液压Omo Kuraz灌溉项目的绩效评估

文摘

灌溉生产在埃塞俄比亚被描述作为一个关键机制促进经济增长和农村发展,以及粮食安全和扶贫的一个支柱。使用六个指标的环境影响进行评估,并每周平均放电测量得到的调查持续时间2020年6月至8月评估液压。流量测量进行了9个测量站分支管关闭使用通用电流表。水面高程测量也进行了沿二级管在24测量位置作为输入用于水面高程的计算比率为决策者支持操作和维护活动。运河的送水的整体性能与充分性、效率、可靠性、和股票被发现0.99,分别为0.99,0.03和0.02。维护指标,如水面海拔比、基础设施的有效性,灌溉面积和可持续性是100%,分别为94.62%和93.7%。一般来说,运河的供水性能很好。因此,为了维持灌溉计划的性能处于较好水平持续评估、维护和操作工作的灌溉系统是必要的。

关键字

充分性;股本;可靠性;维护指标;水面

介绍

研究的背景

埃塞俄比亚的经济主要依赖农业。增加农业生产,灌溉和农业水资源管理的发展拥有巨大的潜力。粮农组织认为,埃塞俄比亚有7200万公顷的潜在合适的农业用地,其中约1500万公顷种植。埃塞俄比亚的潜在的可灌溉的土地估计大约有530万。通过新的灌溉发展灌溉土地的扩张是有关在埃塞俄比亚的潜力没有得到充分利用的土地和水,目前该国已开始加速灌溉发展规划。政府已经采取一些新的灌溉项目的发展,然而现有的灌溉方案的性能给出不考虑。在许多这样的计划,水管理活动是由农民自己,然而,他们缺乏有效地管理他们的水的专业技术[1]。地区的贫困灌溉性能包括供应和需求的不匹配,维护不足,手工操作结构的不足,操作泄漏和损失,灌溉服务差,涝和盐渍化。结果,在几个灌溉计划,灌溉用水一直在使用效率很低,液压性能低和灌溉服务农民被又粗又短。在这种情况下,环境影响评估和供水系统的绩效评估和维护方案的要求成为至关重要的,以确保良好的灌溉系统的功能。 Thus, great potential for irrigation is very needed at the demand of this growing population. Evaluation of irrigation land suitability has a contribution to the food production, to improve food security through efficient and effective use of water. However, environmental constraints also have to be taken into timely irrigation system maintenance evaluation was given no or little attention due to various reasons. Little or no attention had also been given to monitoring and evaluation of the performance of already existing irrigation structures. The irrigation performance assessment and environmental impact assessment are rarely conducted in Ethiopia due to a lack of field-level data. The primary objective of this research was to evaluate the hydraulic performance of the Omo Kuraz irrigation project by performance indicators.

问题的陈述

许多研究在埃塞俄比亚灌溉计划的关注技术方面,很少和灌溉发展的环境的影响。目前政府承担开发了几个新的灌溉项目覆盖的增强。然而,环境影响和现有灌溉计划的表现给出改进的关注更少。然而,称,已很少或根本没有关注的性能监测和评价现有灌溉结构。灌溉性能进行评估是很少在埃塞俄比亚由于缺乏字段级别的数据。已经进行了一些尝试来评估该计划级性能的灌溉方案。Omo kuraz灌溉方案是一个大型灌溉项目,开发甘蔗种植园。然而,由于缺乏认识和频繁的灌溉系统操作培训其水力性能可分为有效。把具体的证据,Omo kuraz灌溉项目的水力性能没有评估到目前为止。在这种情况下供水系统的性能评估和维护方案的要求变得至关重要,确保良好的灌溉系统的功能,不仅指出问题所在,而且识别方法有效、可行的改善灌溉系统性能。 Therefore, this study was conducted to evaluate the hydraulic performance assessment of Omo kuraz irrigation project using process performance indicators.

