农田灌溉水有效利用系数测算和主要作物需水量试验方案设计与实施

JournalofWaterResourcesResearch水资源研究,2017,6(4),407-414PublishedOnlineAugust2017inHans.://doi.org/10.12677/jwrr.2017.64048文章引用:徐学飞,胡学祥.农田灌溉水有效利用系数测算和主要作物需水量试验方案设计与实施[J].水资源研究,2017,6(4):407-414.’erBranch,Pu’erYunnanReceived:Jun.30th,2017;accepted:Jul.13th,2017;published:Jul.19th,2017AbstractThecalculationofirrigationwatereffectiveuseefficiencyandmaincropwaterdemandarethepracticalneedsoftheimplementationofthemoststringentwaterresourcesmanagementsystem.Itisalsoanurgentrequirementforirrigationsystemplanningandruralwaterconservancyprojectdesigning.Basedonthe“irrigationwaterutilizationtechnologyguidelines”and“irrigationtestspecifications”,therelevanttech-nicalrequirements,thecity’sirrigationdataandsitewerecollectedandsurveyed;sampleirrigationandtypicalplotswerealsoselected.Theeffectivecalculationoftheeffectiveutilizationcoefficientofirrigationwaterandtheimplementationplanofthemaincropwaterdemandtestwereconducted.Atthesametime,theimplementationoftheprojectwillfilltheeffectiveutilizationcoefficientofirrigationwaterandthemaincropwaterdemandinthePu’erCity,andprovidescientificbasisforpromotingagriculturalwatersavingmanagementtoimprovetheefficiencyofirrigationwatersignificance.Theimplementationofthisprojectisexpectedtoprovidesomeusefulreferenceforthedesignandimplementationofsimilarprojects.KeywordsIrrigationWater,EffectiveUtilizationCoefficient,CropWaterDemand,CalculationandTest,DesignandImplementation农田灌溉水有效利用系数测算和主要作物需水量试验方案设计与实施徐学飞，胡学祥云南省水文水资源局普洱分局，云南普洱作者简介：徐学飞，男，工程师，本科，主要从事水文情报预报，水情自动化、信息化及地理信息化研究。农田灌溉水有效利用系数测算和主要作物需水量试验方案设计与实施408收稿日期：2017年6月30日；录用日期：2017年7月13日；发布日期：2017年7月19日摘要开展农田灌溉水有效利用系数测算和主要作物需水量试验工作，是贯彻落实最严格水资源管理制度的实际需要，也是灌溉系统规划、农村水利工程设计的迫切要求。本文以普洱市为例，依据《灌溉水利用率测定技术导则》和《灌溉试验规范》的相关技术规定，收集了全市灌区资料并选址查勘，选定了样点灌区和典型田块，制定了合理可行的农田灌溉水有效利用系数测算和主要作物需水量试验实施方案。同时，项目的实施将填补普洱市农田灌溉水有效利用系数和主要作物需水量的空白，为推动农业节水管理提供科学依据，对提高普洱市农田灌溉用水效率、促进全市高原特色现代化农业发展具有重要意义。本项目的实施以期望为类似工程的设计与实施提供一些有益的参考。关键词灌溉水，有效利用系数，作物需水量，测算与试验，设计与实施Copyright©2017byauthorsandHansPublishersInc.ThisworkislicensedundertheCreativeCommonsAttributionInternationalLicense(CCBY).项目概况普洱市是实行最严格水资源管理制度及水生态文明建设试点城市，已被确定为代表云南省迎接国务院2016年实行最严格水资源管理制度工作考核的州市之一[1]。目前，全市最严格水资源管理各项相关工作正在有序进行中。但农田灌溉水有效利用系数作为最严格水资源管理制度考核的重点内容之一，也是普洱市绿色经济考核的重要指标，仍缺乏实测资料支撑。基于以上背景，为提高农业用水效率，将最严格水资源管理制度考核的具体指标落到实处，开展普洱市主要作物需水量试验及不同灌区灌溉水有效利用系数的实测分析工作，提出普洱市主要粮经作物需水量、作物系数、灌溉定额及灌溉制度，摸清全市各区域及各类型灌区灌溉水有效利用系数的现状，为推动全市农业节水管理、制定节水规划、合理评价节水灌溉发展成效及分析节水潜力提供重要基础，同时对全省农田灌溉水有效利用系数的测算起到重要示范和推动作用。