WJQ灌区农业用水利用率及节水灌溉分析

李 斌

（阜康市九运街镇农业（畜牧业）发展服务中心，新疆 阜康831501）

1 项目区概况

WJQ灌区地处天山北麓、准噶尔盆地南缘、乌鲁木齐河下游冲积洪积平原，是新疆20世纪50年代开发建设的大型灌区之一，目前是新疆重要的粮食、棉花、哈密瓜和肉食品生产基地。灌区总面积8.96万hm2，灌溉面积2.16万hm2，总人口10.76万人。随着灌区的不断发展，用水矛盾逐步显现，尤其是农业灌溉需水量巨大，不利于灌区的可持续发展。为缓解灌区用水紧张问题，对灌区用水利用率进行分析，并对部分传统漫灌区进行节水改造。

2 WJQ灌区农业用水利用率分析

2.1 农业用水利用率

采用“首尾测定法”计算WJQ灌区农业用水利用率，此方法可不必测定灌溉水在运动过程中的损失，直接测定灌区渠道引进水量和最终储存到作物计划湿润层的水量（净灌水定额）。本次第j次灌溉水利用系数ηj如式（1）［1］：

式中 mi为第i种作物净灌水定额；Ai为第i种作物实灌面积；Wj为第j次灌水渠道总引水量；n为灌区作物种植种类。

渠首总引水量进行加权平均求得灌区全年灌溉水利用系数ηa，如式（2）：

式中 m为该灌区全年灌溉次数；Wa为灌区渠首该年总引水量。

2.2 农业用水效率分析

根据2012～2018年近7年统计数据，通过式（1）和式（2）计算WJQ灌区的农业用水效率，结果如表1和图1。

表1 新疆不同地区农业用水效率值

图1 农业用水率折线对比

由数据可知：

（1）WJQ灌区年农业用水效率值平均仅为0.388，和新疆全区平均值（0.464）相比还有较大差距。

（2） 根据折线图显示WJQ灌区及新疆全区的农业用水效率总体呈现上升趋势，主要是因为自治区各级政府连续多年在农田水利工程上的投资建设。

（3）WJQ灌区农业用水效率与全区平均值的差距在不断缩小，都基本在0.5左右，但和发达国家的0.75水平相差较大，节水潜力较大［2］。

3 灌区水资源供需平衡

WJQ 灌区规划在2025 年完成对部分漫灌区滴灌改造和灌区规模扩大工程，共涉及面积2926.67hm2。

3.1 灌区需水量分析

3.1.1 调整种植结构

目前灌区主要粮食作物为小麦、玉米，经济作物为油料，林业为防护林和经济林。根据项目区所处地理位置、气候、土壤等条件，对种植结构进行逐步合理调整，以满足对水资源需求［3］，调整结果如表2。

表2 项目区种植结构调整前后对比

由表2可知，粮食作物、经济作物、牧业面积均提高；林业面积保持不变。

3.1.2 灌溉制度确定

现状年灌区灌溉形式为漫灌，灌溉设计保证率P=75%。预计在设计水平年灌区全部采用滴灌形式，灌溉设计保证率P=90%［4］。在此全部以滴灌形式为计算标准，得出灌区全年总灌溉需水量1450万m3，毛灌水定额5430m3/hm2·a。

作物需水量计算采用彭曼—蒙特斯法计算，作物日均需水量ETo按照5.72mm/d的最大值计算。最终得出玉米、小麦、防护林日均需水量（部分）如表3。

表3 玉米等作物日均需水量ET 计算

续表3

3.2 灌区水资源供需平衡分析

灌区共设计5条干管从附近水库供水，在P=90%保证率下，5条干管可分配水量1620万m3，比项目区规划全年总灌溉需水量1450万m3多170万m3，因此灌区灌溉用水不存在缺口。但在现状年，由于区基本上是漫灌地，所以灌溉水缺口305万m3，由此可知大力发展节水灌溉的必要性。

4 灌区节水灌溉设计方案

4.1 管网总体布置

灌区涉及面积2926.67hm2，采用“有压管+无压管”结合输水，并在干管中部设置一处稳流池，其负责北部自压区域灌溉，而南部自压区域由进水池负责。根据控制面积、造价，3个管网布置方案如表4。

表4 管网布置方案

综合3种方案，所用管材不同，因而造价有所区别，相对而言PCCP管安全性比玻璃钢管好，但造价高，因此最终选择方案3作为该灌区节水改造和扩大规模的施工方案。

4.2 项目区滴灌系统设计

4.2.1 分干管布置

由于灌区地形落差大，为尽量减少输水能耗，将分干管设置在地势较高的南侧，向北侧单向供水。分干管间距设置为1个条田长度，范围在800～850m。

4.2.2 加压滴灌设计

本项目设计分干管采用PVC-U管，永久铺设于地下，工作压力0.4MPa；支管、毛管为PE管，临时铺设于地面，布置如图2。

图2 管道布置示意图

为保证滴灌带灌溉面积，本次选用WDF16/3.2-100型滴灌带，灌水器流量拟定在2.8L/h左右。具体参数［5］：滴头间距0.3m，额定流量3.2L/h，额定工作水头10m，压力流量公式q=0.804h0.60。

5 结语

（1）通过WJQ灌区近7年的农业用水效率为0.388，与全区平均水平相比相差极大，大力推广节水改造工程很有必要。

（2）对WJQ灌区规划改造及扩大规模的2926.67hm2农田分析可知，若全部采用滴灌形式，灌溉用水可以达到供需平衡。

（3）改造项目区投入使用后，农业水利用率达0.65，充分显示了节水灌溉的优越性，值得在合适的区域大力推广。