CN114418784B - 一种考虑水源条件和灌溉方式的水权到户动态分配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种考虑水源条件和灌溉方式的水权到户动态分配方法,步骤1、统计各直口渠渠首控制范围内耕地的灌溉水源和灌溉方式,计算直口渠理想水权WE;步骤2、根据直口渠多年平均用水量和新增节水工程的节水量,结合步骤1得到的直口渠理想水权WE,计算可分配水权调节系数kD;步骤3、结合地块理想水权WEl和地块权属信息,计算农户初始可分配水权WDi;步骤4、定期预估灌区总渠首年度来水总量,动态调整农户实际可分配水权WTi;步骤5、当直口渠灌溉范围内发生变化时,重复步骤1‑4,得到相应的农户实际可分配水权WTi。本发明,现实性和可操作性更强,能够在节水的同时,兼顾生态环境保护。
Description
技术领域
本发明涉及农业灌溉水权分配技术领域,特别涉及一种考虑水源条件和灌溉方式的水权到户动态分配方法。
背景技术
我国水资源缺乏与浪费现象并存。同时,社会经济发展对水资源需求不断增加,导致水资源供需矛盾突出已成为制约我国社会经济发展的瓶颈之一,节约用水成为社会发展的急需。农业是我国用水大户,2020年全国灌溉水有效利用系数为0.565,较多农户用水方式仍较为粗犷,节水意识亟待增强。建立健全农业水权管理制度、确权到户,可有效推进水权交易,使农户享受节水红利,从而充分挖掘农业节水潜力,对缓解我国水资源短缺问题具有重要意义。目前农业水权分配方法多为基于优化理论和公平原则进行单元或直口渠初始水权的分配,对水源和灌溉方式改变后的调整方法研究较少;同时,对单元内部或直口渠以下,水权到户的分配方法研究较少,有少量简单考虑人均公平或亩均公平的分配方法和原则,在实际操作中,与真实情况差距较大,可操作性不强。
因此,当农田存在不同灌溉水源和灌溉方式时,应充分考虑其需水量差异对水权分配的影响。同时,考虑灌溉供水“丰增枯减”原则,应构建灌区管理机构和农户双赢的农业水权确权到户的动态分配方法。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷,提供了一种从直口渠到农户的水权动态分配方法。根据直口渠渠首控制范围内耕地的灌溉水源、灌溉方式和多年平均来水条件下的亩均地表水灌溉水量,计算直口渠理想水权。结合直口渠多年平均用水量和新增节水工程的节水量,计算可分配水权调节系数和农户可分配水权。预估年度来水总量并与多年平均来水量进行对比,根据差异情况对直口渠可分配水权进行丰增枯减,并动态调整农户现实水权。类似的,可用本方法计算当直口渠灌溉范围内灌溉水源、灌溉方式或节水工程等发生变化时的农户水权动态分配。
为了实现以上发明目的,本发明采取的技术方案如下:
一种考虑水源条件和灌溉方式的水权到户动态分配方法,包括以下步骤:
步骤1、统计各直口渠渠首控制范围内耕地的灌溉水源和灌溉方式,按直口渠确定不同水源和灌溉方式的耕地在多年平均来水条件下的亩均地表水灌溉水量wE;根据各地块面积、灌溉水源和灌溉方式,计算地块多年平均来水条件下的地表水灌溉水量,即理想水权WEl;累加直口渠灌溉范围内全部地块理想水权WEl,得到直口渠理想水权WE;
步骤2、根据直口渠多年平均供水量和新增节水工程的节水量,计算直口渠初始可分配水权WD;结合步骤1得到的直口渠理想水权WE,计算可分配水权调节系数kD;
步骤3、根据地块理想水权WEl和可分配水权调节系数kD,计算地块初始可分配水权WDl;根据地块权属信息,计算农户初始可分配水权WDi;
步骤4、定期根据灌区总渠首年度实际来水和对余留期来水的预测,预估年度来水总量;与多年平均来水量进行对比,根据差异情况进行丰增枯减,得到直口渠实际可分配水权WT;考虑水源变化,结合灌区地下水保护要求,重新计算可分配水权调节系数kD,重复步骤3,得到水源变化后的农户实际可分配水权WTi;
