基于多源遥感数据和水量平衡原理的灌溉用水量分析

农业灌溉水量估算和区域农业用水的校核是用水统计、监管的难点。现行基于典型调查和定额推算的方法依赖统计人员经验,易受人为因素干扰,准确性难以控制;采用基于水量平衡的灌溉用水推算方法时,区域蓄水变量和耗水量等要素仅依靠传统地面监测条件难以获取。遥感技术能够解决水量平衡方程中区域蓄水变量和蒸散发的估算问题,可以提高水量平衡方法在计算灌溉用水中应用的可行性,但大多数遥感产品存在区域适用性和精度的问题,需要将多种产品结合,通过相互校验和组合控制误差;此外,遥感产品与水量平衡要素之间还存在一定程度的概念差异,需要进行匹配与转换。本文构建了一种基于多源遥感数据和水量平衡原理的灌溉用水分析方法,利用区域水量平衡方程检验多源遥感数据的一致性和可靠性,建立遥感数据与水量平衡要素的对应关系,选取合理的区域蒸散发数据,再利用田间水量平衡将总蒸散发分解为降水蒸散发和灌溉蒸散发,推算得到灌溉耗水量和灌溉用水量的合理范围。应用本文提出的方法进行山东省济南市2012—2015年灌溉用水分析,并与济南市水资源公报统计的农业用水进行对比,结果表明:在降水量接近多年平均的2012、2013、2015年,二者结果较为接近;在干旱的2014年,本文的分析结果与公报结果相差较大。结合同期农田作物长势、区域地下水位变化分析,认为该年份存在较大的灌溉用水,本文结果比较合理。本文方法可为校核区域灌溉用水统计数据的合理性提供技术支撑。     

遥感反演蒸散发在灌溉用水管理中的应用综述

农田灌溉高效用水管理对农业生产及水资源可持续利用至关重要。气候变暖和社会经济发展对农业水资源的可持续利用带来重大挑战,农业生产集约化、标准化和信息化对发展高效节水灌溉、实现灌溉用水精细化管理提出了更高的要求。蒸散发可反映地表与大气的水分和能量交换以及作物耗水,在灌溉用水管理中发挥着关键作用。过去20年来随着遥感对地观测技术不断发展,蒸散发遥感反演和数据融合理论方法不断成熟,数据的时空分辨率和精度不断提升,显著扩展了遥感蒸散发在灌溉用水管理中的应用范围,在灌溉用水量估算等领域得到深度应用。本文在概述国内外蒸散发遥感反演和数据融合研究前沿及相关数据集的基础上,重点对遥感蒸散发在灌溉用水量估算、灌溉制度优化和灌溉效益评价等三个方面的应用场景,进行了系统梳理和总结,以期为农业水资源高效利用和精细化管理提供参考。     

基于遥感蒸散发模型的区域灌溉水有效利用系数测算方法框架设计

在农业用水计量率较低、作物净灌溉用水量较难量测的现状下,最严格水资源管理灌溉用水效率考核指标的复核工作缺乏有力抓手。针对净灌溉用水量难以准确测算的问题,在考核指标复核技术体系不完善的条件下,提出融合"遥感反演-实地监测-计量经济学模型测算-数据综合分析"四位一体的方法,通过基于遥感蒸散发模型的ET测算、典型灌区直接量测、计量经济学模型的灌溉水有效利用系数测算、多学科方法数据对比分析,实现准确、快速测算区域灌溉水有效利用系数,研究结论为最严格水资源管理用水效率指标考核提供复核依据。     

农业灌溉典型区用水量监测与统计探讨

2015年,作为全国用水总量监测试点市,青岛市水文局确定在胶州开展农业灌溉用水量监测试点工作,采用"典型村"和"典型户"相结合的方式,着重解决次灌溉定额、灌溉面积和灌溉次数的确定问题,配合严格的监管制度和监测方法,探索农业灌溉用水量监测切实可行的路径和方法,切实解决了农业灌溉用水量监测不实、不准的问题,为全国用水总量监测提供试点经验。     

安地灌区实时灌溉预报模型构建及系统研发

为缓解金华市安地灌区水资源紧张的现状,基于多源感知信息,构建灌区实时灌溉预报模型及开发模型系统,主要涵盖气象信息预报、作物需水量预报、田间土壤墒情监测、灌溉预报决策等4大功能模块,通过向灌区用水管理者发送灌溉预报决策信息,辅助灌区科学决策,达到适时、适量灌溉,节约灌区农业灌溉用水的目的.     