这项研究的目的

本研究的目的是评估Omo Kuraz灌溉项目的水力性能。

具体目标:

• 评估的供水性能运河的时空供水绩效指标。
• 评估水平的物理结构的维护要求使用选定的维护性能指标。

这项研究的意义

本研究通常将有助于项目区域和发展中国家的主要意义。这项研究旨在确定环境影响和供水灌溉项目的性能。这项研究的结果可以被认为是改善方案的性能;与方案相关的环境问题,至关重要的各种糖工业、灌溉项目的利益相关者,政府决策者和研究人员,设计有效的扩展和发展项目。它提供了一个清晰的解释应该如何运行一个系统系统管理员,农场工人和立法者。

研究的范围

本研究针对评估的水力性能Omo kuraz关于输水灌溉计划,操作和维护性能指标与实际相比,需要排放的输送系统。此外,该计划的维护要求调查灌溉系统组件和环境影响评价的方案通过应用层次分析法。然而分水堰的现状并没有包括在研究。因此,本研究只处理一个选定的部分的物理网络系统Omo kuraz灌溉系统在指定的性能指标在输水,操作,和维护指标。

材料和方法

研究区域的描述

Omo Kuraz糖的研究项目,它位于平原地区的低Omo盆地南部国家的民族和人民的地区,它位于5º8 18“6º16 59”纬度和35º43 37“-36º13 54”经度和海拔范围从海拔370 - 500米。

该地区每月平均最高和最低气温34.39℃和22.97℃,分别与年降雨量1004.16毫米,但雨甚至不是分布的研究区域。它变化从一个种植园网站另一个种植园站点在同一站点为研究区域(图1和图2)。

液压绩效评估二级管选择13来评估供水和水面高程比率及其性能在中部和尾部的运河。流和水面高程(WSE)数据被沿着运河中学(表1)。

表1。样本量的研究区域。

二级管长度的研究区域是按比例分成三个部分进行简单的分析。流量测量也采取了九叔把运河位于头部、中部和尾部的主要灌溉渠。样本的大小是由时间决定的,必要的数据字段,其可用性和成本(图3)。

数据收集

在这项研究中收集的数据主要和次要来源。直接测量领域的主要数据收集和实地观察。它包括:测量放电通过二级和分支的运河,运河的实际水位测量,观察,提出所需体积的水的灌溉系统。二次数据收集来自各种发表和未发表的政府和非政府组织和水源工程设计和监督企业研究和糖合作办公室报告。气候数据,实际灌溉庄稼,命令区域和设计方案的特点是主要的数据用于研究[2]。

水面高程测量(WSE)

水面海拔高度的测量管的管头,中间和尾巴。测量使用毕业人员参照竣工结构的高度和参考标志。

水面高程测量在灌溉季节的运河被认为是在头部,中间和尾巴的系统。在二级管的实际数据是在每隔125米距离的间隔在整个长度。测量了40米远离主总闸门。所有检查,运河部分分为三列横向在二级管。因此8在每个测量部分和平均值。

作物需水量

所需的水量灌溉农田是来自办公室报告核对通过CROPWAT 8.0版本程序。作物水分需求,灌溉供水需求(IR)和方案对不同作物模式估计。

气候数据(降雨、最高和最低温度),阳光小时,相对湿度和风速数据用于分析。气候数据被用来确定参考蒸散和有效降雨。有效使用可靠的降水降水估计公式还建议使用CROPWAT模型由粮农组织。参考蒸散(ETo)估计使用CROPWAT计算机程序的基础上,推荐Penman-Monteith方程。

Penman-Monteith方程利用标准气象数据给蒸散的估计更符合实际的作物用水。然后甘蔗用水(从参考作物蒸散(等)估计和作物蒸发蒸腾系数(Kc)效仿。作物参数需要甘蔗生长阶段、作物系数和甘蔗根深度。相关信息甘蔗生长阶段和作物系数。下表显示了甘蔗的报道二级管13 (SC-13)根据时代变化和作物系数(kc)值基于经济增长阶段的甘蔗(表2和图3)。

表2。甘蔗报道根据时代变化。

表3。为甘蔗作物系数(Kc)值。

流量测量

在三级管测量需要。正常工作,速度测量是在每九花点的截面在水中的深度。然而它将;平均流速进行了测量深度0.2米和0.8米深处的重心。测量被海流计方法。

电流表(Area-velocity方法)

目前米是样本点的速度测量装置。然后分配给每个点速度测量有意义的整个截面传递流的一部分。速度面积法计算当前计出院。总放电是由局部放电的总和。数据通常决定了一个有用的总排放的范围(图4)。

