ET管理在河北省GEF海河项目中的应用（李永根,彭俊岭,李会昌）

时间：2022-02-21 15:11:53 浏览量：次

1 引言

河北省GEF（全球环境基金）海河流域水资源与水环境综合管理项目, 是世界银行和水利部、国家环保总局组织实施的GEF海河项目的一部分, 涉及邯郸市的馆陶、成安、涉县、临漳、肥乡5个项目县。ET（蒸发蒸腾）管理是该项目的重要措施之一, 基本指导思想是：在整个项目的执行期间, 贯彻资源型节水理念。所谓资源型节水, 就是降低当地不可回收的水资源消耗量, 主要是无效或奢侈蒸发蒸腾量（ET）。ET管理包括3个方面的内容：首先, 在项目的规划设计阶段, 根据供耗分析确定项目期内应该降低的ET量值。其次, 在项目实施阶段, 以ET为依据进行总量控制和水权分配（定额管理）。最后, 在项目竣工验收阶段, 根据实施过程中对ET和其他指标的监测结果, 对实施效果进行评价。

2 ET管理中的供耗分析

2.1 用供耗分析法确定项目区的缺水类型

传统的水资源配置采用供需分析的方法, 水源充足时以需定供、水源不足时以供定需。随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高, 河北省水资源的消耗量日益增加, 多年来水资源的利用一直在消耗量（ET）大于可利用量（W）的状态下运行。

河北省各项目县在项目规划阶段,首先进行水资源的供耗分析以确定项目区的缺水类型, 当项目区的ET＞W时, 为资源型缺水地区, 否则为非资源型缺水地区。

河北省及各项目县早已成为典型的资源型缺水地区, 并出现了难以恢复的水文地质问题。对于资源型缺水地区, 首要任务就是采取各种措施逐步降低ET, 以适应水资源短缺的现状, 争取早日实现水资源的供耗平衡, 即水资源的可持续利用。

2.2 根据以供定耗原则确定需要降低的ET值

项目要求, 到2010年项目结束时,实现超标ET降低10%的目标, 之后每年降低10%, 直到2020年, 实现水资源的供耗平衡, 即水资源的可持续利用。

这里, 超标ET就是需要确定的ET降低值。首先, 通过实测获得现状ET值：ET现状, 可取丰、平、枯3个典型年份的平均值, 或多年平均值。然后, 确定目标ET值；ET目标。根据供耗平衡、以供定耗的原则, 到2020年, 若要实现水资源的可持续利用, 必须使目标ET等于或小于多年平均水资源可利用量W平均（对于地上地下没有横向流入流出、或流入流出相等的项目区,W平均就是多年平均降水量P平均）。

由此可知, 超标ET=ET现状-ET目标,而ET目标=W平均或P平均。

3 ET管理中的水权分配

基于ET的水权分配，需要确定水权系统中的耗水量、取水量和排水量。

3.1 耗水量的确定

3.1.1 综合ET的确定

综合ET指项目区内耕地ET和非耕地ET面积占土地总面积的加权平均值, 它代表着项目区内水资源的消耗量。参与水权分配的综合ET, 在项目开始、结束和2020年,分别取值为：ET现状、ET现状-（ET现状-ET目标）×10%和ET目标。

3.1.2 耕地平均ET的确定

耕地平均ET指项目区耕地上多种作物ET按播种面积占耕地总面积比值（种植比）计算的加权平均值, 它代表着项目区内耕地上水资源的消耗量。用作水权分配的耕地平均ET,可采用计算综合ET的方法反求：

ET耕=ET综/[γ+0.6（1-γ）] ①

式中ET综和ET耕分别为综合ET和耕地平均ET；根据世行节水灌溉项目中方专家田园教授的研究, 非耕地上的ET：ET非=0.6ET耕；γ为耕地（或灌溉地块）面积占项目区总面积的比值, 对于河北平原,可取γ=0.7,则有ET耕=ET综/0.88。

3.1.3 单一作物ET的确定

对于单一作物ET, 肥乡县项目办建议分配到每眼机井的每户耕地上, 可采用计算耕地平均ET的方法反求：

Σδi·ETi=ET耕 ②

式中ETi为某种作物的ET；δi为该种作物的种植比。

3.2 取水量的确定

3.2.1 区域用水总量的控制

对于资源型缺水的邯郸市5个项目县,若有条件从区外引水,ET目标=P平均+△T平均, 其中△T平均为多年平均出、入境水量之差；若无条件从区外引水补充水源，则只能加大节水力度降低作物的ET。或调整种植结构, 减少耗水多的作物的种植面积, 甚至降低复种指数和缩小灌溉面积, 以适应水源条件。对于没有出、入境水量的相对独立的水利单元, 也就是通过控制综合ET在多年平均降雨量之下来达到总量控制的目的。

3.2.2 地块灌水定额的确定

分配给种植某种作物地块的净灌溉定额用下式计算：

Mi=(ETi-Pei)/η田 ③

式中Pei为某种作物生育期内的有效雨量, η田为田间水的利用系数。

分配给种植多种作物地块的毛灌溉定额用下式计算：

M耕=（ET耕-Pe）/η耕 ④

式中Pe为该地块全年的有效雨量,η灌为灌溉水的利用系数, 或叫做灌溉效率。

M1可作为制定某种作物灌溉制度的依据。

需要说明的是, 在非充分灌溉条件下, 很难确定ETi和ET耕随水文年份的变化趋势, 因而Mi和M耕主要受降雨量大小的影响, 故Pei和Pe至少应给出丰、平、枯3个典型年份的数据参与确定M1和M耕, 以方便项目的实施。

