减少蒸发蒸腾促进水资源可持续利用

作者:宋志斌 梁…    文章来源:南水北调与水利科技    点击数:3540    更新时间:2010/4/8
 

摘要:依据馆陶县世行节水灌溉项目和GEF 海河项目的测定数据,对项目区和对照区的不同作物及同一作物在不同耕作方式下的ET 值进行计算分析。提出了在缺水区可通过调整种植结构和采用节水灌溉、保水保墒等措施来有效减少ET ;减少水的无效蒸发,从而达到节约用水,减少地下水开采量,实现水资源可持续利用的目的。

关键词:减少; ET ;水资源;可持续利用

中图分类号:S274   文献标识码:A   文章编号:167221683 (2009) 0220042203

Reducing the Evapotranspiration ,Facilitating Sustainable Utilization of Water Resources———Taking Guantao County as an Example

SONG Zhi-bin1 ,LIANG Su-wei2 ,MA Jian-jun3

(1. School of Hydroelectric Power , Hebei University of Engineering , Handan 056021 , china;

2. Hebei Provincial Academy of Water Resources , Shijiazhuang 050057 , china;

3. Handan Office , Zhangwei Southern Canal Administrative , Handan 056005 , China)

Abstract : This paper based on the data of the World Bank saving water irrigation project of Guantao county and the GEF Haihe project ,calculated and analyzed the different crops’ ET and the ET of identical crop under different cultivation way in the experimental area and the cont rastive area.The paper proposed to reduce the ET through adjusting the areas of different crops , saving water irrigation ,preserving soil moisture and ot her measures in t he dry zones ;when reducing the invalid evaporation ,thus can save water ,reduce groundwater exploitation and achieve fsustainable utilization of water resources.

Key words : reducing ; ET ;the water resources ; sustainable utilization

1  概述

水是人类生存和发展的生命线,是国民经济和生态环境的命脉,是实现可持续发展的重要物质基础。随着人口的急剧增加、社会经济的迅速发展,用水量也在不断增加,由此引发了一系列的“水”问题,一些城市和地区“水”问题甚至已成为经济和社会发展的重要制约因素[1] 。因此,人类迫切需要对水资源进行开发利用和保护研究,采取有效措施,实现高效用水,缓解水资源紧缺的状况[2-3] 。河北省馆陶县属于资源性缺水地区,在水资源开发和利用过程中,由于受自然因素和人为因素的综合影响,出现了一系列问题,主要有:地表水可利用量减少,水环境恶化;地下水严重超采;土壤次生盐碱化蔓延;水资源与水环境管理力度不够[4] 。因此,以馆陶县为例,对水资源节约利用和保护进行研究,以节约和有效利用水资源、提高水的利用率、减少无效蒸发、减少地下水的抽取,实现水资源的可持续利用具有重要的现实意义。

2  研究内容及方法

本文是在馆陶县世行节水灌溉项目和GEF 海河项目开展的基础上进行研究的,研究的主要内容包括: 其一,测定各种作物的ET,对馆陶县的ET值进行计算; 其二,利用所得的E T 值调整种植结构、采取节水措施、保水措施,实现水资源高效利用,尽力减少ET,控制地下水开采量,使地下水多年平均达到动态平衡,实现水资源的可持续利用。

2.1  ET的概念及ET值的计算

2.1.1  ET的概念

农田水分消耗的途径主要有植物蒸腾、土壤蒸发和深层渗漏。土壤蒸发(Evaporation) 和植物蒸腾(Transpiration) 合称为腾发,两者消耗的水量合称为腾发量,ET。通常又把腾发量称为作物需水量,指在大田条件下,作物根系能得到充分的水分供应,于某一时段或全生育期内用于生态需水和生理需水的水分总消耗量。

作物腾发量就量的意义而言是相对的,而不是不变的,它是由环境条件决定的,主要受三方面因素制约: ①大气干燥程度、辐射条件及风力大小综合决定的蒸发势; ②土壤湿润程度和导水能力所决定的土壤供水状况; ③植被状况,包括植物水分输导组织、叶片气孔数量与大小以及群体结构对湍流交换系数的影响等。腾发量实际是蒸散势、土壤含水量和植被覆盖状况的函数。可以通过减少蒸腾蒸发(ET) ,来达到节约用水,减少地下水的开采量,改变地下水超采的现状,逐步实现地下水采补平衡的目标。

