水利信息化工作簡報2018年第5期(總第145期)

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國家水資源監控能力建設項目工作專題(第39期)

浙江省積極推進國控二期

灌區農業用水量分析統計模型研究工作

  一、背景情況

  浙江省地處南方濕潤地區,獨特的水文氣象和地形地貌條件,加上長期以來形成的農民就近灌溉習慣,多水源型灌區比較普遍。浙江省多水源灌區具有以下特點:①水源的多樣性,灌區灌溉水源一般包括水庫工程、堰壩引水工程、泵站提水工程等多種水源類型,其水源數量較多;②配置的複雜性,灌區輸配水工程較複雜,既有單一水源供水的灌溉區域,也有多種水源供水的灌溉區域。同時,部分水源工程具有供水、灌溉、發電等多種功能。③供水的隨機性,由於降雨的隨機性和配置的複雜性,不同水源實際供水量大小及其所佔比重存在較大的隨機性。

  按照國家水資源監控能力建設對灌區取用水設施建設的總體要求,結合灌區特性、農業用水量統計等實際,浙江省國控二期灌區取用水監控體系建設工作採用以直接量測與模型計算相結合的方式開展。按照灌區水源類型、灌區規模等特性,全省選擇11個典型灌區開展農業用水量分析統計模型研究工作,探索南方多水源灌區農業用水量分析統計方法。截至目前,按照灌區農業用水計量監測設施建設進度和監測資料,浙江省基本完成江山碗窯灌區和浦江通濟橋水庫灌區農業用水量分析統計模型研究工作。

  二、主要做法

  1、合理選擇研究對象,科學布設監測點位

  浙江省納入國控二期項目建設的灌區共有55個,對全部55個灌區按統一尺度開展農業用水量分析統計模型研究既做不到也沒有必要。浙江省項目辦按照浙江省灌區特性和農業用水實際,綜合考慮區域平衡、灌區規模、灌溉水源類型、灌區種植結構、灌區管理水平等因素,選擇下橋灌區、亭下灌區等11個典型灌區重點開展農業用水量分析統計模型研究。11個典型灌區既包括自流型灌區也包括提水型灌區,既包括大中型灌區也包括小型灌區。

  在確定研究對象以後,按照灌區取用水監測計量設施建設的要求,結合灌區農業用水量分析統計模型需要,科學合理布設灌區農業用水計量監測點位,全省11個典型灌區共計布設205處農業用水計量監測設施,佔全部計量監測設施的63%左右。在開展農業用水計量監測設施布設時重點考慮從掌握灌區供用耗排關係、重要(典型)水源供水量等角度出發。

  2、聯合多方研究力量,把控關鍵研究環節

  在浙江省水資源項目辦領導下,以二期項目建設單位浙江省水利河口研究院為主,聯合武漢大學、浙江大學等國內農田水利研究權威機構,謀劃確定灌區農業用水量分析統計模型研究的工作方案和技術路線。即根據灌區水源類型不同,分別採用SWAT模型和模擬模型構建自流型灌區和提水型灌區水循環模型,利用水文監測資料和國控二期灌區計量監測資料率定模型相關參數,結合灌區農業用水量主要影響因子分析,提出灌區農業用水量分析統計模型。

  同時,在模型研究工作大綱、水循環模型、模型初步成果等項目的關鍵環節和內容,廣泛邀請專家學者、管理者代表、農業用水統計工作者等人員參與諮詢討論,提升研究成果質量。

  3、利用已有工作基礎,提升模型研究精度

  灌區農業用水量分析統計模型研究需要大量的,長期的監測數據和農業用水量統計數據作為支撐。由於灌區農業用水計量工作開展時間較短,相關計量監測數據和農業用水量統計數據較缺乏,為提升灌區農業用水量分析統計模型的精度,在項目開展過程中充分利用水文監測資料結合農業用水計量監測資料開展水循環模型參數率定,利用灌溉水有效利用系數測算數據結合模擬的灌溉水量開展農業用水量分析統計模型研究。上述做法有效保障了浙江省灌區農業用水量分析統計模型研究工作的進展和研究精度要求。

  4、結合年度工作任務,初步建立農業用水量分析統計模型

  根據國控二期2016年、2017年度的工作任務,以具有2017年度農業用水計量監測資料的江山市碗窯灌區、浦江縣通濟橋水庫灌區為重點,採用SWAT模型建立灌區水循環模擬模型。經模擬分析,灌區水循環模型相對誤差的評價等級為優,線性回歸系數的評價等級為良,納什系數的評價等級為優(模擬和實測徑流對比見圖1)。

   

圖1 碗窯灌區江山港出口模擬徑流和實測徑流對比

   

圖2 碗窯灌區大橋鎮出口模擬徑流和實測徑流對比

  在灌區水循環模擬模型研究的基礎上,利用長系列資料模擬不同方案的灌區水循環狀況。根據灌區水循環模擬結果,分析灌區農業用水量與灌溉期降水量、氣象監測信息、灌區種植結構、農業用水計量監測水量等之間的關係,建立灌區農業用水量與上述因子之間的多元線性回歸模型。研究結果表明,利用分析統計模型計算得到的農業灌溉用水量與水循環模型模擬得到的農業灌溉用水量相對差控制在10%以內(見圖2)。

作者:    責編: 楊柳
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