stage with each of 1 350 m3 / hm2.Determination of reasonable irrigation system of winter wheat in Hebei plain through the experiments can provide the scientific basis for reasonable irrigation,agricultural water-saving,and increasing production.
Key words:irrigation system experiment;winter wheat planting;irrigation quota;irrigation time and method;Hebei plain
灌溉试验主要研究作物需水规律,揭示水分与作物生长发育及产量的关系,探求经济合理的灌溉制度和灌水技术等问题的科学试验。它为灌溉工程的规划、设计和管理提供基本资料,通过在河北省石津灌区示范区冬小麦合理灌溉制度的试验,找出适合本区域的合理节水、高产的灌溉方法,为农田合理灌溉、水资源合理利用以及进行灌溉经济分析提供基本依据。
1 农作物灌溉制度
本示范区在河北省宁晋县大陆村,是石津灌区节水续建配套试点灌区,也是典型的井渠结合灌区。主要种植小麦、玉米和棉花[1]。
灌溉制度是灌溉工程规划的基础,是已建成灌区编制执行用水计划、合理用水的重要依据,关系到灌区内作物产量和品质的提高、灌区水土资源成分利用和灌溉工程设施工程效益的发挥[2]。
试验研究不同灌溉制度和作物生长发育、产量、土壤性状等因素之间的关系;探求适宜的土壤含水率、土壤水分吸力、田面水层控制标准和不同气象条件、不同灌水技术时的灌溉制度。
1.1 水量平衡法确定旱作物灌溉制度
根据旱作物的生理和生态特性,灌溉的作用在于补充土壤水分的不足,要求作物生长阶段土壤计划湿润层内土壤含水量维持在易被作物利用的范围内[3]。其最大允许含水量为田间持水量,而最小允许含水量应保持在田间持水量的50%~60%。
旱作物灌溉制度可通过水量平衡计算来确定。当某一时段内尚未灌水时,时段末土壤储水量为:
W=W0+P-E+K(1)
式中:W为时段末土壤储水量(m3/hm2);W0为时段初的土壤储水量(m3/hm2);P为时段内的有效降雨量(m3/hm2);E为时段内农田耗水量(m3/hm2);K为时段内地下水补给量(m3/hm2)。
若计算时段较长,计划湿润层加深,则在水量平衡方程式右端加上因计划湿润层增加而增加的水量WH。当时段末土壤储水量W小于或等于土壤允许最小含水量的土壤储水量时,则应进行灌水。其灌水定额等于土壤允许最大储水量(田间持水量)与时段末土壤储水量W的差值。旱作物灌溉制度也可用图解法来确定。
1.2 合理灌溉制度
在灌溉水量有限时,根据作物需水特性及水分亏缺的敏感因子和当地气象、土壤、农业技术及灌水技术等因素而制定的最佳灌水方案。合理灌溉制度是伴随着非充分灌溉而产生的,与传统灌溉制度的最大区别在于使整个灌水决策的整体效果合理,而不是使某个阶段的灌水决策合理。它是灌溉计划用水和地区水土资源合理规划的基础。
在实践上,对旱作物有的是采用减少灌水次数的方法,即减少对作物减产影响不大的非需水关键期的灌水,保证需水关键期的灌水;也有采用减少灌水定额的方法,即灌水上线仅为田间持水量的80%~90%。
2 井渠结合灌区冬小麦灌溉制度试验研究
根据项目区的实际灌溉情况,灌溉制度试验设定4个处理进行对比,在足墒播种的情况下,分别为春季灌900 m3/hm2、2 250 m3/hm2、2 700 m3/hm2、3 600 m3/hm2。各处理情况见表1。每种处理设3个重复,共设计小区12个[5]。
