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河套灌区土壤墒情、旱情监测网站的布设与研发

来源: 本站  类别:技术文章  更新时间:2010-4-2 11:22:52  阅读

1 项目的目的及意义
土壤墒情监测是水循环规律研究、农牧业灌溉、水资源合理利用、抗旱救灾基本信息收集的基础工作。土壤墒情、旱情监测对农作物播种、产量预测和节水灌溉等都有重要的指导意义,是灌区生产决策不可缺少的依据。实践证明,在作物增产灌溉和适时适量节水技术应用与研究中,都离不开田间墒情的监测和预报。监测墒情并与当地作物的需水量相结合,是精确管理田间用水量最直接的方法。可实现科学地制定灌溉计划和较准确地调控土壤水分的目的,使灌区作物得到适时、适量的灌溉,提高灌水效率,既节水又增产。
通过建设土壤墒情与旱情监测网,分析所采集的大量基础数据,可掌握全灌区土壤墒情变化规律,发布土壤墒情和旱情信息,为农业结构调整、组织防旱抗旱行动、开展节水社会化服务提供科学依据。土壤墒情与旱情监测是一项长期的工作,通过多年的数据采集和相关信息积累,将简单的信息转化为重要的信息资源,为建设灌区土壤墒情与旱情的预警系统奠定坚实基础。同时对农业水资源的可持续利用也具有重要的意义。
2 项目研究的必要性
2. 1 灌区地域差异
河套灌区北依阴山,南临黄河,是全国最大的一首制灌区,目前的灌溉面积接近66. 7万hm2 ,东西长约300 km,南北宽约60 km。灌区面积大,导致灌区东西部自然气象条件的差异(主要表现在年平均气温、降雨量、蒸发量、风速等气象要素的差异) ;灌区地势东南高,西北低,存在局部高地和低洼地,造成灌区内地下水埋深不同;灌区土壤母质为黄河冲积物,由于在成土过程中土壤母质的沉积环境不同,形成沙、粘互层的土体构型,西部偏沙,东部偏粘,使灌区出现了“一步三换土”的土体特征;灌区内的总干渠以各大灌域分组进行轮灌,各灌域又以分干渠为轮灌组进行轮灌,灌区内同一轮次的灌水时间相差较长,因此,河套灌区土壤墒情在时空分布较为复杂。在灌区内布设土壤墒情与旱情监测网是准确掌握灌区土壤墒情信息的重要手段,也是为灌区长期积累基础资料的必要举措。“没有引黄灌溉就没有河套农业”,只有科学的制定灌溉计划和较准确的调控田间土壤水份,根据各作物不同生育期适宜含水量的要求,制定合理灌溉定额,才能在水资源紧缺的形势下使河套农业得到可持续发展。
2. 2 引黄水量减水
到2010年自治区分配给河套灌区的引黄水量由目前的52亿m3 左右减少到40亿m3 ,在灌区发展节水灌溉、扩大井渠双灌的面积,提高水的利用率是灌区农业实现可持续发展的必由之路,对灌区内土壤墒情、旱情进行监测可为制定全灌区的综合节水模式提供决策依据。
2. 3 提高灌区管理水平
在灌区布设土壤墒情、旱情监测网站是现代化大水利信息化建设的重要内容之一,也是衡量灌区灌溉管理水平的重要指标。根据土壤墒情、旱情数据的分析,可及时反应灌区气温、地温、土壤含水率等农业要素的变化规律,定期发布灌区墒情公报,对各部门确定作物播种时间、预测引水时间、引水量等方面有重要的指导价值,同时也必将产生良好的经济效益和社会效益。
2. 4 评价灌区节水效果
对土壤墒情要素的分析,是科学评价灌区节水效果的前提。通过灌区土壤墒情、旱情长系列的监测,可积累大量的基础数据,为灌区有关的生产、科研及管理等方面提供宝贵的基础资料。
3 项目研究的可行性
