基于作物耗水定额控制的灌溉管理模型-论文.pdf

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1、第12卷第1期中国水利水电科学研究院学报Vo1．12No．1!竺!na1。fChinaInstitute。fWaterRes。urcesandHydr0p。werResearchMarch，2014文章编号：1672—3031(2014)01—0030—06基于作物耗水定额控制的灌溉管理模型王蕾2刘钰2，许迪2彭致功(1．中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京100038。2．国家节水灌溉北京工程技术研究中心。北京100048)摘要：海河流域水资源供需矛盾突出，其中农业灌溉所

2、占用水量和耗水量比例最大，而其水分利用效率相对偏低，因此节水潜力较大，为合理调控区域灌溉用水，本文将田间试验观测为基础的灌溉节水理论和方法与遥感数据反演区域耗水(ET)的点面优势相结合，提出了基于作物耗水定额管理的农业灌溉管理模型，通过控制区域上的作物耗水量分布，促进区域灌溉水资源的合理调配和利用，实现资源性节水。模型主要功能包括遥感反演数据统计分析、区域耗水目标分解、作物ET定额分配、种植结构调整、节水潜力分析以及净灌溉需水量估算。可实现从区域综合耗水控制目标向主要作物ET定额的分解，并转化为灌溉

3、用水管理中可控制的灌溉定额，通过逐年设置主要作物的ET控制定额和种植结构情景方案，分析区域的节水潜力，消除奢侈耗水，实现不同水文年和耗水控制阶段目标下的灌溉定额管理，为区域灌溉水管理提供技术支持。关键词：耗水管理；遥感反演耗水；ET定额；灌溉定额；资源性节水中图分类号：$274文献标识码：Adoi：10．132440．onki．jiwhr．2014．O1．0051研究背景海河流域是我国水资源最为紧缺的地区之一，随着经济社会飞速发展，水资源的供需矛盾异常突出，已成为制约社会经济稳定发展的瓶颈。目前农业

4、是最大的用水和耗水行业，用水量占总用水量的70％以上，且主要使用地下水，普遍存在超采现象。监测数据显示流域不同地区农业灌溉用水效率差异较大，存在奢侈耗水，有较大的节水潜力。由于农业取用水过程复杂，工程设施维护和灌溉管理水平偏低，水资源紧缺与奢侈耗水并存的现象普遍存在于我国干旱半干旱地区，传统的以点代面的ET监测方法在区域水资源管理中存在较大的局限性，而利用卫星遥感数据反演估算区域耗水的方法日趋成熟，具有空间上覆盖面广、数据直观等优点，利用遥感数据开展区域耗水研究逐渐成为水资源管理研究的热点之一。如何

5、将遥感反演数据用于水资源合理配置，提高水资源利用效率和效益，缓解水资源短缺，是当前急需解决的研究课题。本研究以农业用水和耗水为主要研究对象，利用遥感ET、产量、土地利用等数据开展耗水现状分析，通过ET定额管理实现总量控制目标，在减少耗水的同时提高农业产出效率，对流域水资源规划与合理配置，缓解水资源紧缺状况，推行最严格的水资源管理具有十分重要的意义。蒸发蒸腾(耗水，以下简称ET)作为区域水量平衡和能量平衡的主要成分，不仅在水循环和能量循环过程中具有极其重要的作用，而且也是连接生态过程与水文过程的重要纽

6、带。宏观尺度上，ET作为水循环大系统的主要消耗项，对水资源的利用效用方面起着决定性的作用。农田尺度上，近年来国内外学者立足于微观植被蒸腾机理，结合农田微气候条件相继提出了非充分灌溉、调亏灌溉以及控制性根系交替灌溉等农田节水灌溉方式，在区域农业耗水管理和用水规划方面也结合ET估算模型开展了相关研究。无论是微观还是宏观尺度，都是通过调节农田蒸发蒸腾量的方式，实现在收稿日期：2013—08—21基金项目：国家自然科学基金资助项目(50909099，91125017，51009151)；“十二五”农村领域国

7、家科技计划课题(2011BAD25B05—2)；国家973计划项目(2006CB403405)；水利部“948”项目(201009)；中国水利水电科学研究院“十二五”重点专项(基于遥感ET的灌区用水管理关键技术研究及公共服务平台建设)作者简介：王蕾(1980一)，女，湖北人，工程师，博士，主要从事农业水管理研究及3s技术应用研究。E-mail：leiwang@iwhr．com一3O一基于作物耗水定额控制的灌溉管理模型王蕾刘钰许迪彭致功不减产或少减产的前提下，减少水资源的供给，达到资源性节水和提高水资

8、源利用效率的目的。因此以耗水(ET)管理为基础的水资源管理，其实质就是“以供定需”，以生产生活消耗水资源量为基础进行区域水资源的需求管理，提高用水效率，通过控制不同区域不同类型的耗水量，使之与当地不同发展阶段的水资源可利用量相平衡。因此，合理确定不同地区、不同发展阶段、与区域水平衡和经济可持续发展需求相适应的耗水目标，是耗水管理的核心，必须综合考虑现状耗水的分布、区域水平衡和水资源优化配置等几方面因素。2ET管理模型构建2．1模型结构模型的主要功能包括：现状遥感数据的