对南方大中型灌区灌溉用水量的几点认识与思考

王奕童，郭宗楼

(浙江大学生物系统工程与食品科学学院，杭州 310056)

2011年中共中央国务院《关于加快水利改革发展决定》明确提出：实行最严格的水资源管理制度，要建立用水总量控制制度，相应地划定用水总量红线，到2020年，全国年总用水量控制在6 700亿m3以内。2013年1月国务院办公厅发布《实行最严格水资源管理制度考核办法》，2014年3月水利部制定并颁布《用水总量统计方案(试行)》，标志着最严格水资源管理制度正式在全国范围正式实施。而农业是我国第一用水大户，全国农业用水量约占总用水量的70%，农业用水量的90%以上用于灌溉，因此准确核定灌区(尤其是南方多水源型灌区)灌溉用水量对于建立健全最严格水资源管理制度、完善用水总量统计工作具有重要作用。

1 灌区灌溉用水量的定义与特性分析

灌区是指由可靠水源与引、输、配水渠道系统和相应排水沟道系统组成的，具有一定灌溉面积的区域总称，灌区是人类经济活动的产物，随社会经济的发展变化而发展变化。灌溉用水量是指需从水源引入的灌溉水量，包括作物正常生长所需灌溉的水量、渠系输水损失水量和田间灌水损失水量。因此，灌区灌溉用水量是指一定时段内由各类水源通过引、输、配水渠道系统引入灌溉田间包括各类损失在内的灌溉水量，统计时段一般包括旬、月、季度或年等，按照国务院关于最严格水资源管理制度考核的要求，统计时段宜为年度。

根据以上界定，从影响灌区灌溉用水量影响因素分析，灌区灌溉用水量具有如下特性：

(1)动态性。灌区是人类经经济活动产物，随着人类经济活动的拓展延伸灌区范围不断发展变化，因种植结构、产业结构以及社会需求等影响灌区取用水结构不断发展变化，所有这些导致灌区灌溉用水量的动态变化性。

(2)随机性。因降水和蒸发等自然因素的影响作物田间需水具有随机性和不确定性，因不同水源水量和灌溉优先顺序的影响，导致灌区引、输、配水损失具有随机性。

(3)循环性。灌区水资源系统包括自然水循环和社会水循环两个方面，受水源工程布局和引、输、配水渠道布局的影响，灌区水资源系统呈现为循环性和水资源重复利用(结构简单灌区除外)。

因此，灌区灌溉用水量分析必须系统分析、全面解决上述问题才能满足建立健全农业用水总量控制和管理要求。

2 南方多水源型灌区基本情况和运行管理特点

本文以浙江省为例，分析南方多水源型灌区基本情况和运行管理特点，根据浙江省水利普查成果，分析其特点如下。

(1)水源数量众多。全省大中型灌区有大、中小型水库525座，山塘61 684座，泵站16 655座，堰坝1 786座，全省不同规模灌区水源工程数量统计表见表1；平均每个大型、重点中型和一般中型灌区分别有水源工程1 779.6、694.9和216.6个，全省不同规模灌区平均水源工程数量分析表见表2。

表1 浙江省不同规模灌区水源工程数量统计表Tab.1 Water sources in irrigation districts of Zhejiang Province

表2 浙江省不同规模灌区平均水源工程数量分析表 座

(2)灌区结构复杂。众多水源工程星罗棋布于灌区内，通过天然河道或引水、输水和配水渠道工程实现水资源的互联互通、相互调剂。灌区内地表水与地下水、地表径流与过境水量、天然径流与灌溉回归水等之间分别在时间尺度和空间尺度上互相补充、互为条件，实现灌区水资源的合理有序利用。

(3)灌区管理主体多元化。大中型灌区大多有专门管理机构，部分由乡镇或水利局代管，存在着“水利部门派驻机构+用水户(协会)”、“灌区管理机构+用水户(协会)”、“受益乡镇、村管理模式”、“用水户(协会)”等多种管理模式。水源工程方面，大中型水库，都有专门管理机构，负责灌区主要水源、引水及灌区引调水管理、灌区水费征收及骨干渠道的维修养护；小(一)型水库一般有专门管理单位，小(二)型水库多由乡镇或村集体进行管理。山塘、泵站、堰坝一般由村集体、用水者协会或者水利会进行管理。

(4)灌区运行管理具有复杂性。首先，从运行规则方面，灌溉水源优先水顺序为河道水-山塘水-小型水库水-大中型水库，对于不同蓄水工程，宜根据其调蓄能力合理调整其实际蓄水量；其次，由于水源工程分属不同的管理主体，其实际调度运行上存在差异性；第三，由于降水、蒸发等随机性因素的影响，不同年份、不同水源工程实际灌溉管理差异明显。