2.技术流程开展普洱市农田灌溉水有效利用系数测算和主要作物需水量试验工作技术流程如下：第一，在对全市灌区综合调研的基础上，分类汇总各类型、不同档次灌区的灌溉面积、工程设施与用水状况等，分析全市样点灌区的代表性，确定各规模与类型样点灌区，结合灌区的作物种植面积等，在样点灌区内选择典型田块，在典型田块开展灌溉试验及灌溉水有效利用系数测算工作。第二，同步开展主要作物需水量试验灌溉定额，试验中旱作的土壤墒情由智能云墒情监测仪监测记录，稻田水位数据由水位计监测记录。由土壤含水率及水位的变化可灌溉定额计算试验区净灌溉定额。根据灌溉定额样点灌区年度净灌溉定额与实测的样点灌区毛灌溉定额计算得到样点灌区灌溉水有效利用系数，并依次方法测算市级区域不同规模与类型灌区的灌溉水有效利用系数。第三，通过气象要素监测、土壤墒情监测、水位数据监测、农事活动记录等资料，分析计算试验区相应作OpenAccess农田灌溉水有效利用系数测算和主要作物需水量试验方案设计与实施409物的需水量、灌溉定额及作物系数。第四，对试验所得灌溉水有效利用系数及主要作物需水量进行综合分析，提出提高普洱市灌溉水有效利用系数的对策建议，提出普洱市主要作物的适宜灌溉制度。具体流程图如图1所示。3.方案设计3.1.灌区规模及用水情况3.1.1.灌区规模截至2015年，普洱市有设计灌溉面积在1.0~30.0万亩之间的中型灌区10个，其中有设计灌溉面积在1.0~5.0万亩之间的中型灌区3个，5.0~15.0万亩之间的中型灌区7个；全市中型灌区设计灌溉面积总和60.91万亩，有效灌溉面积总和49.51万亩。100亩以上1万亩以下的小型灌区有163个，小型灌区设计灌溉面积总和134.6万亩，有效灌溉面积总和113.9万亩，灌区主要种植作物有水稻、玉米、烤烟、茶叶、咖啡、蔬菜等，灌水方式均为自流。3.1.2.灌溉用水情况据普洱市2015年水资源公报统计，2015年普洱市农业灌溉用水量为9.2492亿m3，农业用水消耗量为6.2326亿m3。目前普洱市灌溉水有效利用系数采用经验值，介于0.436至0.550之间，平均为0.498，最低为西盟县0.436，最高为景谷县0.550。因此，测定普洱市灌溉水有效利用系数非常必要。3.2.样点灌区选取3.2.1.样点灌区选择原则根据《全国农田灌溉水有效利用系数测算分析技术指导细则》(以下简称《细则》)的规定，样点灌区的选择应具有代表性、可行性及稳定性等原则。在样点灌区、典型田块及外业监测过程中要综合考虑本地区不同规模与类型灌区的分布、各类型灌区配套水平、作物种植结构等情况，力求使农田灌溉水有效利用系数测算分析成果能够真实反映当地灌区整体特点及农业用水水平。其中，中型灌区按有效灌溉面积大小分为3个档次，即1万亩≤A中型5万亩、5万亩≤A中型15万亩、15万亩≤A中型30万亩，每个档次的样点灌区数量Figure1.Flowchartofeffectiveutilizationofirrigationwaterforfarmlandandmajorcropwaterdemandtesttechniques图1.农田灌溉水有效利用系数测算和主要作物需水量试验技术工作流程图农田灌溉水有效利用系数测算和主要作物需水量试验方案设计与实施410不应少于本级区域相应档次灌区总数的5%，各档次样点灌区有效灌溉面积不应少于本级区域相应档次灌区有效灌溉面积的10%；小型灌区样点灌区数量按不少于全市小型灌区取样范围内(100亩~10000亩)数量的0.5%，有效灌溉面积不小于该市级区域全部小型灌区有效灌溉面积的1%为原则[2]。3.2.2.样点灌区的选取结果通过对普洱市水资源开发利用情况及各类型灌区的现场查勘及调研，了解灌区的自然地理概况及其分布、灌区水利工程设施、灌溉水源和灌溉用水量、有效灌溉面积、种植结构等实际情况，收集了灌区灌水及其他社会经济统计数据、灌区平面布置图等基础资料(基础资料收集以2015年为现状年)。依据云南省用水定额分区，普洱市为滇西南区(III区)，其中属III-1区的有江城县、孟连县、西盟县3个县；属III-2区的有澜沧县1个县；属III-3区的有思茅区、宁洱县、景谷县、墨江县、景东县、镇沅县6个县。按照样点灌区选择原则并结合普洱市灌区实际情况，选取中型灌区5个，全属于自流灌区，所选样点灌区有效灌溉面积占全市中型灌区有效灌溉面积总和的56.69%；综合考虑取水类型及空间分布，选择5个小型样点灌区，小型样点灌区有效灌溉面积占普洱市小型灌区有效灌溉面积总和的2.04%。样点灌区选取结果见表1。3.2.3.典型田块的选取典型田块的选取要求边界清楚、形状规则、面积适中；综合考虑作物种类、灌溉方式、畦田规格、地形、土地平整程度、土壤类型、灌溉制度与方法、地下水埋深等方面的代表性；有固定的进水口和排水口，配备量水设施[3]。对于播种面积超过灌区总播种面积10%以上的作物种类，须分别选择典型田块。根据《细则》的规定，中型灌区样点灌区应至少在上、下游有代表性的农渠控制范围内分别选取，每种需观测的作物种类至少选取3个典型田块。小型灌区样点灌区应按照作物种类、耕作和灌溉制度与方法、田面平整程度等因素选取典型田块，每种需观测的作物种类至少选取2个典型田块。依据以上原则，结合普洱农业分局及种植情况，选取普洱市典型田块范围与数量，五个中型灌区各选取典型田块2块，五个小型灌区各选取典型田块1块，全市共计15块典型田块。3.3.监测方