(1)灌区内各级决策层领导对土壤墒情数据非常重视,对土壤墒情监测的重要性和必要性有了充分的认识,各灌域的试验站、管理所、管理段遍布全灌区,为土壤墒情监测点的选择及今后的日常管理提供了方便条件。
(2)河套灌区信息化建设的基础设施已经构建成型,无线传输系统在灌区各级灌溉管理机构已形成网络,为土壤墒情、旱情监测系统提供了良好的基础条件。
(3)土壤墒情、旱情监测系统中采用的自动化设备(气象站、TDR水分仪)技术已经成熟,并已在国内外普遍采用。
(4)自主开发的地下水自记水位计测量准确、数据传输方便、性能稳定,已在灌区应用。
(5)气象要素与TDR水分仪的数据自动采集与传输是监测系统的技术关键,自主研发的类似的数据采集与传输技术已在供水工程中得到成功的应用,因此,通过自主研发完全可对自动气象站与TDR水分仪采集的数据实现远程传输,并且与国内、外同类定型产品相比有较大的经济优势。
4 项目的具体安排
此项目拟3年完成, 2008年完成项目的前期调研工作,并完成灌区中部两个监测点的布设。2009年完成灌区东部的两个监测点及山旱牧区后旗的一个监测点(共3个监测点)的布设。2010年完成其余监测点的布设,土壤墒情监测点覆盖整个灌区及山旱牧区。
5 项目的技术指标及监测内容
5. 1 技术指标
主要的技术指标有气象条件、土壤的物理特性、土壤水分状态、作物种类及生长发育状况、地下水位等。
气象观测要素主要有降水量、气温、气压、湿度、风速、水面蒸发量、地温、日照等。
土壤的物理特性由土壤的质地、土壤的结构、土壤的比重、土壤干容重、土壤孔隙度来表达。
土壤水分常数是土壤水分特性的重要指标,主要有饱和含水量、田间持水量、凋萎含水量及作物不同生长期适宜的含水量。
观测土壤含水量的同时记录作物的播种日期,作物生长发育期,观察作物的生长发育状况。作物的水分状态,以涝、渍、正常、缺水、受旱等分级来表示。
浅层地下水水位的变化及地下水埋深是影响土壤墒情变化的重要要素之一。地下水观测要素为地下水位、地下水埋深、地下水温度、地下水质等要素。
5. 2 主要监测内容
(1)需解决的关键技术问题是自动化与远程传输技术。①墒情监测系统建立:在河套灌区分西部、中部、东部来布设,每个地区设2个监测点,一轮灌和二轮灌区各设1个点,共设6个监测点。在山旱牧区的乌拉特中旗和乌拉特后旗放各设1 个点,共2 个点。各点安装墒情监测仪。②土壤墒情监测: (根据不同植物不同时段来进行分析) 。
山旱牧区的2个监测点和灌区的东、西部的4个监测点(共6个点)监测深度为50 cm,采用三点法测试,分3层,分别为0~10、10~30、30~50。
灌区中部的2个监测点监测深度为110 cm,采用6点法测试,可分0~10 cm、10~30 cm、30~50 cm、50~70 cm、70~90 cm、90~110 cm。定点定时采用土壤墒情数据。各点墒情应连续取多次,求取同一层次多天平均值作为最终结果。③在河套灌区设一小型气象站,采集每天降水、气温、蒸发、日照时间、风速等气象数据。④在各监测点设地下水位观测井,检测其地下水位变化。
(2)技术来源:根据个监测点的土壤含水量变化,来分析(气温、气象、风速)种植结构,灌水情况等对作物的影响。
6 经济效益和社会效益
通过研究,可以根据各种作物不同生育期适宜的土壤含水量制定科学的灌溉制度,指导当地农业生产,根据当地的气象、地下水、来水情况等资料来农民调整种植结构,合理种植,合理灌溉,达到节水增效的目的。其经济效益和社会效益是明显的。

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