农业灌溉用水调查要点

农业灌溉用水调查是第一次全国水利普查经济社会用水情况调查分项之一,灌溉用水调查的目的是查清我国农业灌溉用水情况,主要包括灌溉面积、取水量及用水量等。根据山西省用水统计资料,1990—2010年全省经济社会总用水量年平均为575 821万m3,而农业灌溉用水年平均为351 860万m3,占全省经济社会总用水量的61%。     

缺水地区的流域综合管理新方法——缺水地区的耗水量管理

我们在流域管理中引入了一种新方法,即利用尖端的遥感技术来计量蒸发蒸腾量(ET技术),在塔里木盆地二期项目中首次采用了这种方法且取得了成功,随之在半干旱地区的水资源保护项目中也推广了这种方法(如全球环境基金GEF的海河流域水资源和环境综合管理项目),最近正将这种方法逐渐推广到干旱地区,如新疆吐鲁番盆地的水资源保护项目。遥感监测ET技术能计量农业、工业等不同用水行业的用水量。该技术引入之前各类用水行业的用水量难以计算,然而现在根据该技术所估算的数据,可以较准确地计量和监控流域尺度的水平衡,不同用水户的用水量也是如此。ET分析可以得到既能满足保护流域生态系统又能满足不同用水户持续用水需求的最大用水量。有了这些数据,管理部门可以更好地分配用水量。这是遥感监测ET技术第一次被用来有效地控制耗水量。传统方法是计量消耗性用水量而不是实际用水量,因此不能有效地控制过度用水。遥感技术有助于蒸发蒸腾量或各类用水行业实际用水量的计量、监测和评估。该方法基于以下观点:只有在用户耗水量减少且蒸发蒸腾量(地面蒸发,叶面散发等)或排入海洋等不可利用水体的水量减小时,水才能被节约。ET系统可以提供利用遥感技术得到的数据,对河流和水的利用水平进行分析,进而将不同用水户的允许耗水量和配水额联系起来。然后用水户就必须严格按照配水额来限制自己的用水量。如果实际用水量(实测值)超过配水额,系统会通知用水管理部门,用水户会被强制要求减少用水量。在此之前,农业灌溉、生态系统和环境的实际耗水量是无法大范围观测的。该方法可用于控制任何干旱或半干旱地区的过度用水,以维持恢复生态系统和保护环境所需水资源量。     

邢台市农业用水结构变化特征分析

农业用水在总用水量中的比例较大,开展农业节水的潜力巨大。利用邢台市2001-2012年用水量资料分析,农业用水占总用水量的76.41%,农业用水量呈下降趋势,而粮食产量却呈增加趋势。农业灌溉用水量减少的主要原因是开展农业节水措施,节水灌溉面积占总灌溉面积的28.8%。邢台市农业灌溉节水措施主要以低压管道输水措施,占总节水面积的98.5%。通过对农业用水结构变化特征分析,为合理开发利用水资源和节水型社会建设提供科学依据。     

农业综合水价改革监控平台用于用水总量调查统计的研究

农业灌溉用水量是用水总量的重要组成部分,准确监测农业灌溉用水量是全面做好用水总量调查统计工作的关键。青岛市农业灌溉水量约占全市总用水量的40%。但是由于农业灌溉取水分散、水源成分复杂,且绝大部分没有水量计量设施,给用水总量调查统计造成困难。本文以青岛市为例,探讨农业综合水价改革监控平台在水总量调查统计中的应用。     

基于多源信息融合的业务化洪水遥感监测分析

基于多源信息融合的遥感监测方法可对不同类型的洪水灾害开展业务化遥感监测分析。总结了业务化洪水遥感监测分析需要的多源数据,提出了业务化洪水遥感监测的技术流程方法,阐述了应急监测准备、卫星影像处理、水体提取、受淹分析、指标计算、监测成果归档6个技术步骤,并在2020年长江鄱阳湖和淮河中游大洪水业务化监测开展分析。结果表明,应用多源信息融合方法,可为洪水监测提供多方位信息,提供水体范围、淹没面积、房屋耕地等影响评价的信息,为水旱灾害防御提供有力的数据支撑和信息服务。     

城镇化与工业化进程对农业用水的影响

针对城镇化与工业化进程中农业用水保障问题,利用Mann-Kendall非参数秩次相关分析方法,分析了1997—2011年全国农业用水量、有效灌溉面积、每公顷用水量以及灌溉用水量等农业用水指标的变化,研究了农业用水量、总用水量、城镇化率等指标的整体变化及突变,构建了城镇化率、工农业产值与农业用水间的关系,发现全国农业用水量呈微弱减小趋势,其占总用水量的比例大幅下降,有效灌溉面积逐年上升,但每公顷用水量下降导致灌溉用水量基本稳定,城镇化率及工农业产值比例与农业用水占比具有显著的负相关性。系统分析了城镇化与工业化进程中影响农业用水的主要因素,得出人口结构及产业结构调整导致非农业用水需求提升,灌溉用水需求下降;经济导向驱动种植结构调整,间接影响农业用水量;水源污染主要对农业用水水质产生影响,污水灌溉将会减少新鲜水的取用比例;资金投入和科技支撑影响农业用水保障能力。     