步骤5、当直口渠灌溉范围内灌溉方式或节水工程等发生变化时,重复步骤2-4,得到相应的农户实际可分配水权WTi。
进一步地,所述步骤1包括以下子步骤:
步骤11、统计各直口渠渠首控制范围内耕地的灌溉水源和灌溉方式,按直口渠确定不同水源和灌溉方式的耕地在多年平均来水条件下的亩均地表水灌溉水量wE;
步骤12、根据各地块面积、灌溉水源和灌溉方式,计算地块理想水权WEl;
WEl=wE·al (1)
其中,al为地块面积;
步骤13、累加直口渠灌溉范围内全部地块理想水权WEl,得到直口渠理想水权WE。
WE=∑WEl (2)
讲一步地,所述步骤2包括以下子步骤:
步骤22、结合步骤13得到的直口渠理想水权WE,计算可分配水权调节系数kD。
进一步地,所述步骤3包括以下子步骤:
步骤31、根据地块理想水权WEl和可分配水权调节系数kD,计算地块初始可分配水权WDl;
WDl=kD·WEl (5)
步骤32、根据地块权属信息,计算农户初始可分配水权WDi。
WDi=∑WDl (6)
进一步地,所述步骤4包括以下子步骤:
步骤41、定期根据灌区总渠首年度实际来水和对余留期来水量的预测,预估年度来水总量WH;
步骤42、与多年平均来水量进行对比,若来水量变幅不超过水权调整启动阈值r,不做水权调整;若来水量变幅超过水权调整启动阈值r时,根据差异情况对直口渠初始可分配水权进行丰增枯减,得到直口渠实际可分配水权WT:
步骤43、根据直口渠实际可分配水权WT,动态调整地块初始可分配水权WDl,得到实际可分配水权WTl:
(1)若来水增多、直口渠灌溉区域无地下水保护要求时,维持耕地现有灌溉水源不变,用WT代替WD,带入公式(4),重新计算可分配水权调节系数kD,重复步骤31,计算来水变化后的地块实际可分配水权WTl;
(2)若来水增多、直口渠灌溉区域有地下水保护要求时,统计井渠双灌区域多年平均来水条件下地下水灌溉的总用水量WG,地块实际可分配水权WTl按以下分支条件进行处理:
①当WD+r·WD<WT<WD+WG时,
式中,WGl为井渠双灌地块多年平均来水条件下的地下水灌溉用水量。
②当WT≥WD+WG时,渠灌地块的理想水权不变,井渠双灌地块的理想水权调增至与渠灌时的理想水权相同,重复步骤12、13,得到地块理想水权WEl、直口渠理想水权WE;用WT代替WD,带入公式(4),重新计算可分配水权调节系数kD;重复步骤31,得到地块实际可分配水权WTl;
(3)若来水减少、直口渠灌溉区域有地下水保护要求时,维持耕地现有灌溉水源不变,用WT代替WD,带入公式(4),重新计算可分配水权调节系数kD,重复步骤31,得到地块实际可分配水权WTl。
(4)若来水减少、直口渠灌溉区域无地下水保护要求时,统计井渠双灌区域多年平均来水条件下地表水灌溉的总用水量WRx地块实际可分配水权WTl按以下分支条件进行处理:
①当WD-WR<WT<WD-r·WD时,
②当WT≤WD-WR时,渠灌地块的理想水权不变,井渠双灌地块的理想水权调减为0,重复步骤13,得到直口渠理想水权WE;用WT代替WD,带入公式(4),重新计算可分配水权调节系数kD;重复步骤31,得到地块实际可分配水权WTl;
步骤44、重复步骤32,计算农户实际可分配水权WTi。
进一步地,所述步骤5包括以下子步骤:
步骤51、当直口渠灌溉范围内灌溉方式或节水工程等发生变化时,重复步骤11、12和13,得到相应的不同水源和灌溉方式的耕地在多年平均来水条件下的亩均地表水灌溉水量wE、地块理想水权WEl、直口渠理想水权WE;
步骤52、重复步骤21、22,得到相应的多年平均来水条件下的直口渠初始可分配水权WD和可分配水权调节系数kD;