数据分析

水力性能评估

灌溉方案的水力性能评估使用供水性能指标。指定评估供水性能在二级管头,中间和尾巴。二级管对供水系统性能指标估计基于每月需要和放电。供水性能指标是利用实际灌溉用水的数据数量交付(QD)和作物的灌溉用水要求(QR)。灌溉供水的数量在每个三级了把运河是通过测量流速计算在0.2米和0.8米的深度,转化为放电(QD)。

供水性能指标

供水指标评估系统是否提供水所需的速度在正确的地点、时间和评估供水服务是否健康。四个供水性能指标,即充足性、效率、公平和可靠性。供水性能参数如充分性、效率、公平和可靠性。根据系统的性能是归类为好,一般或较差。

可靠性(PD)

它被定义为时间的一致性比率交付所需的水或预定的金额在一个地区。这些参数被定义为:可靠性指标(PD)。

PA在哪里充足率指标聚合在一个区域R和时间T, PA是交付给需要的比率流动点(除去)我。e QD / QR。如果QD≤QR,否则PA = 1, PA是适当的性能指标,T是时间和R是地方运河,QD实际交付的水系统和QR是所需的水作物耗水量[3]。

股本(PE)

每股股票的水分布是每个个人或认为是公平的所有系统成员。一个完美的公平分配结果如果所有位置将得到充足的水供应,或者每个位置接收相同的供应或他们有权。水分配过程主要影响股市表现的指标。股本指示器(PE)。合适的测量系统的性能与股票的平均相对空间变异性所需交付量的比率在感兴趣的时期。的措施是:

表格在哪里的特殊变异系数的比例交付水需要对该地区水R和T时间段。

效率

在任何类型的灌溉系统,它是有用的,效率的概念来支持不同的管理策略针对特定系统的比较,从效率显示预见到水资源如何是守恒的。效率被定义为特定目的所需的水的体积比为这个目的交付水的体积。给出的比例是:

在那里;PF的特殊和时间平均比QR / QD指示器/区域R和T为一个特定的时间。然后,输送系统的PF值介于0.7和0.84之间测量是相当有效的。

缺乏

价值的缺乏是一个定量测量用户的不满。参数将帮助系统管理员和用户在赤字地区采取正确的测量系统的改进。估计的不足给出了水缺乏所需的数量的比率。一定程度的缺乏被认为是时间和空间平均(QR-QD)和QR的比率。

PDF是缺乏指标系统和时间周期T和(QD-QD) / QD是缺乏指标为一个特定的时间点。表达了水缺乏系统在每一段和整体缺乏。交付性能比率(DPR)是最简单的,但可能最重要的是,操作液压性能指标。通常交付性能比实际交付的数量比预期的交付量的水。比给出;

在Qa

根据每天实际排放水位测量n天,Qd:设计或意图n灌溉用水的排放;监测周期。它可以假设,如果交付性能比率值接近1,表明管理输入非常高和运河保持其运行条件作为其预期的水平。

股权比例,脑袋和尾巴(ERHT)

这个指标集中在股票分发水的脑袋和尾巴在不同级别的一个系统。脑袋和尾巴能帮助识别不同级别的系统;和解决问题。头到尾的股本比率(ERHT)组件的分布给出了子系统:

MDR是管理交货率被描述为所需的交付水(QD / QR), n是时间监控的数量。

维护指标

液压方案的性能也与维护性能指标评估。这是估计的。系统的维护要求观察根据维护的水面高程比率指标,基础设施的有效性,交付时间比和可持续性的可灌溉的区域。操作条件的物理结构分为手术,手术,几乎不起作用,不起作用的。如果至少有下列条件之一的效应:破碎和损坏的结构,改变管的横截面,在运河的部分,失踪的流控制和测量结构、沉积和杂草的生长。

基础设施(EI)的有效性

这项研究是集中在灌溉系统组件与溢洪道和堰;然而,排水和现场应用系统没有考虑。主要的现有条件和分支运河被检查仅在其操作长度。这个比例是:

交付性能比率指标

交付性能比率使经理来确定水的程度实际上是按计划交付一个选中的期间和在系统中任何位置。很明显,如果实际交付是基于频繁流动的水的体积测量,可能性就越大,管理人员可以匹配实际目的流动。获得足够精确的流数据,流量测量结构与水位记录必须在关键供水位置可用。给出的比例是:

在Qa

根据每天实际排放水位测量n天,Qd:设计或意图n灌溉用水的排放;监测周期。

它可以假设,如果交付性能比率值接近1,表明管理输入非常高和运河保持其运行条件作为其预期的水平。

灌溉面积的可持续性(SI)的比率来衡量现有面积灌溉的灌溉规划区内。

,实际灌溉面积(公顷),设计灌溉面积(公顷)。

作物水分需求

参考蒸散埃托奥的个体农业生态单元计算由粮农组织Penman-Monteith方法,使用决策支持软件CROPWAT 8.0由粮农组织、开发。联合国粮农组织CROPWAT程序包含程序供参考作物蒸散和作物水分需求,并允许作物水使用在各种气候的模拟数据,农作物数据,种植模式和土壤数据。Kc为初始值,中期和后期生长阶段的年度和季节性农作物。作物系数值(Kc)从可用的数据和从粮农组织出版。作物的需水量可以通过使用一个比埃托奥experimentally-derived作物系数(Kc)如下:

水面高度比(ws)

这是通过计算从运河下实际水深和比较它与设计水深在同一位置在主运河。定义的参数是通过测量的实际水位水位低于目前的记录。如果一个值大于一个预计将显示一个侵蚀问题或不足带来的产能过剩的运河管理活动。,如果ws的值小于1,然后是一个概率的上升管床水平由于淤积和杂草发病率在运河[3]。ws可以计算为:

ws水面高度比例,AWSE DWSE实际,分别设计水面高程。在目前实际的水面高程测量领域和设计水位从设计文档。

结果与讨论

绩效评估的灌溉方案

这项研究的结果讨论了基于灌溉计划通过分成子部分即头,中间,和尾巴和性能评估是用来调查实际,要求和预期值包括:所需的实际和二次放电和分支运河、水面高程的主要运河,灌溉面积和总命令,灌溉和功能性和非功能性的结构和期限结构的总数的灌溉系统。这项研究的结果已经在以下部分[4]讨论。

评估供水性能

供水性能监视系统的评估是基于流在每一个需要。为每个需要,每月平均实际交付流动一段3个月测定从日常流流速计测量。

灌溉用水需求

所有月的埃托奥在研究区范围从163.8到117毫米/月。这个更大的埃托奥值(从1月至3月)发生了因为某足够的雨水大气蒸发和更高的需求。多余的降雨发生从3月到5月。飞蛾在降雨和有效雨中重叠显示,降雨是作物的正常生长所需(图5和表4)。

表4。Sc -13年的需水量omo kuraz灌溉项目。

平均交付和排放要求

交付的放电是由从6月到8月的直接测量。所需的交付和放电用于确定供水方案的性能充分性、效率、可靠性和权益。它还使用比较的相对供水灌溉计划在第三了。总共9的需要考虑在二级管13 (SC-13),第一个4头,2中间达到最后3的尾巴达到描述如下(表5)。

表5所示。平均交付,需要放电三级承购运河(立方米/秒)。

时空供水绩效指标

空间和时间尺度上被用来确定供水系统的性能。空间性能指标的平均值供水运河被下面讨论。空间供水指标包括充分性、效率、可靠性和权益。空间性能指标spatially-averaged供水性能指标的值接收头,中间和尾巴的运河。性能指标的时间值是基于时间的性能指标显示系统中运河的供水性能。时间值充足的供水性能指标进行评估,效率、公平和可靠性三个月(6月、7月和8月)。

空间性能指标

充分性(PA)

充足是一个重要的参数,它显示总供水的程度足以满足作物的需要在一个特定的生长季节和命令。空间充足的平均值的三个月时间如下所示:

PA的空间平均值是0.84,0.92和1 6月,7月和8月。相比之下,PA值是最高的和最低的PA值8月6月被发现。根据供水性能标准的范围,运河与充足的供水性能良好的性能范围。充足的空间平均值代表的排水渠的灌溉系统,适当的价值从6月到8月是由于雨季增加和增加作物的需水量也减少[5]。

