桓臺(tái)縣水資源承載能力及

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1、桓臺(tái)縣水資源承載能力及農(nóng)業(yè)用水量?jī)?yōu)化配置研究山東·桓臺(tái)縣農(nóng)業(yè)綜合節(jié)水重點(diǎn)試驗(yàn)站王立平(研究員)桓臺(tái)縣地表水匱乏,工農(nóng)業(yè)用水以提取地下水為主.本文在保證糧食安全的基礎(chǔ)上,以桓臺(tái)縣區(qū)域水資源承載能力為依據(jù),根據(jù)桓臺(tái)縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平,利用非充分灌溉原理,以效益最大為目標(biāo),進(jìn)行了桓臺(tái)縣農(nóng)業(yè)灌水量?jī)?yōu)化配置,可供同類灌區(qū)參考.現(xiàn)匯報(bào)如下:引言:桓臺(tái)縣多年均淺層地下水可利用量為1.7663億m3,P=50%時(shí)為1.8256億m3,P=75%時(shí)為1.5998億m3.(1)桓臺(tái)縣現(xiàn)狀年國(guó)民經(jīng)濟(jì)需水量桓臺(tái)縣的國(guó)民經(jīng)濟(jì)用水量P=50%典型年為1.7396億m

2、3,75%為1.8596億m3.1桓臺(tái)縣水資源承載能力分析(2)桓臺(tái)縣不同典型年的水資源承載能力P=50%,承載能力為100%,P=75%承載能力為80%,由此可知,該地區(qū)若遇平水年份可滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求,若遇干旱年份年缺水2600萬(wàn)m3左右.因此只有采取非充分灌溉方式,才能保證該地區(qū)糧食安全的發(fā)展和水環(huán)境的良性循環(huán).(1)種植面積狀況桓臺(tái)縣耕地面積3.23萬(wàn)hm2,其中糧田3.07萬(wàn)/hm2,復(fù)種指數(shù)1.8,農(nóng)作物種植面積5.53hm2,農(nóng)作物以冬小麥,夏玉米為主,種植面積大致相同.有蔬菜種植面積0.17萬(wàn)hm2.根據(jù)縣境內(nèi)的不同區(qū)域

3、自然條件和地質(zhì)單元,可將全縣劃分為5個(gè)區(qū):Ⅰ區(qū)為0.828萬(wàn)hm2,Ⅱ區(qū)為0.774萬(wàn)hm2,Ⅲ區(qū)為2.952萬(wàn)hm2,Ⅳ區(qū)為0.720萬(wàn)hm2,Ⅴ區(qū)為0.252萬(wàn)hm2,總計(jì)為5.526萬(wàn)hm2.(2)降雨?duì)顩r桓臺(tái)縣多年平均降水量為544.9mm,但年際間相差很大.經(jīng)計(jì)算,不同典型年冬小麥,夏玉米生育階段有效降雨量P=50%,冬小麥為127.7mm,夏玉米為170.8mm;P=75%,冬小麥為104.7mm,夏玉米為141.0mm,糧食總產(chǎn)達(dá)到29.871萬(wàn)噸.2農(nóng)業(yè)及農(nóng)灌用量狀況2農(nóng)業(yè)及農(nóng)灌用量狀況(3)灌水狀況桓臺(tái)縣冬小麥,夏玉

4、米,在充分供水的情況下,冬小麥最高單產(chǎn)9t/hm2,目前單價(jià)為1.40元/kg;夏玉米最高單產(chǎn)為9t/hm2,目前單價(jià)為1.30元/kg.考慮井灌水年運(yùn)行費(fèi)用,桓臺(tái)縣地下水單位水量費(fèi)用為0.3元/m3.對(duì)于經(jīng)濟(jì)作物,假定完全滿足地區(qū)經(jīng)濟(jì)作物種植面積和灌溉用水需要,在水資源優(yōu)化配置計(jì)算前扣除.(4)農(nóng)灌資源量桓臺(tái)縣農(nóng)業(yè)灌溉均以井灌為主,計(jì)算可得各區(qū)多年均允許開(kāi)采量Ⅰ區(qū)為1481萬(wàn)m3,Ⅱ區(qū)為1326萬(wàn)m3,Ⅲ區(qū)為5580萬(wàn)m3,Ⅳ區(qū)為1614萬(wàn)m3,Ⅴ區(qū)為490萬(wàn)m3,總計(jì)為10491萬(wàn)m3.2農(nóng)業(yè)及農(nóng)灌用量狀況根據(jù)加權(quán)平均耗水量計(jì)算公

