淮安市灌溉水利用系数推求分析及调控增效措施研究

李明武 孙 克

（江苏省水文水资源勘测局淮安分局，江苏淮安 223005）

我国是一个水资源相对贫乏的国家，人均水资源占有量仅为2100 m3，不足世界人均占有量的1/4。同时，我国又是一个农业大国，农业是用水大户，占全国总用水量的70.4%［1］。面对水资源日益紧张的严峻形势，如何利用好有限的灌溉水资源，开展农业高效用水研究，提高灌溉水利用系数，已经成为现代灌溉农业可持续发展的焦点。笔者通过典型样点灌区推求淮安市灌溉水利用系数，分析本区灌溉水利用系数的影响因素，并提出针对本区的调控性增效措施，以期为本区农业用水效率和水资源总量控制管理提供理论依据。

1 区域概况

1.1 基本情况

淮安市地处我国南北分界线，属中纬度北亚热带向暖温带过渡地带，年平均降水量970.3 mm，年平均蒸发量971.5 mm，年日照时数2244 h，年平均气温14.5℃，无霜期214 d。本区土壤类型主要为水稻土和潮土两类，最大冻土深度23 cm，PH 值为7～8，是水稻、小麦、玉米等粮食作物和大豆、油菜、棉花、苹果等经济作物的良好种植区。

1.2 灌区概况

淮安市耕地类型主要包括：水田、早地、望天田、水浇地和菜地，总面积达9000 hm2。其中，有效灌溉面积7000 hm2，超过总面积的77.8%。据统计，本区现有规模以上灌区22个，其中，中型灌区5 个，大型灌区17个。各县（区）灌区详见表1。

表1 淮安市大中型灌区分布情况

2 淮安市灌溉水利用系数测算分析

2.1 基本原理

灌溉水利用系数采用点与面相结合、调查统计与观测分析相结合、微观研究与宏观分析评价相结合的方法进行测算分析。具体步骤如下：

（1）选取代表不同规模和类型灌区的典型样点灌区。

（2）搜集整理相关资料，展开田间观测，采用首尾测算分析法［2］计算各典型样点灌区的灌溉水利用系数。

（3）以典型样点灌区灌溉水利用系数为基础，根据不同规模灌区灌溉水利用系数影响因素和分类灌区灌溉用水情况，利用式（1）推算全县（区）的灌溉水利用系数平均值。

式中：

ηwi—第i 个典型样点灌区的灌溉水利用系数，%；

Wai—第i 个灌区毛灌溉用水量，m3；

m—全县（区）灌区总个数。

（4）根据县（区）不同规模与类型灌区的年毛灌溉用水量和灌溉水利用系数平均值，通过式（2）加权平均，即可推求出淮安市灌溉水利用系数。

式中：

ηw—全市的灌溉水利用系数，%；

ηwn—第n 个县（区）灌溉水利用系数，%；

Wan—第n 个县（区）毛灌溉用水量，m3。

2.2 典型样点灌区

根据淮安市实际情况，在对各县（区）灌区进行现场查勘并进行代表性比较后，确定典型样点灌区25 个，田间观测点70 个。各县（区）典型样点灌区见表2。

表2 淮安市各县（区）典型样点灌区分布表

2.3 结果与分析

2.3.1 典型样点灌区IWUE 空间分布

图1 为淮安市各县（区）所选典型样点灌区的IWUE 分布情况。由图1可以看出，清浦区各典型样点灌区IWUE 为0.6 左右，处于较高水平；盱眙县次之，约为0.58；淮安区、洪泽区两地典型样点灌区IWUE 均较低，在0.56 左右。另外，清浦区、洪泽县、金湖县和盱眙县典型样点灌区IWUE空间分布较为均匀，上下浮动0.01 左右，说明灌区的灌溉工程质量、灌溉技术和灌溉用水管理等因素在各自灌区范围内的水平相当，这对今后节水灌区改造，提高全县（区）整体灌溉用水效率十分有利；而涟水县、淮安区、淮阴区的典型样点灌区IWUE 浮动较大，上下浮动近0.03，说明这些灌区的工程条件、灌溉技术水平及管理模式参差不齐，这对今后灌区的续建配套与节水改造工程十分不利。

由图1 还可以看出，同一地区提水灌区的IWUE 均处于较高水平，以淮阴区为例，提水灌区的IWUE 比自流灌区高0.03。可见，相同条件下，水源工程类型和质量对灌区的IWUE具有较大影响，是在灌区节水改建与管理中必须注意的问题。

2.3.2 灌区IWUE 与灌溉面积的关系

图2 为各典型样点灌区IWUE 与其灌溉面积的关系。由图2可见，灌区IWUE 与其灌溉面积成指数函数关系（y=0.5936e-0.0023x，R2=0.7404）。说明灌区规模（各级渠道的数量、长度以及渠道的输水流量）对IWUE 有着直接的影响。一般地，灌区规模越大，各级渠道的数量和长度必然增多，渠系输水水面加大，导致在输配水过程中渗漏损失增大，其IWUE 就越低，反之IWUE 就越高。这对大型灌区续建配套与节水改造工程的开展、灌区农业节水分区与模式的建立具有重要意义。

