基于遥感蒸发模型的干旱区灌区灌溉效率评价-陆面过程与全球变化.PDF

基于遥感蒸发模型的干旱区灌区 灌溉效率评价 水文水资源研究所 蒋 磊 2014.1.10 基于遥感蒸发模型的干旱区灌区灌溉效率评价 研究背景 研究方法 结果与分析 结论 引言 水分是保证农业生产最为重要的条件。对 于干旱区来说，由于天然的降水量较少， 其农业生产主要依赖于灌溉。 引言 对于一个灌溉系统的灌溉效率，通常采用 渠系水利用系数（输水效率）、田间水利 用系数（田间灌水效率）、灌溉水利用系 数（灌区灌溉效率）来进行评价。 引言 渠系水利用系数 （进入田间的净水量与自水源引水量的比值）表示输 水过程中的水分利用效率 田间水利用系数 （贮存在作物根系层的灌溉水量与进入田间净水量的 比值）表示农田灌水过程中的水分利用效率 灌溉水利用系数 （贮存在作物根系层的灌溉水量与自水源引水量的比 值）则表示输水、灌水2个过程的综合水分利用效率 当前的灌溉用水管理中，只有自灌溉水源的引水量以及主要渠道 的分水量是有监测数据的，而进入田间的净水量与贮存在作物根 系层的灌溉水量在一般情况下是难以进行准确监测的，这导致对 上述3个系数进行准确的定量估算是比较困难的。 引言 渠道渗漏量的准确测定或计算往往是比较困难的。同时，灌区内渠系网 络的结构复杂，造成渠系渗漏损失的因素比较多，这使得根据部分渠道 的水利用系数推算灌区尺度的渠系水分利用系数存在着很大的不确定性 。 引言 利用灌溉水利用系数进行效率评价，隐含着“贮存在作物根系层的灌溉 水量会全部被作物吸收利用”的假设。然而事实上，贮存在作物根系层 的灌溉水量不一定能全部被作物吸收利用，一部分灌溉水量会以深层渗 漏的形式补给地下水，同时渠系渗漏水量与田间深层渗漏水量在一定条 件下也可能补给作物根系层，进而被作物吸收利用。因此，传统的灌溉 水利用系数在区域水资源管理中可能会出现一定的问题。为解决这一问 题，在灌溉效率评价中一个更为合理的评价指标是以灌溉农田消耗的灌 溉水量（灌溉农田蒸散发量与有效降水量之差）来表示灌溉水的有效利 用量。随着遥感蒸散发模型的发展，区域尺度的蒸散发模型已经拥有了 相当的精度，这为区域内灌溉效率的评价提供了坚实的基础。 引言 本研究以灌区内灌溉地作物生育期内实际消耗的灌溉水量（蒸散发与降 水量的差值）表示灌溉水的有效利用量，将灌溉水有效利用量与灌区净 引水量（灌区总引水量与退水量之差）的比值定义为灌溉水的有效利用 系数，并以该系数作为灌区灌溉效率的评价指标。以河套灌区为例，利 用遥感蒸散发模型SEBAL(surface energy balance algorithm for land)计 算了区域内灌溉地作物生育期（4-10月）的蒸散发量，并结合灌区内降 水量与净引水量的观测资料，对节水改造之后河套灌区灌溉水有效利用 系数进行了分析和评价。 研究方法 本研究主要以河套灌区内4个主要县 （临河 、五原、磴口和杭锦后旗 ）为研究区。研 究区位于黄河中上游内蒙古北岸的冲积平 原 ，属于典型的中温带大陆性季风气候 ， 降雨量少。而年蒸发量达2000~2400mm。 研究区灌溉地面积为46.74×104hm2 ，研究 区主要种植作物有小麦、甜菜、玉米、葵 花等 ，是中国重要的商品粮、油生产基地 。 2 2 灌溉地面积/10 hm