5、式,取不同農(nóng)作物產(chǎn)量水平耗水量,進(jìn)行區(qū)域平衡計(jì)算,采用公式及計(jì)算結(jié)果如下:EN=K1K2K3K4ET[η+K(1-η)](1)ET=∑EiSI/ST(2)求得充分供水冬小麥最大需水量5271m3/hm2,單產(chǎn)9t/hm2,夏玉米最大需水量3573m3/hm2,單產(chǎn)9t/hm2時(shí)的農(nóng)業(yè)用水量為610.2mm/a,在作物水分生產(chǎn)函數(shù)接近最高效益點(diǎn)的非充分供水條件下,根據(jù)灌溉試驗(yàn)求得的全生育期作物水分生產(chǎn)函數(shù),冬小麥最大需水量為3807m3/hm2,單產(chǎn)7.5t/hm2,夏玉米最大需水量2877m3/hm2,單產(chǎn)7.5t/hm2時(shí)的農(nóng)業(yè)用水

6、量為469.1mm/a.將該地區(qū)的多年平均降雨量544mm,減掉約30mm的人畜及其他非農(nóng)業(yè)用水量,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最多可利用的降雨資源量?jī)H為510mm左右,再考慮到可能產(chǎn)生的地表徑流量.3灌溉方式確定經(jīng)對(duì)比分析,可知桓臺(tái)縣在現(xiàn)狀水資源條件下,僅能采用非充分供水的灌溉方式,才能保證該地區(qū)在獲得農(nóng)業(yè)最高效益的同時(shí),還確保該縣的生態(tài)環(huán)境平衡和水資源的持續(xù)利用.3灌溉方式確定由農(nóng)作物灌溉需水量平衡分析可知,對(duì)75%保證率代表年,Ⅲ區(qū),Ⅴ區(qū)和全區(qū)缺水均較多.現(xiàn)分別以該典型年為例,對(duì)三種控制區(qū)域分別進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉用水優(yōu)化配置計(jì)算.4不同典型年農(nóng)業(yè)水資源優(yōu)

7、化配置方案(1)75%典型年Ⅲ區(qū)農(nóng)業(yè)水資源優(yōu)化配置方案以該縣灌溉試驗(yàn)資料為依據(jù),建立全生育期冬小麥和夏玉米的水分生產(chǎn)函數(shù),采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法,計(jì)算求得Ⅲ區(qū)各時(shí)段作物最優(yōu)配置水資源量為冬小麥3431萬(wàn)m3,夏玉米為984萬(wàn)m3,其實(shí)際凈灌水定額:冬小麥2220m3/hm2,夏玉米540m3/hm2,對(duì)應(yīng)作物產(chǎn)量,冬小麥7500×(0.834)kg/hm2,,夏玉米7035×(0.781)kg/hm2,單方水糧食生產(chǎn)率分別為1.97kg/m3,2.65kg/m3,最后求得Ⅲ區(qū)優(yōu)化灌溉條件下總經(jīng)濟(jì)效益為29196.8萬(wàn)元.(2)75%典型年V

8、區(qū)農(nóng)業(yè)水資源優(yōu)化配置方案采用與Ⅲ區(qū)相同計(jì)算方法求得該區(qū)優(yōu)化灌溉水量:冬小麥279萬(wàn)m3,夏玉米118萬(wàn)m3.對(duì)應(yīng)作物產(chǎn)量,7500(0.834)kg/hm2,7440(0.827)kg/hm2,水分生產(chǎn)率分別為1.97,