2.3.3 淮安市及各县（区）IWUE 现状分析

图1 各县（区）典型样点灌区灌溉水利用系数分布情况

表3 为淮安市各县（区）的IWUE。由表3可见，清浦区IWUE 最高，达0.599，较淮安市平均值0.572 高4.7%；盱眙县次之，IWUE 也达0.582，较平均值高1.7%；淮安区、洪泽县IWUE 均处于较低水平，分别为0.558、0.559，与淮安市平均值相比，分别低2.4%、2.3%；涟水县、淮阴区、金湖县IWUE 较淮安市平均水平变幅不大。同时，清浦区IWUE 与涟水县、淮安区、洪泽县和金湖县四地IWUE 的差异达极显著水平（P＜0.01）；清浦区、盱眙县两地的IWUE 与淮安区、洪泽县两地IWUE 的差异达显著水平（P＜0.05）。可见，淮安区、洪泽县是提高淮安市IWUE 水平的关键地区；涟水县、金湖县两地IWUE 的提高具有较大意义。

3 讨论

图2 各典型样点灌区灌溉水利用系数与灌溉面积关系

表3 淮安市各县（区）灌溉水利用系数表

IWUE 是灌溉工程规划设计中一个重要指标，其值等于渠系水利用系数乘以田间水利用系数，特指一个灌区到达田间之水量与灌溉供水总量的比值［3］。ICID［4］指出，IWUE可以分解为输水效率、配水效率和田间灌水效率三个部分来研究。沈荣开［5］等研究表明，灌区干、支、斗、农渠道全部衬砌防渗处理后，IWUE可由0.35提高到0.60；梁春玲［6］等指出，低压输水在北方旱作区和南方水田区对提高IWUE 均有重要意义；王会肖［7］等研究表明，高精确度量水设备能够实现实时动态配水技术，有效降低配水工程的水量损失，同时能够加强灌区的用水管理水平；除自然条件、灌溉工程状况、管理水平外，影响IWUE 的因素还有灌区的类型和规模及灌水技术。本研究表明，提水灌区IWUE 比自流灌区高；灌区IWUE 与其规模成负相关关系，这对今后大型灌区续建配套与节水改造工程具有重要意义。

灌水技术方面，如何提高田间水的有效利用率是提高灌区IWUE 的关键。通过研究不同生境条件下作物的耗水规律，制定适宜性精准灌溉制度，利用现有的节水灌溉技术和设施来实现对田间水资源的有效调控，是提高IWUE 的根本途径，这还有待于进一步实践和研究。

4 结论与建议

4.1 结论

（1）涟水县、淮安区、淮阴区的IWUE 空间分布不均匀，区域内灌溉工程状况、管理水平等存在较大差异，是灌区续建配套与节水改造工程需要重点优化的区域。

（2）相同条件下，提水灌区的IWUE高于自流灌区，在灌区节水改建与管理中必须考虑水源工程的类型续建配套设施，以使灌区IWUE 达到最佳水平。

（3）淮安市各县（区）灌区的IWUE与其灌溉面积成指数函数关系，IWUE 与灌区规模成负相关关系。

（4）淮安区、洪泽县两地是提高淮安市IWUE 水平的关键地区，同时，涟水县、金湖县两地的IWUE 水平也应该引起足够的重视。

4.2 建议

针对目前淮安市IWUE 水平及其分布现状，提出以下几点调控增效措施：

（1）工程措施。针对渠系渗漏损失量大、渠系及建筑物不配套的灌区，加大渠道的衬砌力度，减少灌水的渗漏损失；合理展开灌区渠系及建筑物的续建配套，设置高精度测水量水设施，实时动态配水；根据自流灌区实际情况，适宜地开展土地规划整理工程，同时增加低压管道输水覆盖面积，实现“占地少、输水快、效率高”模式的农田高效灌溉网。

（2）技术措施。从作物角度考虑，以县（区）为基本单元，开展当地主要作物耗水规律研究，确定不同作物不同生育期适宜的水分调控范围，充分发挥调亏灌溉、控制性分根交替灌溉、水稻控制灌溉等高效灌溉技术优势，建立“水文预报-墒情预报-优化调配”模式的作物精量控制灌溉系统。从灌水技术角度来看，大力推广长畦分段灌溉、小畦灌、沟畦结合灌、膜上灌等高效地面灌溉技术；同时，在对淮安区、洪泽县等低效灌区的节水改造中，适当发展大型喷灌、地埋式喷灌、地下滴灌等农业高效灌水技术。

（3）管理措施。建立大型灌区“长改短、大改小”的多级配水灌溉模式，间接缩小灌区运行规模。建立灌区水权交易系统，实行农田灌溉用水计量收费制度、总量控制和定额管理结合制度，以形成有利于灌区增效的绩效考核和经济调节倒逼机制。基于“大数据时代”背景，建立水情监控市级云平台，以形成灌区水务“精细化、智能化、数字化”管理平台，为本区水联网的快速构建创造有利条件，这是大幅提升水资源效能的必然途径。

［1］唐登银，罗毅，于强.农业节水的科学基础［J］.灌溉排水，2000，19（2）：1-9.

［2］崔远来，谭芳，王建漳.不同尺度首尾法及动水法测算灌溉水利用系数对比研究［J］.灌溉排水学报，2010，29（1）：5-10.

［3］史海滨，田军仓，刘庆华.灌溉排水工程学［M］.北京：中国水利水电出版社，2006.

［4］MARINUS G B.Standaxts for irrigation efficieneies of ICIO［J］.J Irrig and Drain Engrg，ASCE，1979，105（1）：37-43.

［5］沈荣开，杨路华，王康.关于以水分生产率作为节水灌溉指标的认识［J］.中国农村水利水电，2001（5）：9-11.

［6］梁春玲，刘群昌，王韶华.低压管道输水灌溉技术发展综述［J］.水利经济，2007，23（5）：35-39.

［7］王会肖，蔡燕.农田水分利用效率研究进展及调控途径［J］.中国农业气象，2008，29（3）：272-276.