长藤结瓜灌区灌溉水有效利用系数计算方法技术

本发明专利技术公开了一种长藤结瓜灌区灌溉水利用系数的计算方法，该方法基于水量平衡原理，结合长藤结瓜灌区水源工程种类数量繁多、多水源多用户调度复杂、输配水分区纵横交错等特点，通过塘堰水位观测，推求塘堰拦蓄降雨和地表径流提供的灌溉水量，提高了灌区毛灌水量计算的准确性；本发明专利技术还公开了另一种长藤结瓜灌区灌溉水利用系数的计算方法，该方法分开考虑各水源的输送过程中的损失，再进行加权得到整个灌区的灌溉水有效利用系数。本发明专利技术的两种计算方法可用于水源复杂的大中型灌区，为大力推进农业节水和节水灌溉提供依据。

【技术实现步骤摘要】
长藤结瓜灌区灌溉水有效利用系数计算方法
本专利技术涉及灌溉用水效率评价
，具体地，涉及两种长藤结瓜灌区灌溉水有效利用系数的计算方法。
技术介绍
灌溉水有效利用系数是我国最严格水资源管理制度与节水型社会建设的重要考核指标。灌溉水有效利用系数指某一时期灌入田间可被作物利用的水量与水源地灌溉取水总量的比值，能反映灌区内降雨、土壤水、地下水和地表水等综合利用程度。《水利改革发展“十三五”规划》提出到2020年农田灌溉水有效利用系数提高到0.55以上。国内普遍采用首尾测算分析法和典型渠段测量法计算灌溉水有效利用系数。首尾测算分析法是直接测量田间实际净灌溉用水量和统计灌区从水源引入的毛灌溉用水量，其比值即反映灌溉用水效率，并以年为周期进行计算。典型渠段测量法是选择具有代表性的典型渠道测量流量及水量，计算各级渠道的渠道水利用系数，再根据渠系布置形式、越级现象和回归水利用等对结果进行修正。长藤结瓜灌区大中小型水库、塘堰、泵站等水源工程种类数量繁多，多水源多用户调度复杂，输配水分区纵横交错。目前首尾测算分析法对于塘堰的灌溉供水量采用的是经验值，不同的水文年型均取用同一值，难以反映年际之间的变化；典型渠段测量法按干支斗农各级渠道水利用系数相乘法计算，则因渠道级数多、干渠长可能导致渠系水利用系数偏低；两者均不利于长藤结瓜灌区灌溉水有效利用系数的考核与评估。国际水管理研究院(IWMI)从水资源利用的角度提出了新的灌溉水利用效率评价理念，Perry基于水资源管理的观点提出了考虑回归水重复利用的灌溉水利用效率指标。这些指标的理论及概念严谨合理，但在我国应用的过程中存在一些问题，由于灌区数据积累不够丰富，取用水监测体系不健全，指标中的一些要素难以确定。因此，需要研究和探讨适合长藤结瓜灌区灌溉水有效利用系数的计算方法。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供基于水量平衡的长藤结瓜灌区灌溉水有效利用系数的计算方法，能科学合理的反映南方灌区的灌溉用水效率。长藤结瓜灌区的灌溉水有效利用系数的计算方法包括水平衡首尾法和水平衡渠段法。本专利技术提供一种长藤结瓜灌区的灌溉水有效利用系数的计算方法，具体为水平衡首尾法，包括以下步骤：步骤1，通过现场查勘和调查分析，收集灌区的基础数据和经验值，基础数据包括气象资料、水库的灌溉供水量W库、作物系数Kc和灌区灌溉面积S灌，经验值包括田间渗漏量s、泡田定额mo、地下水利用量G和降雨入渗系数α；步骤2，根据灌区的基础数据和经验值，计算灌区的净灌水量W净：步骤3，从灌区选取典型区域，计算灌区塘堰拦蓄降雨和地表径流提供的灌溉水量W塘：式中，典型区域的面积S典，灌区灌溉面积S灌，塘堰拦蓄降雨和地表径流提供的灌溉水量W典塘，若典型区域只由塘堰供水灌溉，则W典塘采用计算，若典型区域有渠道对塘堰的补给，则W典塘采用计算，其中第m天的塘堰的供水量Wm，Wm＝Vm-Vm+1-(ET塘+S塘)，第m天的塘堰水量Vm，第m+1天的塘堰水量Vm+1，塘堰日均蒸发量ET塘，塘堰日均渗漏量S塘，ET塘+S塘＝(Vk-Vk-n)/n，塘堰水位缓慢下降阶段的起始水量Vk，连续n天塘堰水位缓慢下降的终止水量Vk-n，塘堰补水量W渠；步骤4，计算灌溉水有效利用系数η，灌溉水有效利用系数η等于整个灌区的净灌水量W净与整个灌区的毛灌水量W毛的比值，其中整个灌区的毛灌水量W毛＝W塘+W库，整个灌区塘堰拦蓄降雨和地表径流提供的灌溉水量W塘，整个灌区水库的灌溉供水量W库。