农田灌溉水有效利用系数测算分析

马之刚

(阜南县水务局，安徽 阜南 236300)

所谓的农田灌溉水有效利用系数是指某一时期灌入田间可被作物利用的水量与水源地灌溉取水总量的比值。它反映灌区渠系输水和田间用水状况,是衡量从水源取水到田间作物吸收利用过程中灌溉水利用程度的一个重要指标,能综合反映灌区灌溉工程状况、用水管理水平、灌溉技术水平,对农田灌溉的节水性能的评定有着重要意义。

1 农田灌溉水有效利用系数测算分析方法

1.1 技术路线

灌溉水有效利用系数测算主要步骤:样点灌区选择→典型田块选择→典型田块亩均净灌溉用水量观测与计算→样点灌区净、毛灌溉用水总量计算→全县中、小、纯井灌区系数计算→全县系数计算。

1.2 主要工作内容

(1)基本资料收集。统计分析当年全县农田灌溉情况,包括作物种植结构、灌溉面积、节水工程建设与投资、管理改革等情况。收集灌区基本信息,包括灌区范围、实灌面积、水利工程设施(水源工程、渠系工程)、作物面积产量、降雨量、工程投入等。

(2)样点灌区选择。在全县灌区基本情况进行综合调研的基础上,分类汇总不同规模与类型灌区的灌溉面积、水源情况、水利工程设施现状等,选择不同规模(大、中、小)、类型(提水、自流引水)、工程状况、水源条件和管理水平,选择12处小型灌区、26处机井灌溉作为典型灌区进行全县农田灌溉水有效利用系数调查测算,构建相对灌溉水有效利用系数测算分析网络。

(3)样点灌区灌溉用水统计。在对样点灌区详细调查的基础上,规范整理样点灌区年度灌溉用水情况。测算样点灌区作物年亩均净灌溉用水量,结合灌区种植灌溉面积计算样点灌区全年净灌溉用水量。如表1所列。

表1 阜南县样点灌区选择方案及不同规模与类型灌区数量、灌溉面积与灌溉用水情况

1.3 测算分析方法

传统灌溉水有效利用系数的测算通常通过实测,获得不同级别典型渠道的渠道水利用系数,加权平均得到灌区干、支、斗、农各级渠道的渠系水利用系数;测量典型田块的田间水利用系数,采用系数连乘的方法得出灌溉水有效利用系数。传统测算方法主要存在以下困难和问题:① 测定工作量大;② 测试条件要求严格,实际测量中难以满足;③ 对测试手段和技术人员需求大;④ 典型测量获得的灌溉水有效利用系数的代表性差。

为了避免传统测算方法存在的上述困难与问题,同时又满足提高测算灌溉水有效利用系数精度的要求,在总结以往研究成果与经验的基础上,本次测算灌溉水有效利用系数统一采用首尾测算分析法。

首尾测算分析法是指直接测量统计灌区从水源引入(取用)的毛灌溉用水总量,通过分析测算得到田间实际净灌溉用水总量,田间净灌溉用水总量与毛灌溉用水总量的比值,即为灌区灌溉水有效利用系数。计算公式如式(1):

(1)

其中,ηw为灌溉水有效利用系数;Wj为净灌溉用水总量,m3;Wa为毛灌溉用水总量,m3。

1.4 测算成果

本次灌溉水有效利用系数测算分析采用点与面相结合、实地观测与调查分析相结合、微观研究与宏观分析评价相结合的方法进行。测算时段为2017-01-01 ～12-31。

具体测算方法是通过统计灌区灌溉用水代表年灌溉用水总量、各种作物的实灌面积,根据计算分析、典型调查与观测确定实际净灌溉定额,以作物净灌溉定额推算亩均净灌灌溉用水量,即可用式(2)计算灌区该年度的灌溉水有效利用系数ηw:

(2)

其中,Mi为灌区第i种作物净灌溉用水量,mm;Ai为灌区第i种作物实灌面积,hm2;N为灌区作物种类总数;Wa为灌区全年毛灌溉用水总量,m3。

计算时段灌溉用水代表年以日历年为准,0.667为单位换算系数。

根据以上方法计算,阜南县2017年农田灌溉及园地灌溉总用水量13250.3×104m3,全县灌溉水有效利用系数为0.5929,不同规模与水源类型灌区灌溉水有效利用系数平均值如表2所列。