2.1 水分生产效率计算
水分利用效率系指植物消耗单位水量生产出的同化量,它是反映植物生长中能量转化效率的重要指标[6],水分利用效率计算公式:
WP=Y(W+P+U-D±Δ)(2)
式中:WP为某一区域的水分生产率(kg/m3);Y为某一区域内作物总产量(kg);W为从地面进入该区域内的总水量(m3);P为进入该区域内的总降水量(m3);U为地下水补给量以及通过侧渗进入该区域内的总水量(m3);D为流出该区域的总水量(m3);Δ为该区域内的储水量变化,储水量减少为正,反之为负(m3)。
水分利用效率指植物消耗单位水量所产出的同化量[7],反映植物生产过程中的能量转化效率,也是评价水分亏缺下植物生长适宜度的综合指标之一[8]。作物在有限水分条件下的产量取决于作物对水分的获取、水分利用效率和收获指数,特别是在干旱半干旱地区,提高水分利用效率是提高作物产量的主要途径之一[9]。
经过2008年、2009年、2010年3年试验资料分析,在不同灌溉定额条件下,冬小麦产量与产量结构变化情况。表4为示范区不同灌溉定额条件下冬小麦产量计算表。
在土壤水分胁迫条件下,小麦对深层土壤水分的利用能力提高,适当减少灌水次数及灌水总量,合理进行定额灌溉,不会影响小麦生育后期主要供水层的土壤水分含量。土壤深层蓄水对小麦后期的生长发育及产量形成起重要作用[10]。通过2008年-2010年试验资料可以看出,灌溉定额按照制定的试验方案进行灌溉,由于各年有效降雨量变化较大,使得土壤水分有效利用量变化较大。水分生产效率随着灌溉定额的增大而逐渐降低。
2.2 合理灌溉制度试验
小麦生育前、中期适度灌溉,在保证适宜亩穗数和幼穗正常发育的前提下,适度抑制营养生长。后期补充灌溉,延缓根系和功能叶片的衰老,保证穗粒数和粒重,是确定高产高效定额灌溉方案的原则[11]。表5为各年不同灌溉制度下的冬小麦产量结构情况统计表。
通过试验结果可以看出,方案Ⅱ(灌溉定额2 250 m3/hm2)的灌溉制度,即灌溉3次:起身拔节水+开花+灌浆水,每次灌水定额750 m3/hm2,产量最高,三年产量分别为8 595 kg/hm2、8 658 kg/hm2、8 231 kg/hm2。而方案Ⅳ(灌溉定额3 600 m3/hm2)的灌水制度,灌溉定额是方案Ⅰ(灌溉定额900 m3/hm2)灌溉定额的4倍,而产量略高于方案Ⅰ。因此,灌溉水量的多少不是唯一提高产量
的方法,适时灌水与合理灌水可以提高冬小麦产量。
通过对不同灌溉定额对比分析,冬小麦产量和水分生产效率发生明显变化。对三年试验数据中的产量变化分析,灌溉定额的变化对产量影响显著。通过对2008年-2010年三年的产量试验数据及三年的产量平均值的变化趋势分析,从灌溉定额900 m3/hm2增至2 250 m3/hm2,小麦产量增加明显;灌溉定额从2 250 m3/hm2增至2 700 m3/hm2,冬小麦产量变化不明显;灌溉定额从2 700 m3/hm2增至3 600 m3/hm2,冬小麦的产量不增反降。合理灌溉制度试验结果见表6。
3 结论
研究主要作物的节水型灌溉制度,以适应日益紧张的农业水资源供需关系和发展灌溉的需要。根据农田水量平衡原理分析制定作物灌溉制度,同时参考灌水经验和田间灌溉试验资料,通过对河北省平原区冬小麦灌溉制度进行试验,确定合理的灌溉制度,使灌溉制度建立在完善基础上,达到节水高产的目的。
根据示范区试验数据说明,在河北省中南部平原区,冬小麦合理灌溉定额在2 250~2 700 m3/hm2范围内,产量较高。在灌溉定额为2 250 m3/hm2时,可分别在小麦拔节、开花和灌浆期分3次灌溉,灌水定额为750 m3/hm2;灌溉定额为2 700m3/hm2时,可分别在小麦拔节、开花期分2次灌溉,灌水定额为1 350 m3/hm2。
