测定渠道水利用系数时,需要有稳定的流量,测渠段中间无支流,下一级渠首分水点的观测时间必须和水的流程时间相适应等必要条件难以做到。因为测定时,一般都结合灌溉进行,流量易发生变化;测渠段选择短则代表性差,选择长则中间没有支流的情况不多;要准确掌握上下测点水流程的时间也不容易。
3、测定计算的系数准确性较差
由前述可知,灌溉水有效利用系数测定时所需的条件不易保证,测定工作又很繁杂,组织测定一次都很不容易,因此测定计算的结果质量难以保证,准确性必然较差。目前为了减少工作量,一般采用选择典型渠道和典型地块测定的办法,但对于一个大、中型灌区,控制灌溉面积很大,典型难以代表一般,所确定的灌溉水有效利用系数准确性更差。
4、不能反映当年灌溉水利用的情况
由于灌区不同的水文年因来水和用水的情况不同,渠首引进的流量或水量亦不相同,灌区的实灌面积也不相同。灌溉水有效利用系数与引进灌区的流量(水量)和实灌面积有关,因此,每年的系数都不相同,严格来说每次灌水系数都不相同。目前的灌区只用某次测定计算得出的灌溉水有效利用系数来代替所有的情况是不合适的,不能反映灌区当年实际灌溉水利用的实际情况。
5、难以与灌区节水改造工作相协调
目前我国灌区正在实施以节水为目标的技术改造,渠道防渗、田间节水灌溉技术的应用日新月异,随着节水改造的进程,灌区的灌溉水有效利用系数也随之改变。如果随着采用节水工程技术的增加,需要掌握灌溉水利用的实际情况,就要随之一次次地测定灌溉水有效利用系数,由于传统方法繁杂,不可能做到。因此,难以与灌区节水改造工作相协调。
1.4 用“首尾测算法”确定灌区灌溉水有效利用系数的简易方法
1、首尾测算法的总体思路
从上述分析可知,传统的确定灌区灌溉水有效利用系数的方法,是先通过测定计算求出灌区渠系水利用系数和田间水利用系数,然后两者相乘得出灌区的灌溉水有效利用系数,其中测定难度最大的是渠系水利用系数。确定灌溉水有效利用系数的简易方法的思路是:灌溉水有效利用系数既然是反映灌区灌溉水有效利用程度的指标,则可以不必测定计算灌溉水输、配水和灌水过程中的损失,而直
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接用最终达到的结果来确定,即只测定灌区渠首引进的灌溉水量和最终灌到贮存到作物计划湿润层的水量,用(1-1)式求得灌溉水有效利用系数。这样,可绕开测定渠系水利用系数这个难点,减少了许多测定工作量。
2、首尾测算法的测算程序
(1)用首尾测算法确定灌区灌溉水有效利用系数时,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~12月31日),对于跨年度的作物则应按日历年分段计算,合理确定测算分析年该作物净灌溉用水量。
(2)在年度内,测定灌区每次灌水时田间每种作物的净灌溉定额与该种作物的实灌面积,计算灌区每次灌水各种作物的净灌溉用水量,然后将各种作物的净灌溉用水量相加得到灌区该次的田间净灌溉用水量。与此同时测定每次从渠首引进的毛灌溉用水量。
(3)将年度内灌区各次灌水的田间净灌溉用水量和毛灌溉用水量分别相加,得到灌区年度内的田间净灌溉用水总量和渠首引进的毛灌溉用水总量。
(4)将田间净灌溉用水总量除以渠首引进的毛灌溉用水总量即得到灌区的灌溉水有效利用系数。
3、灌区年度田间作物净灌溉用水量测定 (1)作物净灌溉定额测定
1)旱作物的净灌溉定额M包括两部分,如下式表示:
M=M1+M2 (1-11) 式中:M1—作物生育期前(播种前)的灌溉定额 ,M2为生育期内的灌溉定额。具体计算方法可参照《技术指南》和《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288-99)。
2)淹灌水稻田的净灌溉定额M可用下式表示:
M=M1+M2+M3 (1-12) 式中: M1—育秧期的秧田定额;
M2—泡田期的泡田定额; M3—生育期的灌溉定额。
具体计算方法可参照《技术指南》和《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288-99)。
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(2)测定作物的实灌面积
采用实地测量统计或遥感遥测的方法确定灌区年度各种作物的实灌面积。
(3)某种作物的年度净灌溉用水量
将某种作物的净灌溉定额乘以该种作物的实灌面积即得到该种作物的年度净灌溉用水量。用下式计算:
式中:
wi——某种作物的年度净灌溉用水量; Mi——某种作物的净灌溉定额; Ai——某种作物的实灌面积。 (4)灌区年度田间净灌溉总用水量 用下式计算灌区年度田间净灌溉总用水量:
W净??wi (1-14)
i?1mw?MiiAi (1-13)
式中:W净——灌区年度田间净灌溉总用水量; wi—— 第i种作物的年度净灌溉用水量; m—— 年度灌溉作物的种类,种; 4、灌区年度渠首引进的毛灌溉用水量测定
可在灌区渠首总干渠适合位臵布设量水设备测量每次引进的毛灌溉用水量。当灌区渠道同时为其他用户输水时,灌区毛灌溉用水量应等于灌区从水源取用的总水量,减去除农田灌溉以外其他用途的取水量。其他用途的取水量包括工业用水、生活用水,渔业用水,畜牧用水,园林草地(土地属性为园地、林地或牧草)用水,以及因工程保护、防洪除险等需要从渠道(管路)放出的弃水量等。从灌区输水渠道(管路)上取水时,还需同时扣除这部分水量应分摊的从其各自取水口到灌区水源取水口之间的渠系(管路)损失水量。用下式计算灌区年度渠道引进的毛灌溉总用水量:
W毛??Wj (1-15)
j?1n 8
式中:W毛——灌区年度渠首引进的毛灌溉总用水量; Wj—— 第j次灌水渠首引进的毛灌溉用水量;
n—— 年度灌溉的次数,次。
5、灌区年度灌溉水有效利用系数计算
通过测定灌区渠首年度总引水量、各种作物的实灌面积,即可用下式计算灌区该年度的灌溉水有效利用系数:
??yWW净毛 (1-16)
式中:ηy—灌区年度的灌溉水有效利用系数;
W净—灌区年度田间净灌溉总用水水量; W毛—灌区年度渠首引进毛灌溉总用水量。
2.灌区田间净灌溉用水量的实测方法
2.1典型田块选择
(1)典型观测田块应该在区域内具有代表性,即能代表一定区域内的一般情况。典型观测田块应面积适中、边界清楚、形状规则、种植同种作物,同时综合考虑田面平整度、土质类型、地下水埋深、灌溉习惯和灌溉方式等因素的代表性;有如果以上因素差别较大,则应分区按上述要求选择典型观测田块进行观测;典型田块应有固定的进水口,水稻田不能选串灌田块。
(2)典型观测田块的作物选择,可按照该种作物的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,都应进行田间净灌溉用水量的观测;对于实灌面积比例小于10%的作物,有条件的也应选择典型田块进行观测,如因条件限制,亦可采用其它方法进行田间净灌溉水量的估算,如按照相近作物的情况进行估算。
(3)大型灌区应至少在上、中、下游有代表性的斗渠控制范围内分别选取典型田块,对每种需观测的作物种类至少选取3个典型田块。
中型灌区,至少应在灌区的上、下游有代表性的农渠控制范围内分别选取典型田块,对每种需观测的作物种类至少选取3个典型田块。
小型灌区应按作物种类、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。
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纯井灌区应按照土质渠道地面灌、防渗渠道地面灌、管道输水地面灌、喷灌、微灌等5种类型进行选取,在同种灌溉类型下每种需观测的作物至少选择2个典型田块。
典型田块范围与数量选取要求见表2-1。
表2-1 典型田块范围与数量选择要求参考表 灌区 样点灌 灌区主要 典型田块 作物1 上游 作物2 …… 大型 灌区 作物1 中游 作物2 …… 作物1 下游 作物2 …… 作物1 上游 中型 灌区 下游 作物2 …… 作物1 作物2 …… 作物1 小型 灌区 作物2 — …… 作物1 …… 作物1 …… 作物1 …… 作物1 …… 作物1 …… 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 ≥2 ≥2 ≥2 ≥2 ≥2 ≥2 ≥2 ≥2 ≥2 ≥2 ≥2 ≥2 ≥2 式中: m:纯井样点灌区不同灌溉类型下作物种类数量; pmnm典型田块总数量 ??Nj?1i?1nmij 式中: m:某片区作物种类数量,种; n:取值1、2、3,分别指上游、中游、下游; Ni:第j个片区第i种作物典型田块数量,块。 ??Nj?1i?1ij 式中: n:取值1、2,分别指上游、下游; 其他符号意义同上。 m?Ni?1 i式中: m:小型灌区样点灌区作物种类数量; Ni:小型灌区样点灌区第i种作物典型田块选择数量。 土渠 渠道 防渗 纯井 灌区 低压 管道 喷灌 ??Nk?1i?1 ikp:纯井样点灌区不同灌溉类型数量,取1~5,分别代表5种灌溉类型; Nik :第k种灌溉类型第i种作物典型田块数量。 微灌 2.2典型田块净灌溉用水量的量测方法
(一)直接测量法
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