3 该领域研究现状

围绕南方多水源型灌区特点，前人开展了大量的研究工作。2005年，茆智[1]提出灌区节水潜力分析应考虑尺度效应，同年张新、崔远来[2]等以水量平衡原理为基础运用系统动力学方法并以Vensim软件包为工具，建立了稻田田间尺度水平衡转化过程的模拟模型。2005年S.Mohana[3]等建立了多级回归树模型用于灌溉回归水估计，将有效降雨量、径流、耗水量和深层渗漏损失等设定为模型参数，回归水为目标函数，该模型在印度Periyar-Vaigai灌溉系统得到成功应用。2005年刘路广、崔远来[4]等为评价灌区用水效率及用水效益，构建了考虑回归水重复利用的灌区用水效率及效益指标，利用地表水-地下水耦合模型、SWAP模型和线性模型对柳园口灌区的水量和作物产量进行了分布式模拟，取得较好效果。2011年9月刘路广、崔远来[5]等综合考虑取水、耗水和回归水3个方面，提出了农业理论节水潜力的概念，并利用水量平衡原理对相应计算方法进行了推导。同时根据不同的节水措施，提出了农业耗水理论节水潜力、农业回归水理论节水潜力和农业取水理论节水潜力的概念及计算方法。2015年1月邵东国、何思聪[6]等分析了中等尺度区域灌溉回归水重复利用过程，首次提出了农业用水效率考核新指标“千公顷灌溉取水量”概念，给出了相应的计算依据、方法及适用条件。2015年A K Gosain[7]等用SWAT模型对Palleru河流域的灌溉回归水进行评估。2015年Ali Tavakoli[8]等建立了非线性两阶段随机规划分析模拟灌溉回归水对河流水质的影响。

分析前人的研究成果可以看出，对灌区灌溉用水量研究主要围绕节水潜力的尺度效应、灌溉回归水分析模拟、农业用水效率等内容来展开，这些工作对于南方多水源型灌区灌溉用水量科学核定具有参考价值，但没有解决其灌溉用水量统计计算问题，尚有诸多问题值得研究。

4 展 望

(1)灌区灌溉用水量计量监测与统计方法研究。基于南方大中型灌区存在的水源多、结构复杂、管理主体多元化等特点，研究提出可操作、能落实的灌溉用水量统计方法，对于落实最严格水资源管理制度具有重要意义。

(2)灌区水循环规律研究。灌区水循环包括自然水循环和社会水循环两个方面，受水源工程布局和引、输、配水渠道布局的影响，存在多重循环利用问题，因此，建立结构合理、仿真性强的灌区水循环规律模型具有广阔应用前景。

(3)灌区灌溉用水量尺度效应研究。研究灌区灌溉用水量尺度效应，采用模型化方法，分析灌溉回归水、灌区内水资源循环重复利用率与水源工程供水量、水文年型、灌区种植结构等的相互关系，在国内外得到了普遍认可。

(4)灌区灌溉用水量统计的规范化、标准化研究。“十二五”期间，我国已经建立起了覆盖省、设区市和县(市、区)的用水总量指标体系和考核评估体系。在实际考核评估过程中，迫切需要建立健全不仅符合南方大中型灌区特点，而且可操作能落实的灌区灌溉用水量统计计算的规范标准。

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[1] 茆 智.节水潜力分析要考虑尺度效应[J].中国水利，2005,(15):14-15.

[2] 张 新，崔远来，董 斌.回归水模拟的系统动力学模型[J].灌溉排水学报，2005,(1):57-62.

[3] Mohan S, Vijayalakshmi D P. Prediction of irrigation return flows through a hierarchical modeling approach[J]. Agricultural Water Management, 2009,96(2):233-246.

[4] 刘路广，崔远来，吴 瑕.考虑回归水重复利用的灌区用水评价指标[J].水科学进展，2013,(4):522-528.

[5] 刘路广，崔远来，王建鹏.基于水量平衡的农业节水潜力计算新方法[J].水科学进展，2011,(5):696-702.

[6] 邵东国，何思聪，李浩鑫.区域尺度灌溉用水效率考核指标及计算方法[J].灌溉排水学报，2015,(1):9-12.

[7] Gosain A K, Rao S, Srinivasan R, et al. Return-flow assessment for irrigation command in the Palleru river basin using SWAT model[J]. Hydrological Processes, 2005,19(3):673-682.

[8] Tavakoli Ali, Nikoo M R, Kerachian R, et al. River water quality management considering agricultural return flows: application of a nonlinear two-stage stochastic fuzzy programming[J]. Environmental Monitoring and Assessment, 2015,187(4).