2.1.2  ET 值的确定[5]

①单一作物的ET 值———ETi 的测算。采用水量平衡法(即简化法) ,计算公式如下:

ETi = ( P + M) (1 - β) + ( T- T)         (1)

式中: PM —作物生长期内的降雨量和灌水量; β—降雨和灌溉对地下水的补给系数,可由汛期地下水位升幅Δh 与给水度μ求得,其表述公式为:

β=μΔh/ P       (2)

式中:Δh —地下水位升幅;μ—地下水给水度; T播、T熟—播种和成熟时的土壤储水量。

②作物平均ET值———的计算。作物平均ET值的计算是采用项目区耕地上多种作物各自的ET i 按该作物种植面积Fi 占耕地总面积F 的百分比的加权平均值。

③综合ET值———ET综 的计算。综合ET值由耕地的ET 值和非耕地的E T 值两部分组成,其中非耕地的ET 值可近似用年降水量减去径流量和降雨对地下水的补给量求得。在海河平原地区,非耕地的ET 值可按0.6 估算,综合E F 值计算公式为:

ET= η+ (1 - η) ×0. 6 ×        (3)

式中:η—为耕地面积占总面积的百分比—作物平均ET; ET综—耕地和非耕地的综合ET 值。

2.1.3  作物的ET

数据主要采用2004 年北董固、南于林、十里店三个试验区的项目区、对照区年内每次降雨及灌溉前后的土壤含水量监测资料,对照区位于非项目区。其中,十里店项目区采用喷灌方式;北董固项目区采用管道灌溉;南于林项目区采取了平整土地、秸杆还田等农业节水措施和非充分灌溉制度;对照区仍以原来的土垄沟畦灌方式。

①单一作物的ET值比较分析。试验区种植的主要作物有小麦、玉米、棉花,单一作物的ET 值见表1 ,由表可知, ET值从小到大依次为: ET玉米< ET小麦< ET棉花。但小麦和玉米一年两熟ET玉米+ ET小麦> ET棉花,因此从减少ET 值的角度讲,适当减少小麦和玉米的种植面积,加大棉花的种植面积,有利于ET值的减少。

1  2004 年项目区和非项目区浇灌效率比较

②同一作物在不同耕地的ET值比较分析。以现状年2004 年为例(详见表1) ,在项目区单一作物的ET值明显低于非项目区同一作物的ET,这主要是由于在项目区采取喷灌、管灌和非充分灌溉等高效节水措施,使得有效灌溉率明显高于非项目区[6] ,因此在农民经济条件允许的条件下,大力推广节水灌溉措施,对减少作物ET值具有显著效果。

2. 2  减少ET值的措施

2.2.1  调整种植结构

全县的耕地复种指数为165 %,耗水量大,造成水资源供耗失衡,作物不能得到充分灌溉,肥力不足。农作物产量较低,商品率不高,小麦等需水量大的作物种植面积大,而其它一些作物,如棉花、花生等需水量少商品率高的作物种植面积少。

根据水资源可供水量进行种植结构调整[7] ,逐步减少小麦—玉米一年两熟的种植形式,扩大春播棉(和其它作物) 的种植形式,降低复种指数,大量减少灌溉用水,其主要措施:第一,对小麦—玉米进行高度集约化经营,提高单产,减少种植面积,确保总产量不减少;第二,大力发展节水高附加值作物种植,如棉花、大豆、蔬菜、花卉等。第三,大力发展养殖业、副业来弥补可能由种植结构调整引起的减产。

2.2.2  节水灌溉

试验数据表明大水漫灌方法灌水定额1 000 m3 / hm2 ,而软管灌溉定额900 m3 / hm2 ,管道灌溉定额为690 m3 / hm2 ,喷灌灌水定额600 m3 / hm2 ,滴灌为301.5 m3 / hm2 。因此要大力发展节水工程,节水灌溉是贫水地区农田灌溉的必由之路。平整土地和小畦化建设;耕地不够平整、大畦化,田间水的浪费很严重,据全县多年的调查资料分析,土地不平、畦大,每公顷需水682.5 m3 ,而精耕细作、大畦改小畦,在同样情况下,每公顷用水量546 m3 ,减少136.5 m3 ,减少20 %

2.2.3  保水措施

①机械蓄水保墒。机械蓄水保墒措施主要包括:a. 深耕(深松) 、耙耱,使耕作层土壤形成一个疏松的覆盖层,减少蒸发。b. () 后锄耘;() 后的土壤水分无效蒸发消耗速率最大,这时的锄耘可以切断毛细管,减少土壤水分的无效蒸发,提高降雨量的纳蓄能力。c. 少耕和免耕;在小麦收割时留高茬免耕播种玉米,有覆盖保墒作用,减少无效蒸腾蒸发。