步骤53、重复步骤31、32,得到相应的地块初始可分配水权WDl和农户初始可分配水权WDi;
步骤54、重复步骤41、42、43和44,得到相应的直口渠实际可分配水权WT、地块实际可分配水权WTl和农户实际可分配水权WTi。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
1、本发明提出了考虑理想水权和可分配水权的概念和计算方法。
2、本发明给出了单元或直口渠灌溉范围内,耕地有地表地下两种灌溉水源、畦灌滴灌等不同灌溉方式、且来水条件变动时,灌溉水权到户的动态分配方法,与仅考虑人均公平和亩均公平的方法比较,本方法的使用条件更接近耕地灌溉的真实情况,现实性和可操作性更强。
3、对于具有井渠双灌条件的耕地,本方法可结合区域地下水保护的要求,在农户灌溉水权分配中考虑对地下水灌溉用水量的控制,能够在节水的同时,兼顾生态环境保护。
附图说明
图1是本发明实施例水权到户动态分配的流程图;
图2是本发明实施例直口渠渠首控制范围内耕地的灌溉水源和灌溉方式;
图3是本发明实施例直口渠渠首控制范围内耕地的地块理想水权;
图4是本发明实施例直口渠渠首控制范围内耕地的地块初始可分配水权;
图5是本发明实施例直口渠渠首控制范围内的农户初始可分配水权;
图6是本发明实施例直口渠渠首控制范围内耕地的地块实际可分配水权;
图7是本发明实施例直口渠渠首控制范围内的农户实际可分配水权。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下根据附图并列举实施例(内蒙古河套灌区某直口渠),对本发明做进一步详细说明。
如图1所示,一种考虑水源条件和灌溉方式的水权到户动态分配方法,包括以下步骤:
步骤1、统计各直口渠渠首控制范围内耕地的灌溉水源和灌溉方式,按直口渠确定不同水源和灌溉方式的耕地在多年平均来水条件下的亩均地表水灌溉水量wE。根据各地块面积、灌溉水源和灌溉方式,计算地块多年平均来水条件下的地表水灌溉水量,即理想水权WEl。累加直口渠灌溉范围内全部地块理想水权WEl,得到直口渠理想水权WE。
步骤2、根据直口渠多年平均供水量和新增节水工程的节水量,计算直口渠初始可分配水权WD。结合步骤1得到的直口渠理想水权WE,计算可分配水权调节系数kD。
步骤3、根据地块理想水权WEl和可分配水权调节系数kD,计算地块初始可分配水权WDl。根据地块权属信息,计算农户初始可分配水权WDi。
步骤4、定期根据灌区总渠首年度实际来水和对余留期来水的预测,预估年度来水总量。与多年平均来水量进行对比,根据差异情况进行丰增枯减,得到直口渠实际可分配水权WT。考虑水源变化,结合灌区地下水保护要求,重新计算可分配水权调节系数kD,重复步骤3,得到水源变化后的农户实际可分配水权WTi。
步骤5、当直口渠灌溉范围内灌溉方式或节水工程等发生变化时,重复步骤2-4,得到相应的农户实际可分配水权WTi。
以下是对上述流程的具体分析:
步骤1、统计各直口渠渠首控制范围内耕地的灌溉水源和灌溉方式,按直口渠确定不同水源和灌溉方式的耕地在多年平均来水条件下的亩均地表水灌溉水量wg。根据各地块面积、灌溉水源和灌溉方式,计算地块多年平均来水条件下的地表水灌溉水量,即理想水权WEl。累加直口渠灌溉范围内全部地块理想水权WEl,得到直口渠理想水权WE。
步骤11、统计各直口渠渠首控制范围内耕地的灌溉水源和灌溉方式,按直口渠确定不同水源和灌溉方式的耕地在多年平均来水条件下的亩均地表水灌溉水量wE,示例见图2;
步骤12、根据各地块面积、灌溉水源和灌溉方式,根据公式(1)计算得到地块理想水权WEl,示例见图3;
WEl=wE·al (1)
其中,αl为地块面积;
步骤13、累加直口渠灌溉范围内全部地块理想水权WEl,得到直口渠理想水权WE为219620.9m3。
