灌溉水有效利用系数的计算与评价

刘印良，孙雪峰

（河北省水利技术试验推广中心，河北 石家庄　050061）



灌溉水有效利用系数的计算与评价

刘印良，孙雪峰

（河北省水利技术试验推广中心，河北 石家庄050061）

摘 要：分析评价了灌溉水有效利用系数的3种主要计算方法，明确了3种计算方法的先决条件，并结合最严格水资源管理制度的考核要求，分析了3种方法在实践中的适用范围，提出面积加权法适用于考核指标的计算、首尾法适用于实际测算和典型代表地块的计算、传统方法适用于精度较高的实验研究，为把灌溉水有效利用系数的研究成果正确地应用于生产提供了技术依据。

关键词：灌溉水有效利用系数；首尾法；面积加权法；最严格水资源管理制度；考核指标

1　灌溉水有效利用系数的概念和组成

1.1概念

灌溉水有效利用系数，在实行最严格水资源管理制度之前并不统一，有的叫水利用系数、有的叫灌溉水利用系数，但是概念的内涵是一样的，即灌入田间可被作物利用的水量与灌溉系统取用的灌溉总水量的比值［1］。从空间上看，就是把可利用的水源供水量输送到需要灌溉的作物种植区域；从时间上看，包括每次灌溉的灌溉水有效利用系数、整个生育期的灌溉水有效利用系数、整个年度的灌溉水有效利用系数。

1.2组成

农田灌溉水从水源地取水口取出到田间被作物吸收利用，需要经过2个必然的过程：①经过渠道、管道等输水工程输送到田间；②田间的作物利用灌溉水进行生产。其对应的就有输水过程中的水有效利用系数和进入田间的水有效利用系数。

输水过程中水有效利用系数包括干渠、支渠、斗渠等水有效利用系数，田间水利用系数包括计划湿润层、土壤含水量、均匀度、漏失率、水的有效利用系数等。

2　灌溉水有效利用系数的计算方法

2.1传统方法

灌溉水有效利用系数原本是一个技术层面的概念，用于学术交流和试验研究，研究内容是测定特定条件下灌溉（1次）的水有效利用系数。其特定的条件是：①特定的地块；②明确的水源；③具体的作物；④灌水方式；⑤土壤条件。计算方法是按照水流的方向分段计算，包括干渠、支渠、斗渠、农渠和田间水的有效利用系数，各系数相乘即得灌溉水有效利用系数。

其计算公式为：

式中：η为农田灌溉水有效利用系数；η干为干渠输水有效利用系数；η支为支渠输水有效利用系数；η斗为斗渠输水有效利用系数；η农为农渠（机井）输水有效利用系数；η田为田间水有效利用系数。

准确测定一次灌溉水利用系数是一个实践性很强的工作，需要测定各不同输水断面始末稳定的水量或流量，特别是田间作物灌溉水有效利用量的测定是一个复杂的过程，需要在特定条件下测量灌溉前后代表地块的土壤含水量。测定土壤含水量的称重法，既需要专业技术人员，又要求及时实测和数据准确。因此，实践中不经常对灌溉水有效利用系数进行专门测定，而是借用灌溉制度和作物需水量试验资料进行计算。

2.2首尾法

随着形势的发展，水资源管理越来越细，最严格水资源管理制度把行政区域的灌溉水有效利用系数纳入考核范围，因此灌溉水有效利用系数的测定变得很重要。但用传统的方法无法完成没有特定条件的区域灌溉水有效利用系数的测定工作。为了简化，水利部灌排中心提出首尾法计算灌溉水有效利用系数，即计量区域内灌溉时所有需要测量的取水口的水量（即首值），再利用田间取土称重法计算能够被作物利用的水量（即尾值），尾值比首值就是准确的灌溉水有效利用系数，如果有多个首值和尾值，分别相加后再计算。

当然首尾法的尾值与首值也不是对每个取水口和田间进行测量的精确值，而是选定区域内不同规模的各类灌溉形式作为代表性地块（样点），有条件地进行实际测量，没有条件的用需水量资料或定额［2］进行估算或者统计，计算出不同规模的平均灌溉水有效利用系数；再用统计或者推算的区域内不同灌溉规模的毛用水量即首值与对应的平均灌溉水有效利用系数计算整个区域的灌溉水有效利用系数。目前，国家考核各省的农田灌溉水有效利用系数就是首尾法。

其计算公式为：

式中：η为农田灌溉水有效利用系数；m为区域内灌溉地块所有被作物利用水量之和（m3）；W为区域内所有灌溉取水口水量之和（m3）；i，j为按一定的标准对灌溉的分类，按水源类型分i个地上水和j个地下水灌区。

