为了合理确定和复核灌区实际灌溉情况(充分灌溉或非充分灌溉)、田间净灌溉用水量等,原则上样点灌区应对典型田块进行田间灌水次数、灌水方式与习惯等调查,并进行田间灌溉用水量观测。基本要求如下:
(1)典型田块应面积适中、边界清楚、形状规则,同时综合考虑田间平整度、土质类型、地下水埋深、降雨气候条件、灌溉习惯和灌溉方式等因素的代表性。如果以上因素差异较大,则应分区选择典型田块进行观测;对于范围较大的灌区,至少应在其上、中、下游针对主要作物选择典型田块进行观测。
(2)典型作物选择可根据其实灌面积在灌区内的比例确定。原则上对于作物实灌面积超过灌区实灌面积10%以上的作物,均应进行田间毛灌溉水量(直接进入田块的灌溉水量)观测,灌水量观测位置应为田间进水口,水量进入田间的过程中无任何渠道输水;如不具备上述条件,也可根据其它方法估算田间毛灌溉用水量,如在斗(农)渠供水口计量,应考虑从计量口到田块入口过程的输水损失,或按照相近作物灌水情况进行估算。
(3)原则上每次灌水期间都应进行典型田块毛灌溉水量观测,并据此确定田间毛灌溉定额。田间毛灌溉定额与灌溉次数多少是判断是否充分灌溉的重要依据。有条件的灌区也可以进行深入的田间灌水观测分析,确定田间净灌溉定额,为净灌溉用水量计算以及相关数据复核提供依据。
4 首尾测算分析法
4.1 测算公式
根据定义,灌区灌溉用水有效利用系数即为某时段灌区田间净灌溉用水总量与从灌溉系统取用的毛灌溉用水总量的比值。计算公式如下:
?w?WjWa (4-1)
式中 ?w——灌区灌溉用水有效利用系数;
Wj——灌区净灌溉用水总量,m3;
Wa——灌区毛灌溉用水总量,m3,确定方法详见4.2; 在实际计算中,可先用下式计算灌区亩均综合净灌溉定额M综:
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M综??MiNi?AiA (4-2)
式中 Mi——灌区第i种作物净灌溉定额,m3/亩,确定方法详见4.3;
Ai——灌区第i种作物实灌面积,亩;
N——灌区作物种类总数;
A——灌区实灌溉面积(不考虑复种指数情况),亩;
则灌溉用水有效利用系数为:
?w?符号意义同前。
M综?AWa (4-3)
为了能够反映灌区灌溉水利用的整体情况,计算分析时段以测算分析年的日历年为准,即每年1月1日至12月31日;对于跨年度的作物则应分段计算(以下同),合理确定测算分析年该作物净灌溉用水量。
4.2 年毛灌溉用水总量确定
(1)一般情况
年毛灌溉用水总量Wa是指灌区全年从水源地等灌溉系统取用的用于农田灌溉的总水量,其值等于取水总量中扣除由于工程保护、防洪除险等需要的渠道(管路)弃水量、向灌区外的退水量以及非农业灌溉水量等。
当农业灌溉输水与工业或城市、农村生活供水共用一条渠道(管路)时,还应扣除其相应的水量(从分水点反推到渠首)。
年毛灌溉用水总量应根据灌区从水源地等灌溉系统实际取水测量值统计分析取得。
(2)灌区内结合塘堰坝或其它供水水源灌溉情况
在一些利用塘堰坝与骨干灌溉水源联合灌溉供水的灌区,其塘堰坝的蓄水一部分来自当地降雨产生的地表径流,同时还可能有一部分来自渠道补水,这两部分水量应计入灌区毛灌溉用水总量中,并按以下要求分析测算:
①如有塘堰坝或其它水源灌溉供水量统计资料,则以统计资料为准。但供水量中不应包括灌区渠系引水蓄入塘堰坝的水量。
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②如无统计资料,则应对测算年塘堰坝或其它供水水源灌溉供水情况进行代表性典型调查分析后进行估算。