②秸秆还田蓄水保墒。利用麦秸、玉米秸和杂草等覆盖保墒,一方面使农田土壤表面免受风吹、日晒和雨滴的直接冲击,保持土壤表层结构,提高降雨入渗率;另一方面可割断土壤表层和下层毛细管的联系,减弱土壤空气与大气之间的紊流交换强度,有效抑制土壤水分的蒸发。

③塑料薄膜覆盖保墒。地膜覆盖栽培措施的主要优点是抑制田间土壤水分无效蒸发、集水、保墒和抗墒、提高耕作层地温,改善作物中下部光照条件,促进作物生长发育。

④化学制剂调控措施。推广应用化学制剂,减少作物蒸腾。

⑤种植抗旱节水高产品种。

3  结论

①由数据分析可知,各作物的ET值不同,项目区种植的主要作物有小麦,玉米,棉花,由实测获得, ET值从小到大依次为: ET玉米< ET小麦< ET棉花。但小麦和玉米一年两熟,ET玉米+ ET 小麦> ET棉花因此从减少ET值的角度讲, 适当减少小麦和玉米的种植面积, 加大棉花的种植面积, 有利于ET值的减少。

②由于各作物的ET值不同,因此可通过调整种植结构,减少总的ET ,从而减少灌溉用水,减少地下水的抽取量。

③同一作物在不同耕地的ET值也不同, 在项目区单一作物的ET 值明显低于非项目区同一作物的ET, 这主要是由于在项目区采取喷灌、管灌和非充分灌溉等高效节水措施,使得有效灌溉率明显高于非项目区,因此在农民经济条件允许的条件下,大力推广节水灌溉。

④国家应通过政策、技术和资金支持,增加节水灌溉的面积[8] ,以减少无效蒸发,节约有限的水资源。

⑤各种保水措施可提高蒸腾水的利用率,减少水的无效蒸发,因而,在有条件的地方要加强作物的高效集约化管理,以合理用水,有效节水。

参考文献:

[1]  陈家琦,王 浩. 水资源学概论[M] . 北京:中国水利水电出版社,1996. 45-46.

[2]  水利部规划计划司. 水利可持续发展战略研究[M] . 北京:中国水利水电出版社,2004. 35-40.

[3]  方红远. 区域水资源合理配置中的水量调控理论[M] . 郑州:黄河水利出版社,2004. 31-32.

[4]  河北省馆陶县GEF 项目办公室. 馆陶县水资源与水环境综合管理计划报告[R] . 2003. 10-100.

[5]  刘昌明,陈志恺. 中国水资源现状评价和工序发展趋势分析[M] .北京:中国水利水电出版社,2001. 45-46.

[6]  河北省用水定额[R] . 石家庄:河北省水利厅,2002. 15-20.

[7]  董增川,刘 凌. 西部地区水资源配置究[J] . 水利水电技术,2002 , (3) :1-4.

[8]  中国科学院可持续发展研究组. 2002 中国可持续发展战略报告[M] . 北京:科学出版社,2002. 1-5.

作者简介:宋志斌(1972-) ,,河北邯郸人,讲师,硕士,主要从事水资源及水工结构工程的研究。

分享到:

文章录入:ahaoxie    责任编辑:ahaoxie 

精彩图片
文章评论
数据载入中,请稍后……
  请您注意:
 ·请遵守中华人民共和国有关法律法规和《全国人大常委会关于维护互联网安全的决定》。
 ·请注意语言文明,尊重网络道德,并承担一切因您的行为而直接或间接引起的法律责任。
 ·环境生态网文章跟帖管理员有权保留或删除其管辖留言中的任意内容。
 ·您在环境生态网发表的言论,环境生态网有权在网站内转载或引用。
 ·发表本评论即表明您已经阅读并接受上述条款,如您对管理有意见请向文章跟帖管理员反映。

绿色进行时
推荐文章
植物生长调节剂强化籽粒苋修复镉…
Exogenous plant growth regulators improved phytoextract…
绿色生活
驴行天下
考试频道点击排行
  • 没有考试

  • | 设为首页 | 加入收藏 | 关于我们 | 广告服务 | 联系站长 | 友情链接 | 版权申明 | 管理登录 |