海河流域农业节水灌溉现状分析及对策

农业是海河流域最大的用水和耗水行业,发展节水灌溉对减少农业用水量有着重要的影响。通过对海河流域农业用水现状、灌溉用水现状、节水灌溉现状的梳理,分析了海河流域各区域农业节水灌溉情况及存在的问题,提出了海河流域发展农业节水灌溉应采取的对策,为海河流域农业节水灌溉提供参考。     

淮河流域片农业用水现状及未来

淮河流域片现状(1993年)总用水量为569亿m~3,其中农村用水485.4亿m~3,占总用水量的85.3％,农村用水在总用水中占据了较大比重。 在农村用水中,农业用水为主要用水对象,农业用水包括农业灌溉用水及林、牧、副、渔用水,林、牧、副、渔用水量所占比例相对较小,本文重点介绍农业灌溉用水。     

太湖流域农业节水减污实地试验研究

目前太湖流域平原河网地区水稻田的灌溉以淹灌为主,该灌溉方式存在用水效率低、稻田排水量大、化肥流失多、面源污染重等缺点。为加强太湖流域农业用水管理,发展节水灌溉,改善农田生态环境,太湖流域管理局组织开展了平原河网地区实地水稻田节水试验,对稻田用水量、排水氮磷流失情况进行了监测和分析。结果表明,水稻田采用节水灌溉技术既可保证产量,又可在湿地以及生态沟道的协同运行下,有效降低稻田排水中的氮、磷营养物质含量。     

基于作物耗水定额控制的灌溉管理模型

海河流域水资源供需矛盾突出,其中农业灌溉所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。     

水稻滴灌研究与应用对黑龙江水利的意义

水稻采取传统灌溉方法是大水漫灌,水层管理,用水量大,亩用水量为300～500m3;黑龙江省水稻发展很快,已达5000多万亩,水稻灌溉用水200多亿m3,占黑龙江农业用水90%以上。而滴灌是世界最先进的节水灌溉技术,水稻若实现水稻滴灌栽培,可节水50%以上,亩用水量仅需     

河北省井灌区农业灌溉用水计量模式的探索与分析

河北省是全国资源性缺水省份之一,在全社会用水总量中,农业灌溉是用水大户,用水量约占社会总用水量的70%,农业发展的首要制约因素和根本保障都在于水。在当前农业灌溉中,严重缺水与灌溉水效率低下现象并存。随着水资源管理＂三条红线＂制度的实施,提高农业灌溉水利用效率已势在必行。建设一套落实和监测农业灌溉用水的计量手段,是落实水资源严格管理的必要手段。本文结合全省农业灌溉计量工作中出现的实际问题,通过分析各种计量方式的优缺点,探索提出适宜的农业灌溉计量模式。     

衡水市农业用水变化特征与节水效益分析计算

通过对农业用水及节水效益分析,为制定农业区划和水资源合理开发利用提供科学依据。利用衡水市2001-2012年用水量资料,采用趋势分析法分别对衡水市各行业用水比例、农业用水量变化趋势进行计算,并对农业用水效益、农业节水措施等进行分析。衡水市农业用水比例占总用水量的82.02%,农业灌溉用水呈下降趋势,平均每年减少0.001 7×108m3,粮食产量呈增加趋势,平均每年增产9.79×104t。农业用水量减少、粮食增产主要源于开展农业节水,衡水市农业节水面积占有效灌溉面积的67.6%。开展农业灌溉节水,减少地下水开采量,对当地的地下水环境的恢复和改善发挥了重要作用。     

旱作物播前灌溉制度及灌水定额拟订方法的探讨

灌溉制度是否合理,能否反映出实际灌溉中的一些情况,关系到在灌溉制度基础上计算出的农作物灌溉定额的合理性。目前,农业用水在国民经济各行业中还占有较大的比重,农业灌溉需水预测成果合理与否,对整个水资源合理配置将产生较大的影响。农业灌溉用水的主要组成部分为农田灌溉用水,农田灌溉用水量一般要占到农业灌溉总用水量的90%以上,这样,合理计算农田灌溉用水量(定额)对农业灌溉用水量计算结果的合理性将起到决定性的影响。一、目前旱作物播前灌溉制度及灌水定额拟订方法播前灌水的目的在于保证作物种子发芽和出苗所必须的土壤含水量或储…     

中东部平原区农业用水量相关因素探讨

选取华北中东部平原地区沧县为实验区,在实验区内设典型点,对农业灌溉用水量的计算进行探讨研究,寻求更适合本地区农业用水量的计算方法,使农业用水量的计算更准确,为用水总量控制红线提供可参考的技术依据。