效率(PF)

空间效率平均值(PF)给出,这是由使用公式3.9计算。空间效率的平均值的三个月是1.0,1.0和0.97在6月,7月和8月。根据供水性能标准的范围,这些值表明,整个调查期间效率很好。如果pF值等于或接近1.00,系统中的水被有效利用和农民节约更多的水。然而,pF值小于0.70意味着水系统中没有被有效利用。在这种情况下,因此,PF值大于0.7的水系统被有效利用。

股本(PE)

股本的水分布的变异系数计算不同位置之间的适当值。结果如图4.5和空间变异系数(PE)的水分布在三个月的监测。股票的结果显示在图范围从0.01到0.05以上。根据供水性能标准由水的空间分布在运河所有月显示水分布在三个月内出现在好。这意味着股票分发水的监测期间很好整个系统。

缺乏(PDF)

一定程度的缺乏是给定的时间和空间的比例平均水缺乏所需的数量(QR)。空间和时间的结果平均值的赤字提出了(表6)。

表6所示。空间和时间平均不足(PDF)的系统。

平均空间运输系统中的赤字一直在观察三个月。平均时间赤字头、中、尾达到零。空间赤字是0.01,0.00和0.00在6月,7月和8月。整个系统的平均整体缺乏发现是0.00 (0%)。它表明,提供的交付系统是统一在每一个需要。

时间性能指标

交货时间相对描绘了暂时聚合相对交付的个人需要。这是一个基于时间的绩效指标显示系统中运河的供水性能。时间值充足供水性能指标进行评估的效率和可靠性。

充分性(PA)

充足的时间值的性能指标评估系统的所有需要,达到(头,中间,和尾巴)在一个月(6月、7月和8月)。时间值的充分性的结果从0.95到1.0不等。最高的PA值被发现两(TC2)和TC6三级管,而最小值在TC4观察。根据供水性能标准,充足的供水性能很好所有三级(出口点)。因此,它认为,在所有门店,灌溉供水进行符合需求在不同的监测周期。一般来说,整体的充分性、价值系统的发现是0.99。因此,供应运河供水性能对整个命令在灌溉季节被发现是好的。

效率(PF)

暂时聚合效率指标对个人需要被观察到,时间交付的水系统很好。系统的总体效率(PF)估计为99%。根据绩效评估的范围标准价值效率效率性能很好。

缺乏(D)

颞赤字的平均值显示零3个月。灌溉工程的总体赤字为0%,这意味着没有赤字灌溉[3]。

可靠性

供水的可靠性,表明颞可变性的程度。这是交付给水量的比例需要在一个时间。平均可靠性值的头、中、尾达到系统的范围从0到0.07的总平均可靠性0.03。根据供水性能标准,头部流的可靠性很好,中间和尾巴的系统。

股权比例,脑袋和尾巴(ERHT)

头到尾的股本比率(ERHT)描述一个股票的概念的空间变化的管理交货率(MDR)。它提供的股权供水之间的分流与特别关注脑袋和尾巴。ERHT计算使用公式3.15。它打算估计水是如何管理和交付相当在头和尾的运河(表7)。

表7所示。脑袋和尾巴股本比率(ERHT (MDR))系统的实现。

ERHT范围从1.30到1.35的价值。的总体平均值ERHT发现是1.33。所有的值比(ERHT)表中是大于1,表明的MDR头系统达到高于尾。的性能主要运河没有找到一个合理的水平对ERHT (MDR)。头位分娩系统接收更多的水比所有月的尾巴。一般的总体平均值ERHT发现是1.33,所以系统的性能是发现贫穷对ERHT (MDR)。这是由于缺乏足够的流动监管[2]。

评估的维护要求

系统的维护要求观察根据维护的水面高程比率指标,基础设施的有效性,交付时间比和可持续性的可灌溉的区域。

水面高度比(ws)

水面高度比例指标提出了旨在评估沉积和侵蚀的影响身体的灌溉系统。结果将有助于预测沉降的影响,杂草和侵蚀问题物理灌溉系统[4]。这是通过计算从运河下实际水深和比较它与设计水深在同一位置在二级管(表8)。