(3)灌区渠系纳蓄雨水用于灌溉情况
有些灌区在雨季存在当地降雨产生的地表径流进入渠系纳蓄的现象,这些水量如果也用于农业灌溉,而且水量较大,则应进行降水径流分析,将进入渠系用于灌溉的水量计入到年毛灌溉用水总量中。
4.3 净灌溉用水量确定
净灌溉用水量分析计算以作物净灌溉定额为基础。本指南针对旱作充分灌溉、旱作非充分灌溉、水稻常规灌溉和水稻节水灌溉等几种主要灌溉方式,分别提出相应的净灌溉定额测算分析方法。
如果灌区范围较大,不同区域之间气候气象条件、灌溉用水情况等差异明显,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。
4.3.1 旱作充分灌溉净灌溉定额
(1)可参考当地灌溉试验站当年观测资料估算。
(2)样点灌区如观测资料有限,可根据当年的水文气象资料,依据水量平衡原理计算得出主要作物的净灌溉定额(式4-4)。
(4-4) Mi?ETci?Pei?Gei??Wi
式中 Mi——第i种作物净灌溉定额,mm;
ETci——第i种作物的蒸腾蒸发量,mm; Pei——第i种作物生育期内的有效降水量,mm; Gei——第i种作物生育期内地下水利用量,mm;
?Wi——第i种作物生育期始末土壤储水量变化值,mm。
具体计算方法详见《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288-99)。计算出的作物净灌溉定额单位由mm换算为m3/亩时需除以换算系数0.667。
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4.3.2 旱作非充分灌溉净灌溉定额
在水资源紧缺灌区,用水户往往采用非充分灌溉。是否非充分灌溉应根据典型田块观测(见3.3)或实际灌溉经验进行判断。
当观测的进入田间的亩均灌溉用水量小于充分灌溉时的净灌溉定额时,即视为非充分灌溉。具体分为两种情况:①灌水次数按照需求不变,但每次灌水都达不到作物生长需要的净灌水定额(即达到充分灌溉时的净灌水定额,下同);②减少灌水次数,但每次灌水均能达到作物生长需要的净灌水定额。满足作物生长需要的净灌溉定额可根据当年灌溉试验站资料或由式(4-4)分析计算得到。
非充分灌溉情况下的作物净灌溉定额一般应采用观测分析成果。如果缺乏相关资料,为了简化计算,其净灌溉定额可以采用以下方法估算:
1.当观测的作物亩均毛灌溉用水量小于充分灌溉的净灌溉灌定额的60%时,观测的作物亩均毛灌溉用水量即为净灌溉定额。
2.当观测的作物亩均毛灌溉用水量大于充分灌溉的净灌溉灌定额的60%而小于100%时,将观测的亩均毛灌溉用水量乘以1.0~0.95之间的修正系数作为净灌溉定额。
4.3.3 水稻灌溉净灌溉定额
从理论上讲,水稻净灌溉需水量包括泡田期灌溉用水量、生育期蒸腾蒸发量以及必要的渗漏水量、育秧需水量等四部分,但由于育秧需水量计算较复杂,且用水量很小,因此,在实际计算水稻全生育期净灌溉定额时往往忽略不计。如有资料,也可根据实际情况估算育秧需水量,计入净灌溉定额中。不考虑育秧需水量时,水稻全生育期(包括泡田)净灌溉定额计算公式为:
(4-5) M?ETc?Fd?Mo?Pe?Ge
式中 M——水稻净灌溉定额,mm;
ETc——水稻蒸腾蒸发量,mm;
Pe——水稻生育期内的有效降水量,mm; Fd——水稻全生育期渗漏量,mm;
Mo——插秧前的泡田定额,mm,可根据当地灌溉试验或灌溉经验确定;
Ge——水稻全生育期地下水的利用量,mm。
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