3.2.3 取水许可与水权分配水量的确定及限制条件

M耕分别与项目区、每户、该户第j眼机井的耕地面积A、A户、A户i相乘, 其结果可用作确定相应面积上的许可取水量或水权分配量。

对于井灌区, 许可取水量或水权分配量不能超过来年极限取水量。

Q极限=（D极限-D年底）·ц·A（或A户、A户i）⑤

式中D极限为项目区内地下水最大允许埋深, 可根据当地水文地质条件、作物耐盐特性和机泵设备状况确定；D年底为当年年底实测的地下水埋深；ц为地下水的综合给水度。

3.3 排水量的确定

3.3.1 灌溉过程中渗入地下的排水量的确定

灌溉过程中,渗入地下的排水量可采用M耕乘以（1-η灌）再乘以相应的耕地面积求得, 并监测水中的含盐量及NH4+-N含量。

3.3.2 流向区域外的排水量的确定

流向区域外的排水量包括地表水灌溉退水量、当地降雨产生的地表径流量, 须实测得到。同时, 监测出、入境口处的水流流量及污染物含量（主要是COD和NH4+-N）。

3.3.3 点污染源的排水量的确定

对于每个排污点, 同时监测排污流量及污染物含量（主要是COD和NH4-N）。年排污水量根据年内各次实测排污流量乘以至下次测定的时间间隔累计算得。

4 ET管理中的监测评价

项目实施期间, 采用卫星遥感方法监测ET（由中科院遥感所提供遥感监测ET值）,并要求各项目县与采用地面监测的ET进行验证。同时,监测项目区的地下水开采量和地下水位的动态变化, 并采用这些监测数据对项目的实施效果进行量化评价。

4.1 超标ET降低10%评价

到2010年, 计算:超标ET降低%=[(ET现状-当年综合ET)/(ET现状-ET目标)]×100%；以后各年, 计算：超标ET降低%=[(上年综合ET-当年综合ET)]/(ET现状-ET目标)]×100%。

在10a内,若每年超标ET降低百分比≥10%,则满足要求。

事实上, 相邻两年的综合ET之差,有节水措施带来的效果, 也有年际间气象条件不同造成的差异, 因而同一年份非项目区与项目区的综合ET之差才是真正的资源型节水量。

4.2 综合ET降至多年平均可利用水资源量的评价

对于节水效果的评价, 最简单的方法就是用当年监测的综合ET直接与多年平均可利用水资源量对比。然而, 监测的综合ET是一年的,而可利用水资源量是多年平均的, 它们两个相比,从统计学上来讲是没有意义的, 也就是说没有可比性。但是, 采用当年监测的综合ET与多年平均可利用水资源量对比, 至少可以说明当年的耗水有没有超标。如果监测得到了与降雨系列长度相同的综合ET, 且有的年份超标、有的年份不超标；如果用这个系列计算的多年平均综合ET与多年平均可利用水资源量对比实现了零平衡,方可断定：“在这个长系列的时段内, 实现了水资源的供耗平衡,或者说实现了水资源的可持续利用。”

4.3 水资源可持续利用评价

通常情况下干旱年时, 允许有一定的超采量, 但不能超过标准；同样, 湿润年时也不能随意灌溉。必须留有一定的水量作为干旱年超采的补充。只有这样, 才能实现以丰补歉、多年调节的采补平衡。此项目拟采用地下水位的理论变幅进行控制。

4.3.1 理论变幅的计算

在一个独立的（或叫封闭的）水利单元中, 当某一年的降雨量等于多年平均降雨量时, 按照ET目标=P平均控制, 理论上讲, 年初、年末的地下水位变幅应该为零。当降雨量小于多年平均值时, 按这个目标ET进行控制, 地下水位就要下降, 下降的幅度就等于多年平均降雨量和当年降雨量之差与综合给水度的比值, 这个下降幅度就是所谓的理论降幅。

同样, 当某一年的降雨量大于多年平均值时, 按这个目标ET进行控制, 地下水位就要上升, 上升的幅度就等于当年降雨量和多年平均降雨量之差与综合给水度的比值, 这个上升的幅度就是理论升幅。

4.3.2 利用理论变幅进行评价

干旱年时, 允许地下水位有一定的下降,但实测降幅不能超过理论降幅；同样, 湿润年时, 地下水位应该有一定的回升, 而且实测升幅不能小于理论升幅。否则, 就多开采利用了地下水, 就不能实现以丰补歉、多年调节的采补平衡。或者说, 就不能实现地下水资源的可持续利用。

这个方法, 只适用于封闭区域的浅层地下水。对于有地表水流入、流出的浅层地下水井渠结合的灌区, 将流入、流出量的差值当作降雨量参与理论变幅的计算即可。对于开采利用深层承压水的井灌区和不开采利用地下水的纯渠灌区, 水资源是否可持续利用, 只能采用相同系列长度的多年平均综合ET与多年平均可利用水资源量的对比进行评价。

作者简介：

李永根, 男, 汉族, 河北省水资源开发中心, 副主任, 教授级高级工程师。

彭俊岭, 男, 汉族, 河北省水利厅。

李会昌, 男, 汉族河北省水利技术试脸推广中心。

来源：《河北水利》2008.10

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