表8所示。水面高度(WSE)二级管。

按照设计文档预期水位深度在二级管在头达到1.1米,0.89米在中间,0.71尾的系统。因此,总体平均ws被发现是1。这一结果表明,主要的运河是达到WSE在目前的100%左右。

基础设施(EI)的有效性

这个指标估计目前功能结构的比例结构最初安装的总数(表9)。

表9所示。功能和发生故障的灌溉结构。

基础设施使用方程3.16估计的有效性。根据设计文档,总数的结构安装在灌溉计划(即部门盒子,监管机构负责人交叉监管,降低结构,和关闭需要)323;然而目前295结构功能。因此,基础设施的有效性的价值估计为94.62%。值表明系统的维护活动是优秀的有良好的建设,维护山坡和护岸,不漏,不可见的沉积。

灌溉面积(SI)的可持续性

这个指标权调查实际灌溉面积的变化或变化对计划的比例,并提供有效的这种变化的理由。

根据设计文档,打算命令区域计划可能灌溉是约1556.4公顷。然而实际灌溉面积在种植季节是1545.6公顷。因此,如果发现使用方程3.18 99.3%。灌区的灌溉计划几乎相同而设计。因此,计划只减少了0.7%的灌溉区域较(计划)。这一结果表明,提供的方案水无法灌溉面积和维护活动不足不是系统性能的限制因素。这意味着这个参数将不强化系统的维护要求。

交付时间比(DDR)

交付时间比实际时间的比值灌溉供水的灌溉时间。在我们的示例中,灌溉计划是专为24小时。然而,由于灌溉时间的变化和看门人,平均每天计划的交货时间是21小时[5]。交货时间的价值比被使用公式3.13计算。交货时间的价值比率为0.875,根据表2.2中给出的标准价值下跌“好”的范围和结果显示配水系统是可靠的,系统维护是充分的。

整体供水指标

整体供水指标三个月所示(表10)。

表10。送水的总体结果指标为三个月。

结论

摘要Omo kuraz灌溉计划的性能评估在头部,中间,和尾巴的命令区从6月到2020年8月。评估的基础上进行了系统性能指标。的供水性能灌溉计划按标准提出的被发现在充分性,股本和可靠性和效率。同样,有均匀配水提供的交付系统在每个需要这被认为是满意的对赤字。然而,股权比例头到尾表示,贫穷;这意味着头输送系统接收更多的水比的尾巴都几个月因为缺乏足够的流量调节。这个满意的灌溉系统的性能可能会增加农场的生产力。维护性能指标的参数被认为是水面高程比、基础设施的有效性和交付时间比率。一般来说,发现系统的维护性能很好。良好的维护性能的主要原因,该计划原定于结构新安装和适当的管理。 In general, according to the result perceived, the performance of irrigation system is good.

建议

基于研究结果,提出以下建议来提高性能的Omo kuraz灌溉项目。

• 足够的排水构筑物应构建安全处置多余的水
• 流测量装置应该安装在每一个承购改善系统的操作能力。它可能是重要的实现公平分配的水从头到尾。
• 康复需要一些灌溉系统组件包括修复运河闸门和监管机构。。
• 运河需要不断的行动,使它们不受杂草,减少泥沙的沉积通过采取纠正措施即连续沉积,防止大的日志和碎片进入到运河,构建土壤水分穿过运河,运河护岸保护结构。糖工厂,承包商和顾问应该一起工作。

引用

1. Adeniran KA, et al。水需求的一些选择作物Kampe大坝灌溉项目。阿格利司Eng。2010; 119 - 125。
2. Bacha D et al。小规模灌溉对家庭贫困的影响:在埃塞俄比亚读经台地区的经验证据。2011;60:1-10。
3. 确保M et al。传统的灌溉和水资源管理实践在高地,埃塞俄比亚:案例研究在Dangila斯吉尔特区。Irr流失。2013;62:435 - 448。
4. Bos毫克,et al .灌溉和排水性能评估实用的指导方针。生物医学成像间歇雨刷j . 2005; 28-59。
5. Cakmak B, et al。基准性能的灌溉方案、土耳其。J Irrig耗尽Eng。2004; 155 - 163。