WE=∑WEl (2)
步骤2、根据直口渠近五年平均供水量和新增节水工程的节水量,计算直口渠初始可分配水权WD。结合步骤1得到的直口渠理想水权WE,计算可分配水权调节系数kD。具体包括:
步骤21、统计直口渠近五年平均供水量根据各直口渠控制范围内,近年来节水工程建设情况,统计渠道衬砌、畦田改造和滴灌节水工程等新增节水工程的节水量ΔW;用直口渠近五年平均供水量减去新增节水工程的节水量,得到直口渠的初始可分配水权WD为109141m3;
步骤22、结合步骤13得到的直口渠理想水权WE,根据公式(4)计算可分配水权调节系数kD为0.497。
步骤3、根据地块理想水权WEl和可分配水权调节系数kD,计算地块初始可分配水权WDl。根据地块权属信息,计算农户初始可分配水权WDi。具体包括:
步骤31、根据地块理想水权WEl和可分配水权调节系数kD,计算地块初始可分配水权WDl,示例见图4’
WDl=kD·WEi (5)
步骤32、根据地块权属信息,计算农户初始可分配水权WDi,示例见图5。
WDi=∑WDl (6)
步骤4、定期根据灌区总渠首年度实际来水和对余留期来水的预测,预估年度来水总量。与多年平均来水量进行对比,根据差异情况进行丰增枯减,得到直口渠实际可分配水权WT。考虑水源变化,结合灌区地下水保护要求,重新计算可分配水权调节系数kD,重复步骤3,得到水源变化后的农户实际可分配水权WTi。具体包括:
步骤41、每季度根据灌区总渠首年度实际来水和对余留期来水量的预测,余留期来水量的预测值采用余留期多年平均来水量代替,预估年度来水总量WH,据此某年一季度预估灌区总渠首年度来水总量WH为56.04亿m3,二季度预估灌区总渠首年度来水总量WH为61.36亿m3;
步骤42、与多年平均来水量(51.65亿m3)进行对比,若来水量变幅不超过水权调整启动阈值10%,不做水权调整;若来水量变幅超过水权调整启动阈值10%时,根据差异情况对直口渠初始可分配水权进行丰增枯减,得到直口渠实际可分配水权WT:
某年一季度预估灌区总渠首年度米水总量变幅为8.5%,不做水权调整;二季度预估灌区总渠首年度来水总量WH变幅为18.8%,根据公式(7)计算得直口渠实际可分配水权WT为129659.5m3。
步骤43、根据直口渠实际可分配水权WT,动态调整地块初始可分配水权WDl,得到实际可分配水权WTl:
(1)若来水增多、直口渠灌溉区域无地下水保护要求时,维持耕地现有灌溉水源不变,用WT代替WD,带入公式(4),重新计算可分配水权调节系数kD,重复步骤31,计算来水变化后的地块实际可分配水权WTl;
(2)若来水增多、直口渠灌溉区域有地下水保护要求时,统计井渠双灌区域多年平均来水条件下地下水灌溉的总用水量WG,地块实际可分配水权WTl按以下分支条件进行处理:
①当WD+r·WD<WT<WD+WG时,
式中,WGl为井渠双灌地块多年平均来水条件下的地下水灌溉用水量。
②当WT≥WD+WG时,渠灌地块的理想水权不变,井渠双灌地块的理想水权调增至与渠灌时的理想水权相同,重复步骤12、13,得到地块理想水权WEl、直口渠理想水权WE;用WT代替WD,带入公式(4),重新计算可分配水权调节系数kD;重复步骤31,得到地块实际可分配水权WTl;
(3)若来水减少、直口渠灌溉区域有地下水保护要求时,维持耕地现有灌溉水源不变,用WT代替WD,带入公式(4),重新计算可分配水权调节系数kD,重复步骤31,得到地块实际可分配水权WTl。
(4)若来水减少、直口渠灌溉区域无地下水保护要求时,统计井渠双灌区域多年平均来水条件下地表水灌溉的总用水量WR,地块实际可分配水权WTl按以下分支条件进行处理:
①当WD-WR<T<WD-r·WD时,
