《{农业与畜牧管理}桓台县水资源承载能力及农业用水量优化配置研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《{农业与畜牧管理}桓台县水资源承载能力及农业用水量优化配置研究（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、桓台县水资源承载能力及农业用水量优化配置研究,山东桓台县 农业综合节水重点试验站 王立平（研究员）,桓台县地表水匮乏，工农业用水以提取地下水为主。本文在保证粮食安全的基础上，以桓台县区域水资源承载能力为依据，根据桓台县农业生产水平，利用非充分灌溉原理，以效益最大为目标，进行了桓台县农业灌水量优化配置，可供同类灌区参考。现汇报如下：,引 言：,桓台县多年均浅层地下水可利用量为1.7663亿m3，P=50%时为1.8256亿m3，P=75%时为1.5998亿m3。 (1)桓台县现状年国民经济需水量 桓台县的国民经济用水量P50%典型年为1.7396亿m3，75为1.8596亿m3。,1 桓台县水资
2、源承载能力分析,(2) 桓台县不同典型年的水资源承载能力 P=50%，承载能力为100，P75承载能力为80，由此可知，该地区若遇平水年份可满足农业生产需求，若遇干旱年份年缺水2600万m3左右。 因此只有采取非充分灌溉方式，才能保证该地区粮食安全的发展和水环境的良性循环。,（1） 种植面积状况 桓台县耕地面积3.23万hm2，其中粮田3.07万/hm2，复种指数1.8，农作物种植面积5.53 hm2， 农作物以冬小麦、夏玉米为主， 种植面积大致相同。 有蔬菜种植面积0.17万hm2。根据县境内的不同区域自然条件和地质单元，可将全县划分为5个区： 区 为0.828万hm2，区为0.774万hm
3、2，区为2.952万hm2， 区为0.720万hm2， 区为0.252万hm2， 总计为5.526万hm2。 （2） 降雨状况 桓台县多年平均降水量为544.9mm， 但年际间相差很大。经计算，不同典型年冬小麦、夏玉米生育阶段有效降雨量=50， 冬小麦为127.7mm， 夏玉米为170.8mm； =75%，冬小麦为104.7mm，夏玉米为141.0mm，粮食总产达到29.871万吨。,2 农业及农灌用量状况,2 农业及农灌用量状况,（3） 灌水状况 桓台县冬小麦,夏玉米,在充分供水的情况下,冬小麦最高单产9t/hm2，目前单价为1.40元/kg；夏玉米最高单产为9t/hm2,目前单价为1.30
4、元/kg。考虑井灌水年运行费用,桓台县地下水单位水量费用为0.3元/m3。 对于经济作物，假定完全满足地区经济作物种植面积和灌溉用水需要，在水资源优化配置计算前扣除。 （4） 农灌资源量 桓台县农业灌溉均以井灌为主，计算可得各区多年均允许开采量区为1481万m3，区为1326万m3， 区为5580万m3，区为1614万m3，区为490万m3，总计为10491万m3。,2 农业及农灌用量状况,根据加权平均耗水量计算公式，取不同农作物产量水平耗水量，进行区域平衡计算，采用公式及计算结果如下： EN=K1 K2 K3 K4 ET+K（1-） （1） ET=EiSI/ST （2） 求得充分供水冬小麦最
5、大需水量5271m3/hm2，单产9t/hm2，夏玉米最大需水量3573m3/hm2，单产9t/hm2时的农业用水量为610.2mm/a，在作物水分生产函数接近最高效益点的非充分供水条件下，根据灌溉试验求得的全生育期作物水分生产函数，冬小麦最大需水量为3807m3/hm2，单产7.5 t/hm2,夏玉米最大需水量2877m3/hm2,单产7.5t/hm2时的农业用水量为469.1mm/a。将该地区的多年平均降雨量544mm，减掉约30mm的人畜及其他非农业用水量，农业生产最多可利用的降雨资源量仅为510mm左右，再考虑到可能产生的地表径流量。,3 灌溉方式确定,经对比分析，可知桓台县在现状水资