上述步骤2中，灌区的净灌水量W净的计算过程如下：①根据气象资料利用彭曼公式计算参考作物腾发量ET0，通过作物系数Kc与参考作物腾发量ET0乘积得到实际腾发量ETc；②根据作物生育期内的降雨量P与降雨入渗系数α乘积得到生育期有效降雨量Pe；③根据m净＝ETC+S+mo-Pe-G计算净灌溉定额m净，其中作物的实际腾发量ETc、生育期有效降雨量Pe、田间渗漏量s、泡田定额mo、地下水利用量G，再根据W净＝m净×S灌计算灌区的净灌水量W净，S灌为灌区的灌溉面积。上述步骤3中，若典型区域内的灌溉用水只来源于塘堰，需记录各塘堰生育期内每天的水位；若典型区域内的渠道对塘堰补充水量，需记录各塘堰生育期内每天的水位和记录塘堰补水量W渠。上述步骤3中，通过谷歌地球测量每个塘堰的表面积，通过每个塘堰的表面积与水位的乘积计算每个塘堰的容积。上述参考作物腾发量ET0采用彭曼公式计算：式中，Rn为太阳净辐射，以蒸发的水层深度计，mm/d，可用经验公式计算，从有关表格中查得或用辐射平衡表直接测取；Q为土壤热通量，w/m2；γ为湿度计常数，γ＝0.66hPa/℃；T为2m高处日平均气温，℃；U2为2m高处风速，m/s；ea为饱和水汽压，Pa；ed为实际水汽压，Pa；Δ为饱和水汽压湿度曲线斜率。本专利技术还提供另一种长藤结瓜灌区的灌溉水有效利用系数的计算方法，具体为水平衡渠段法，包括以下步骤：步骤1，通过现场查勘和调查分析，收集灌区的基础数据，基础数据包括水库的灌溉供水量W库和灌区灌溉面积S灌；步骤2，从灌区选择典型田块，计算田间水有效利用系数η田；步骤3，计算塘堰供水比PT：式中，水库的灌溉供水量W库，灌区塘堰拦蓄降雨和地表径流提供的灌溉水量W塘计算过程如下，式中，典型区域的面积S典，灌区灌溉面积S灌，塘堰拦蓄降雨和地表径流提供的灌溉水量W典塘，若典型区域只由塘堰供水灌溉，则W典塘采用计算，若典型区域有渠道对塘堰的补给，则W典塘采用计算，其中第m天的塘堰的供水量Wm，Wm＝Vm-Vm+1-(ET塘+S塘)，第m天的塘堰水量Vm，第m+1天的塘堰水量Vm+1，塘堰日均蒸发量ET塘，塘堰日均渗漏量S塘，ET塘+S塘＝(Vk-Vk-n)/n，塘堰水位缓慢下降阶段的起始水量Vk，连续n天塘堰水位缓慢下降的终止水量Vk-n，塘堰补水量W渠；步骤4，计算渠系水利用系数η渠，η渠＝η干η支η斗η农η毛，式中，η干、η支、η斗、η农、η毛分别为干、支、斗、农、毛级渠道的渠道水利用系数，灌区的渠道一般包括干渠、支渠、斗渠、农渠、毛渠等不同级别，根据根据灌区渠系的基本布局、渠系工程建设的基本情况、灌区的自然社会环境等，每级渠道均选择具有代表性的典型渠段。在渠道放水灌溉期间，测量典型渠段上下游断面的流量，计算单位长度输水损失率σ典，通过调研获得渠道放水的实际长度L，计算各级渠道的渠道水利用系数η渠道，各渠道水利用系数相乘即为渠系水利用系数η渠；步骤5，计算灌区的灌溉水有效利用系数η：η＝(1-PT)η渠η田+PTη泵η田，式中，田间水有效利用系数η田，塘堰供水比PT，为水泵输水效率η泵，渠系水利用系数η渠。上述步骤2中，田间水有效利用系数η田的计算过程如下：η田＝(M泡田+M生长)/M式中，整个生育期末级渠道灌入田间的水量M；生长期灌水定额M生长，若灌水前田面有水层，M生长1＝h1-h2，灌水结束后田面水深h1，灌水开始时田面水深h2，若灌水前田面无水层，M生长2＝H1+H2，不考虑入渗的灌水深度H1，为灌溉过程中入渗的水量H2；泡田期灌水定额M泡田，M泡田＝103γH(ω1－ω2)+h+(E+F)t-P，H为犁底层平均深度，cm；γ为犁底层内的土壤容重，g/cm3；ω1为犁底层的土壤饱和含水量；ω2为犁底层泡田开始之前土壤平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长藤结瓜灌区灌溉水有效利用系数计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，通过现场查勘和调查分析，收集灌区的基础数据和经验值，基础数据包括气象资料、水库的灌溉供水量W