②当WT≤WD-WR时,渠灌地块的理想水权不变,井渠双灌耕地的理想水权调减为0,重复步骤13,得到直口渠理想水权WE;用WT代替WD,带入公式(4),重新计算可分配水权调节系数kD;重复步骤31,得到地块实际可分配水权WTl;
某年二季度预估直口渠实际可分配水权WT为129659.5m3,且有地下水保护要求,井渠双灌区域多年平均来水条件下地下水灌溉的总用水量WG为5874.6m3,满足WT≥WD+WG,则渠灌地块的理想水权不变,井渠双灌地块的理想水权调增至与渠灌时的理想水权相同,重复步骤12、13,得到地块理想水权WEl、直口渠理想水权WE为226711.9m3;用WT代替WD,带入公式(4),重新计算可分配水权调节系数kD为0.572;重复步骤31,得到地块实际可分配水权WTl,示例见图6;
步骤44、重复步骤32,计算农户实际可分配水权WTi,示例见图7。
步骤5、当直口渠灌溉范围内灌溉方式或节水工程等发生变化时,重复步骤2-4,得到相应的农户实际可分配水权WTi。具体包括:
步骤51、当直口渠灌溉范围内灌溉方式或节水工程等发生变化时,重复步骤11、12和13,得到相应的不同水源和灌溉方式的耕地在多年平均来水条件下的亩均地表水灌溉水量wE、地块理想水权WEl、直口渠理想水权WE;
步骤52、重复步骤21、22,得到相应的多年平均来水条件下的直口渠初始可分配水权WD和可分配水权调节系数kD;
步骤53、重复步骤31、32,得到相应的地块初始可分配水权WDl和农户初始可分配水权WDi;
步骤54、重复步骤41、42、43和44,得到相应的直口渠实际可分配水权WT、地块实际可分配水权WTl和农户实际可分配水权WTi。
本领域的普通技术人员将会意识到,这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法,应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和细合,这些变形和细合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种考虑水源条件和灌溉方式的水权到户动态分配方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、统计各直口渠渠首控制范围内耕地的灌溉水源和灌溉方式,按直口渠确定不同水源和灌溉方式的耕地在多年平均来水条件下的亩均地表水灌溉水量wE;根据各地块面积、灌溉水源和灌溉方式,计算地块多年平均来水条件下的地表水灌溉水量,即理想水权WEl;累加直口渠灌溉范围内全部地块理想水权WEl,得到直口渠理想水权WE;
所述步骤1包括以下子步骤:
步骤11、统计各直口渠渠首控制范围内耕地的灌溉水源和灌溉方式,按直口渠确定不同水源和灌溉方式的耕地在多年平均来水条件下的亩均地表水灌溉水量wE;
步骤12、根据各地块面积、灌溉水源和灌溉方式,计算地块理想水权WEl:
WEl=wE·al (1)
其中,al为地块面积;
步骤13、累加直口渠灌溉范围内全部地块理想水权WEl,得到直口渠理想水权WE:
WE=∑WEl (2);
步骤2、根据直口渠多年平均供水量和新增节水工程的节水量,计算直口渠初始可分配水权WD;结合步骤1得到的直口渠理想水权WE,计算可分配水权调节系数kD;
所述步骤2包括以下子步骤:
步骤21、统计直口渠多年平均供水量根据各直口渠控制范围内,近年来节水工程建设情况,统计新增节水工程的节水量ΔW;用直口渠多年平均供水量减去新增节水工程的节水量,得到直口渠的初始可分配水权WD:
步骤22、结合步骤13得到的直口渠理想水权WE,计算可分配水权调节系数kD:
步骤3、根据地块理想水权WEl和可分配水权调节系数kD,计算地块初始可分配水权WDl;根据地块权属信息,计算农户初始可分配水权WDi;