表2 阜南县不同规模与水源类型灌区灌溉水有效利用系数

2 灌溉水有效利用系数测算成果分析

2.1 样点灌区基本情况与代表性分析

阜南县没有大、中型灌区,小型及井灌区样点灌区的选择主要根据阜南县具体地形、作物种植以及灌溉习惯等因素综合考虑。全县共有小型灌区3835处,其中133.33～666.66hm28处,3.33～133.33hm297处,1.33～3.33hm23730处。阜南县小型灌区较多,根据灌溉面积选取3处133.33～666.66hm2灌区,3处3.33～133.33hm2灌区,6处1.33～3.33hm2灌区作为样点灌区;井灌区按照不同灌溉方式,软管输水灌溉、低压管道灌溉、喷灌、微灌分别为选取12、6、6、2处机井灌区作为样点。样点灌区选择《全国农田灌溉水有效利用系数测算分析技术指导细则》相关要求。

2.2 灌溉水有效利用系数合理性分析

根据统计及分析测算结果,由表2可知,阜南县2017年度农田灌溉及园地灌溉用水总量为13250.3×104m3,小型灌区单位用水量5907.75m3/hm2,井灌区单位用水量2119.8m3/hm2。各类型灌区单位用水量对比如图1所示。农田灌溉水有效利用系数小型灌区为0.4936,井灌区为0.7189,全县灌溉水有效利用系数为0.5929。不同规模灌区亩均用水量比较如图2所示。

图1 全县不同规模灌区平均用水量比较

图2 全县不同规模灌区灌溉水有效利用系数比较

由于小型灌区输水距离小,各级渠道总长度较短,因此,在作物种植结构、降雨等条件基本一致的情况下,规模较小的灌区单位灌溉用水量通常小于规模较大灌区,而农田灌溉水有效利用系数通常是前者大于后者。根据表2和图1、2分析,阜南县各类型灌区单位用水量符合常规趋势。

通过农田灌溉水有效利用系数测算分析可知:① 2017年阜南县全年降雨1267.6mm,比2016年降雨增加338.6mm;与多年平均相比,降雨总量增加332mm,属丰水年份。但与以往丰水年相比,降雨在时程分配上不是很有利于作物生长。在小麦、玉米等主要作物生育期均出现了旱情,受降雨不均影响,全县农作物灌溉主要是补充性灌溉。② 阜阳市下达阜南县2017年农业取水计划为18885×104m3,当年农田灌溉用水总量为13250.3×104m3,结合当年降雨情况,农田灌溉用水量在合理范围内。③ 阜阳市下达阜南县2017年农田灌溉水有效利用系数控制指标为0.5920,测算本年度实际为0.5929,超额完成目标任务。

综上所述,阜南县2017年度农田灌溉水有效利用系数测算采取灌区现场观测分析与调查统计相结合,微观模型研究与宏观分析评价相结合的方法,所得结果是合理的、可靠的。

2.3 存在问题及改进措施

存在的主要问题是技术支撑力量有待进一步加强,典型观测工作还相对较为薄弱,测算分析网络尚需进一步完善,数据整理分析工作需要进一步规范等。为了更好地开展灌溉用水有效利用系数测算分析工作,建议如下:

(1)强化工作技术支撑。争取各级政府和水行政主管部门领导的重视和支持,保障工作经费,搞好基层管理人员技术培训,建立起稳定的技术支撑队伍。

(2)完善量水观测设施。根据灌区实际情况,确定好典型观测区与观测任务,结合高标准农田建设、小型农田水利工程、农业综合开发等项目建设,完善灌区量水设施和必要的观测试验设备,加强基础数据的观测与积累,为测算分析提供基础支持。

(3) 建立全县测算分析网络。根据实际要求,在小型站灌区及井灌区,选择不同类型的样点灌区,既要保证样点的稳定性,又要兼顾样点的动态代表性,构建好全县灌溉用水有效利用系数测算分析网络。

(4) 规范测算分析方法。进一步完善数据整理分析工作程序,充分利用计算机与信息技术,不断提高技术工作效率与成果准确性。对样点灌区有灌溉用水的试验观测和统计资料,认真分析后采用;对样点灌区缺乏试验观测和统计资料的,必须进行实地调查,并依据调查结果计算分析后,方可采用。

(5) 加强节水措施研究。分析工程建设、设施改造、建后管护等不同节水措施对灌溉用水的影响,评价不同环节节水改造的投入对灌溉用水效率提高的贡献度等,为政府部门对灌溉工程节水改造宏观决策提供技术支撑。

3 结束语

阜南县2017年农田灌溉水有效利用系数测算按照《全国农田灌溉水有效利用系数测算分析技术指导细则》要求进行，选择12处小型河灌区、26处机井灌区作为典型灌区进行调查分析，灌区样点选择总体上能够代表全县灌区基本情况；测算方法采用“首尾测算分析法”，通过分析测算得到田间实际净灌溉用水总量，以田间实际净灌溉用水总量与毛灌溉用水总量的比值作为灌溉水有效利用系数，计算方法符合要求。