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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P=50%典型年为1.7396亿m
2、3,75%为1.8596亿m3.1桓台县水资源承载能力分析(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%,P=75%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5.53hm2,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
3、自然条件和地质单元,可将全县划分为5个区:Ⅰ区为0.828万hm2,Ⅱ区为0.774万hm2,Ⅲ区为2.952万hm2,Ⅳ区为0.720万hm2,Ⅴ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P=50%,冬小麦为127.7mm,夏玉米为170.8mm;P=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
4、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Ⅰ区为1481万m3,Ⅱ区为1326万m3,Ⅲ区为5580万m3,Ⅳ区为1614万m3,Ⅴ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
5、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=K1K2K3K4ET[η+K(1-η)](1)ET=∑EiSI/ST(2)求得充分供水冬小麦最大需水量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7.5t/hm2,夏玉米最大需水量2877m3/hm2,单产7.5t/hm2时的农业用水
6、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,Ⅲ区,Ⅴ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
7、化配置方案(1)75%典型年Ⅲ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Ⅲ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2220m3/hm2,夏玉米540m3/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Ⅲ区优化灌溉条件下总经济效益为29196.8万元.(2)75%典型年V
8、区农业水资源优化配置方案采用与Ⅲ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,