2.3面积加权法

河北省作为实行最严格水资源管理制度的试点省份，先行先试。在利用首尾法对农田灌溉水有效利用系数计算和分解过程中，由于河北省“样点”少、灌溉计量设施不足，导致利用首尾法的数据难以取得，无法满足考核数据易得到、易考核的要求。为了更好地实施最严格水资源管理制度，结合实际，探索了一种用各种灌溉面积及相应的规范中最低的水有效利用系数加权平均的方法，经过应用，效果良好。

该方法以《大型灌区技术改造规程》［3］和《节水灌溉技术规范》［4］中各种节水灌溉方式的水有效利用系数为标准，以《河北水利统计年鉴》［5］总的各类灌溉面积为权重，加权计算区域的灌溉水有效利用系数。数据可得性强，计算方法简单。

其计算公式为：

式中：η为农田灌溉水利用系数；m为区域内分水源分节水灌溉形式的灌溉面积（万亩）；i，j为按一定标准对灌溉的分类，可以是按水源类型分i个地上水和j个地下水灌区，也可以是按节水程度分为i个节水灌溉和j个非节水灌溉灌区。

《计算区域农田灌溉水有效利用系数的新方法》［6］中，利用2005、2010年的《河北省水利统计年鉴》［5］的数据计算了全省及各市区域农田灌溉水有效利用系数，结果见表1。

表1　利用加权法计算的区域农田灌溉水利用系数［6］

2013年河北省最严格水资源管理制度考核用面积加权法计算灌溉水有效利用系数，避免了在实行最严格水资源管理制度工作中最难的计量问题。

3　灌溉水有效利用系数计算方法的评价

通过实践应用，目前的3种计算方法并不矛盾，而是从不同的角度、层次、范围来反映灌溉水的利用效率情况。

3.1传统方法

传统方法是计算区域灌溉水有效利用系数的基础，最能准确反映测定特定条件下灌溉水有效利用系数。空间上反映的是一个样点的真实情况，代表的层次是实验研究，在时间上可以是一次或多次观测，一般是通过设立固定观测点来完成的，但是需要耗费大量的人力物力。

3.2首尾法

首尾法是以传统方法为基础，建立大量的不同灌溉规模的样点灌区，取得样点当年实际或者测算的水有效利用系数，再求出不同灌溉规模灌区的平均水有效利用系数，再以不同规模灌区的毛灌溉水量为权重计算全区域的平均灌溉水利用系数。空间上反映的是点面结合的区域灌溉水有效利用系数，是一个平均值，代表的是当年灌溉用水管理水平。时间上是以年为周期，这个方法计算的灌溉水有效利用系数受降雨年份的影响比较大，因为降雨量直接影响着灌溉量，即影响着不同规模灌区的毛灌溉水量（权重），所以用首尾法计算的灌溉水有效利用系数是波动的，年际间没有可比性。在具备长期资料和降雨年份修正系数时才有可比性。

3.3面积加权法

面积加权法是以区域内各类灌溉形式的面积为权重，以国家规范中规定的相应灌溉水有效利用系数（下限值，亦是传统法测得，但有权威性）为基础，加权平均得到全区域的灌溉水有效利用系数。空间反映的是区域内灌溉面积已经具有的用水水平（累计），代表的是区域内节水能力和灌溉水的利用能力。利用面积加权法计算的灌溉水有效利用系数不受降雨年份的影响，与节水灌溉面积的发展程度紧密结合，可以随着高级别节水技术灌溉面积的增加而增加，适合于作为考核指标。

综上所述，面积加权法计算的灌溉水有效利用系数是反映区域内灌溉水有效利用能力的指标，也是灌溉节水能力的一种体现，属于发展型指标。首尾法计算的灌溉水有效利用系数属于管理型指标，反映当年灌溉管理的实际水平，高于面积加权法的值时说明管理水平高，反之则说明管理水平低于规范要求，需要改进。两者结合使用，可以全面地反映一个区域节水灌溉工程建设的发展程度和灌溉管理的实际水平，能够满足最严格水资源管理制度的考核需要。

参考文献

［1］水利部.全国灌溉用水有效利用系数测算分析技术指南［R］.北京：水利部，2009.

［2］DB13/T1161-2009，河北省用水定额［S］.

［3］SL418-2008，大型灌区技术改造规程［S］.

［4］GB/T 50363-2006，节水灌溉技术规范［S］.

［5］河北省水利厅.河北水利统计年鉴［Z］.石家庄：河北省水利厅，2005-2010.

［6］孙雪峰，杨志娟.计算区域农田灌溉水有效利用系数的新方法［J］.水科学与工程技术，2012（S）：109-110.

中图分类号：TV93；S274.4

文献标识码：A

文章编号：1004-7328（2016）01-0042-03

DOI：10.3969/j.issn.1004-7328.2016.01.015

收稿日期：2015—11—12

作者简介：刘印良（1963—），男，教授级高级工程师，主要从事节水灌溉管理工作。