所述步骤3包括以下子步骤:
步骤31、根据地块理想水权WEl和可分配水权调节系数kD,计算地块初始可分配水权WDl:
WDl=kD·WEl (5)
步骤32、根据地块权属信息,计算农户初始可分配水权WDi:
WDi=∑WDl (6);
步骤4、定期根据灌区总渠首年度实际来水和对余留期来水的预测,预估年度来水总量;与多年平均来水量进行对比,根据差异情况进行丰增枯减,得到直口渠实际可分配水权WT;考虑水源变化,结合灌区地下水保护要求,重新计算可分配水权调节系数kD,重复步骤3,得到水源变化后的农户实际可分配水权WTi;
步骤41、定期根据灌区总渠首年度实际来水和对余留期来水量的预测,预估年度来水总量WH;
步骤42、与多年平均来水量进行对比,若来水量变幅不超过水权调整启动阈值r,不做水权调整;若来水量变幅超过水权调整启动阈值r时,根据差异情况对直口渠初始可分配水权进行丰增枯减,得到直口渠实际可分配水权WT:
步骤43、根据直口渠实际可分配水权WT,动态调整地块初始可分配水权WDl,得到实际可分配水权WTl:
(1)若来水增多、直口渠灌溉区域无地下水保护要求时,维持耕地现有灌溉水源不变,用WT代替WD,带入公式(4),重新计算可分配水权调节系数kD,重复步骤31,计算来水变化后的地块实际可分配水权WTl;
(2)若来水增多、直口渠灌溉区域有地下水保护要求时,统计井渠双灌区域多年平均来水条件下地下水灌溉的总用水量WG,地块实际可分配水权WTl按以下分支条件进行处理:
①当WD+r·WD<WT<WD+WG时,
式中,WGl为井渠双灌地块多年平均来水条件下的地下水灌溉用水量;
②当WT≥WD+WG时,渠灌地块的理想水权不变,井渠双灌地块的理想水权调增至与渠灌时的理想水权相同,重复步骤12、13,得到地块理想水权WEl、直口渠理想水权WE;用WT代替WD,带入公式(4),重新计算可分配水权调节系数kD;重复步骤31,得到地块实际可分配水权WTl;
(3)若来水减少、直口渠灌溉区域有地下水保护要求时,维持耕地现有灌溉水源不变,用WT代替WD,带入公式(4),重新计算可分配水权调节系数kD,重复步骤31,得到地块实际可分配水权WTl;
(4)若来水减少、直口渠灌溉区域无地下水保护要求时,统计井渠双灌区域多年平均来水条件下地表水灌溉的总用水量WR,地块实际可分配水权WTl按以下分支条件进行处理:
①当WD-WR<WT<WD-r·WD时,
②当WT≤WD-WR时,渠灌地块的理想水权不变,井渠双灌地块的理想水权调减为0,重复步骤13,得到直口渠理想水权WE;用WT代替WD,带入公式(4),重新计算可分配水权调节系数kD;重复步骤31,得到地块实际可分配水权WTl;
步骤44、重复步骤32,计算农户实际可分配水权WTi;
步骤5、当直口渠灌溉范围内发生变化时,重复步骤2-4,得到相应的农户实际可分配水权WTi。
2.根据权利要求1所述的一种考虑水源条件和灌溉方式的水权到户动态分配方法,其特征在于,所述步骤5包括以下子步骤:
步骤51、当直口渠灌溉范围内发生变化时,重复步骤11、12和13,得到相应的不同水源和灌溉方式的耕地在多年平均来水条件下的亩均地表水灌溉水量wE、地块理想水权WEl、直口渠理想水权WE;
步骤52、重复步骤21、22,得到相应的多年平均来水条件下的直口渠初始可分配水权WD和可分配水权调节系数kD;
步骤53、重复步骤31、32,得到相应的地块初始可分配水权WDl和农户初始可分配水权WDi;
步骤54、重复步骤41、42、43和44,得到相应的直口渠实际可分配水权WT、地块实际可分配水权WTl和农户实际可分配水权WTi。
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