6、源条件下，仅能采用非充分供水的灌溉方式，才能保证该地区在获得农业最高效益的同时，还确保该县的生态环境平衡和水资源的持续利用。,3 灌溉方式确定,由农作物灌溉需水量平衡分析可知，对75%保证率代表年，区、区和全区缺水均较多。现分别以该典型年为例，对三种控制区域分别进行农业灌溉用水优化配置计算。,4 不同典型年农业水资源优化配置方案,(1) 75%典型年区农业水资源优化配置方案 以该县灌溉试验资料为依据，建立全生育期冬小麦和夏玉米的水分生产函数，采用动态规划方法，计算求得区各时段作物最优配置水资源量为冬小麦3431万m3， 夏玉米为984万m3 ，其实际净灌水定额：冬小麦2220 m3/hm2 ，
7、夏玉米540 m3/hm2 ，对应作物产量、冬小麦7500 （0.834） kg/hm2 ，夏玉米7035（0.781）kg/hm2，单方水粮食生产率分别为1.97kg/m3，2.65kg/m3，最后求得区优化灌溉条件下总经济效益为29196.8万元。 (2) 75%典型年V区农业水资源优化配置方案 采用与区相同计算方法求得该区优化灌溉水量：冬小麦279万m3，夏玉米118万m3。对应作物产量、 7500（0.834） kg/hm2 、7440（0.827） kg/hm2 ，水分生产率分别为1.97、2.62 kg/m3，总经济效益为2501.1万元。,4 不同典型年农业水资源优化配置方案,(
8、3) 75%典型年全区农业水资源优化配置方案 用同样的方法求得全区农业水资源优化配置灌溉水量：冬小麦6265万m3 ，夏玉米2157万m3，亩净灌水定额分别为2160万m3 、600万m3 ；,4 不同典型年农业水资源优化配置方案,相对产量分别为7365（0.819）kg/hm2，7170（0.797） kg/hm2 ，水分生产率分别为1.98、2.64 kg/hm2 。,(1)根据优化分配模型，以下关系成立： 作物全生育期分配水量灌溉水利用系数（0.85）=作物种植面积作物灌水定额 以、区和全区优化结果分别对小麦、玉米进行验证，上式成立，表明计算结果正确。 （2）按作物生长规律，作物缺水越大
9、，其水利用系数越高，水分生产率越高。从、区和全区优化结果可知，三区小麦、玉米缺水相差不大，产量及其作物水分生产率也相差不大。,5 成果合理性验证,（3）从、区和全区优化结果可知，75%代表年缺水情况下，三区作物种植面积都达到允许最大值，即缺水不影响种植面积，只影响作物单产，按作物生产规律，当缺水达到一定限度时，也可能影响作物种植面积。以75%代表年全区为例分析， 当全区供水量由1.0491亿m3减至0.8亿m3时，小麦、玉米种植面积都将开始减少。 （4）根据桓台县作物灌溉经验，该区小麦生育期一般进行返青、抽穗和灌浆3次灌水，玉米灌水2次。从、区和全区优化结果可知，小麦也主要进行起身、 抽穗和灌
10、浆3次灌水，玉米灌水2次，计算结果和经验相符。 （5）从、区和全区优化结果可知， 75%代表年缺水情况下，三区玉米水分生产率都高于小麦水分生产率，这是由小麦、玉米各生育阶段作物特性决定的。,5 成果合理性验证,(2)以75%代表年全区为例分析，当作物需水完全得到满足时， 小麦水分生产率为1.71， 缺水时小麦水分生产率优化结果为1.97-1.98，玉米水分生产率优化结果为2.62-2.65。因此在缺水地区可适当降低 作物灌溉水用量， 以提高作物水分生产率。,6 结语,(1)以75代表年分析：全区农作物足额灌溉，其农业水资源承载能力仅为0.8。,（3）从区、区和全区优化结果可知，75%代表年缺水情况下，三区作物灌溉主要集中在3、4、6月份， 此时应加大地下水开采力度，充分利用地下水，腾空地下库容，增加雨季降水入渗回灌水量。 （4）冬小麦、夏玉米适宜灌水模式如下。 冬小麦各生育期适宜灌水量。 一般年份春季降雨在120mm左右，冬小麦生育阶段灌水2-3次（另加播前灌水40mm），合计灌四水,总灌水量220mm左右小麦即可丰产。 夏玉米生长期内，降雨较充足，可根据降雨的时空分布情况，一般年份灌水1-2次，加上麦套秋作播前水，总灌水量定额在120mm左右，即可获得较高产量。,6 结语,汇报完毕，敬请指正！,