【技术特征摘要】
1.一种长藤结瓜灌区灌溉水有效利用系数计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，通过现场查勘和调查分析，收集灌区的基础数据和经验值，基础数据包括气象资料、水库的灌溉供水量W库、作物系数Kc和灌区灌溉面积S灌，经验值包括田间渗漏量s、泡田定额mo、地下水利用量G和降雨入渗系数α；步骤2，根据灌区的基础数据和经验值，计算灌区的净灌水量W净：步骤3，从灌区选取典型区域，计算灌区塘堰拦蓄降雨和地表径流提供的灌溉水量W塘：式中，典型区域的面积S典，灌区灌溉面积S灌，塘堰拦蓄降雨和地表径流提供的灌溉水量W典塘，若典型区域只由塘堰供水灌溉，则W典塘采用计算，若典型区域有渠道对塘堰的补给，则W典塘采用计算，其中第m天的塘堰的供水量Wm，Wm＝Vm-Vm+1-(ET塘+S塘)，第m天的塘堰水量Vm，第m+1天的塘堰水量Vm+1，塘堰日均蒸发量ET塘，塘堰日均渗漏量S塘，ET塘+S塘＝(Vk-Vk-n)/n，塘堰水位缓慢下降阶段的起始水量Vk，连续n天塘堰水位缓慢下降的终止水量Vk-n，塘堰补水量W渠；步骤4，计算灌溉水有效利用系数η，灌溉水有效利用系数η等于整个灌区的净灌水量W净与整个灌区的毛灌水量W毛的比值，其中整个灌区的毛灌水量W毛＝W塘+W库，整个灌区塘堰拦蓄降雨和地表径流提供的灌溉水量W塘，整个灌区水库的灌溉供水量W库。2.根据权利要求1所述的长藤结瓜灌区灌溉水有效利用系数计算方法，其特征在于：上述步骤2中，灌区的净灌水量W净的计算过程如下：①根据气象资料利用彭曼公式计算参考作物腾发量ET0，通过作物系数Kc与参考作物腾发量ET0乘积得到实际腾发量ETc；②根据作物生育期内的降雨量P与降雨入渗系数α乘积得到生育期有效降雨量Pe；③根据m净＝ETC+S+mo-Pe-G计算净灌溉定额m净，其中作物的实际腾发量ETc、生育期有效降雨量Pe、田间渗漏量s、泡田定额mo、地下水利用量G，再根据W净＝m净×S灌计算灌区的净灌水量W净，S灌为灌区的灌溉面积。3.根据权利要求1所述的长藤结瓜灌区灌溉水有效利用系数计算方法，其特征在于：上述步骤3中，若典型区域内的灌溉用水只来源于塘堰，需记录各塘堰生育期内每天的水位；若典型区域内的渠道对塘堰补充水量，需记录各塘堰生育期内每天的水位和记录塘堰补水量W渠。4.根据权利要求1所述的长藤结瓜灌区灌溉水有效利用系数计算方法，其特征在于：上述步骤3中，通过谷歌地球测量每个塘堰的表面积，通过每个塘堰的表面积与水位的乘积计算每个塘堰的容积。5.根据权利要求2所述的长藤结瓜灌区灌溉水有效利用系数计算方法，其特征在于：上述参考作物腾发量ET0采用彭曼公式计算：式中，Rn为太阳净辐射，以蒸发的水层深度计，mm/d，可用经验公式计算，从有关表格中查得或用辐射平衡表直接测取；Q为土壤热通量，w/m2；γ为湿度计常数，γ＝0.66hPa/℃；T为2m高处日平均气温，℃；U2为2m高处风速，m/s；ea为饱和水汽压，Pa；ed为实际水汽压，Pa；Δ为饱和水汽压湿度曲线斜率。6.一种长藤结瓜灌区灌溉水有效利用系数计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，通过现场查勘和调查分析，收...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵东国，尹希，陈述，李浩鑫，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42