参考文献(References):
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关键词:农田灌溉;灌区;有效利用系数;测算分析;首尾测算法
中图分类号:S607文献标识码: A
日照市岚山区位于山东省的东南部,属暖温带湿润季风区大陆性气候,多年平均降雨量897.8mm,而平均水面蒸发量1164.5mm。区域内由于丘陵山地面积较多,汛期暴雨产生的径流在很短时间内下泄入海,地表水拦蓄困难较大;同时由于区域土壤属花岗岩和变质岩风化土,耕作土层较薄(30-40cm),地下水难以蓄存,水资源相对缺乏。目前,岚山区的用水大户主要是农业用水,用水量超过全区总用水量的65%以上。为了缓解日益突出的水资源供需矛盾,岚山区多年来进行了大规模的农田水利基本建设,大搞蓄水工程和灌溉工程,提高了抗御自然灾害的能力。
发展节水灌溉是建设灌溉工程的重要内容,其目标是不断提高灌溉用水效率和效益。一直以来,国内外有许多表征灌溉用水效率的指标。结合当前国内的研究进展,同时与实际管理工作相衔接,本次采用“灌溉水有效利用系数”作为灌溉用水效率的表征指标,以岚山区的6个样点灌区为研究区域,分别对小型灌区、井灌区及全区灌区的灌溉水有效利用系数进行测算。
1 样点灌区的选择
根据《山东省灌溉水有效利用系数测算分析技术指南2012》(以下简称《技术指南2012》)的要求,结合岚山区灌区的数量以及地理分布状况,对样点灌区进行选择,确定了各种类型总共6个样点灌区。在选择过程中,考虑到区级区域内各灌区面积的分布、节水改造的情况,结合地形地貌、土壤类型、管理水平、作物种植结构等进行合理的选择,尽量的使所选样点灌区基本能够反映区级区域灌区整体的情况。
岚山区各样点灌区中典型田块的选择方法采用边界清楚、形状规则、面积适中的田块,并综合考虑作物种类,灌溉方式、地形、土地平整程度、土壤类型、灌溉制度等方面的代表性。各样点灌区确定典型田块数量符合《技术指南2012》的要求。
2 系数测算方法
传统灌溉水利用率的测算通常是通过实测获得不同级别典型渠道的渠道水利用率,加权平均得到灌区干、支、斗、农各级渠道的渠系水利用系数;测量典型田块的田间水利用系数,采用系数连乘的方法得出灌溉水利用系数。传统测算方法存在测定工作量大、测试条件要求严格、典型测量获得的灌溉水利用率的代表性差等缺点。为了避免传统测算方法存在的上述困难与问题,同时又满足提高测算灌溉水利用率精度的要求,在总结以往研究成果与经验的基础上,本次测算灌溉水利用系数的方法为首尾测算分析法。
首尾测算分析法是指直接测量统计灌区从水源引入(取用)的毛灌溉用水总量,通过分析测算得到田间实际净灌溉用水总量,田间实际净灌溉用水总量与毛灌溉用水总量的比值即为灌溉水利用率(%),计算公式如下:
(1)
式中,为灌溉水利用率(%);为净灌溉用水总量(m3);为毛灌溉用水总量(m3);
为了能够反映灌区灌溉水利用状况的整体情况,要求以年作为计算时段。通过统计灌区2013年灌溉用水总量、各种作物的实灌面积,根据计算分析、典型调查与观测确定实际净灌溉定额,以作物净灌溉定额近似替代亩均净灌溉用水量,即可用下式计算灌区该年度的灌溉水利用率:
(2)
式中:为灌区第种作物净灌溉用水量(m3/亩);为灌区第种作物实灌面积(亩);为灌区作物种类总数;为灌区全年毛灌溉用水总量(m3)。
3 测算过程分析
3.1 灌溉用水总量确定
灌溉用水总量是指灌区全年用于农田灌溉的从水源地引入(取用)的总水量,其等于从水源地取水总量扣除由于工程保护、防洪除险等需要的渠道(管路)弃水量。当农田灌溉输水与城市、工业或农村生活供水使用同一渠道或管路时,还应扣除相应的城市、工业或农村生活供水量。年毛灌溉用水总量是根据灌区从水源地实际取水测量值统计取得。
3.2 净灌溉用水量确定
不同灌区种植结构、灌溉水源、灌溉方式等均有不同,只针对充分灌溉、非充分灌溉、水稻灌区等几种主要灌溉情况,提出相应的净灌溉用水量测算方法。如果灌区范围较大,不同区域气候气象条件、灌溉用水实际情况差异明显,则应在灌区内分区域进行典型分析测算,再以分区结果为依据汇总分析整个灌区净灌溉用水量。
(1)旱作充分灌溉情况
①若样点灌区有2013年各类种植作物净灌溉用水量的试验观测或统计资料,则可直接采用进行净灌溉用水量的计算。
②若样点灌区缺乏2013年各类种植作物净灌溉用水量的试验观测或统计资料,可依据2013年的水文气象资料,通过计算分析得出各类作物的净灌溉定额和灌溉制度,并对当年实际灌溉情况进行调查,根据调查结果对净灌溉定额进行适当调整,以此为依据测算实际净灌溉用水量。
(2)旱作非充分灌溉情况
旱作非充分灌溉分为两种情况:一是在每次灌水期间都达不到作物的净灌水定额;二是减少灌水次数,保证作物关键生育期的充分灌溉。应通过对作物灌水情况的典型调查,有条件的灌区可以对某次典型灌水进行实测,估算进入田间(毛渠)的实际灌水量,与根据气象条件分析计算的净灌水定额和灌溉制度进行比较,依此确定作物的净灌水定额和净灌溉定额。
①当进入田间的实际亩均灌水量小于分析计算的净灌溉定额时,认为进入田间(毛渠)的实际灌水量就是净灌溉水量,可对作物不同生育期的实际灌水次数进行典型样点调查,统计得到相应生育期的净灌溉水量。若无观测条件,则可用相应公式计算的作物净灌溉定额乘以折减系数,计算得出非充分灌溉时的亩均净灌溉用水量。折减系数根据各地实际灌水情况或非充分灌溉资料,由专家经验确定。
②当进入田间的实际亩均灌水量大于分析计算的净灌水定额时,以分析计算的净灌水定额作为田间亩均实际净灌水定额,典型调查相应作物生育阶段实际灌水次数,据此计算作物的亩均净灌溉用水量。
(3)水稻灌溉情况
水稻的淹灌种植方式不同于旱作,水稻的净灌溉需水量包括泡田水量、蒸发蒸腾水量以及必要的渗漏水量三部分。水稻全生育期(包括泡田)净灌溉定额计算式为:
(3)
式中:为水稻净灌溉定额(mm);为水稻的蒸发蒸腾量(mm);为水稻生育期内的有效降雨量(mm);为水稻全生育期渗漏量(mm);为插秧前的泡田定额(mm);为水稻全生育期间地下水的利用量(mm)。
(4)净灌溉用水量计算
根据以上方法,分析得到的作物净灌溉定额即作为作物亩均净灌溉用水量,灌区净灌溉用水总量用下式计算:
(4)
式中,为灌区第i种作物亩均净灌溉用水量(m3/亩);为灌区第i种作物实灌面积(亩);N为灌区播种作物种类总数。
3.3 计算结果
通过分析计算,小型样点灌区灌溉水有效利用系数得到了大幅度的提高。其中土质渠道地面井灌区为0.62左右,防渗渠道地面灌样点灌区0.67左右,管道输水地面灌样点灌区0.75-0.78左右,喷灌样点灌区0.90左右。各样点灌区的测算分析成果基本上与各种类型灌区的类型特点相符合。小型灌区灌溉用水有效利用系数平均值按照小型样点灌区算术平均值进行计算,结果为0.6683。
对于纯井灌区,渠道防渗区域利用系数为0.6788、低压管道输水区域利用系数为0.7377、喷灌区域利用系数为0.8894、微喷区域利用系数为0.9061。按不同灌溉工程类型的年毛灌溉用水量加权平均计算全区纯井灌区的灌溉用水有效利用系数平均值为0.803。
同样根据各类型灌区数,采用加权平均方法综合推算出岚山区灌溉水利用系数为0.6355。