首尾测算法在灌溉水利用系数测算中的应用

黄梦婷，李建国

(安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院，安徽 合肥 230088)

灌溉水利用系数是指作物生长周期内净灌溉需水量与水源渠首处总灌溉引水量的比值，是衡量作物田间灌溉用水利用率的一个重要指标，能直观反映出灌溉工程实际运行情况、灌溉技术水平及灌溉管理水平，对地区农业水资源可持续有效利用具有重要意义。灌溉水利用系数测算为提高灌溉水利用效率、合理指定节水灌溉目标提供依据。目前，灌溉水利用效率的计算主要采用首尾测算法，可减少测量过程中的不确定因素，准确性较为可靠，该方法适用于基层灌溉管理单位运用。

1 区域概况

凤台县地处淮河中游沿岸，淮南市西部。凤台县属暖温带和亚热带的过渡气候带、半湿润地区，距海洋近，季风明显，四季分明，气候温和，降水适中，日照充足，无霜期长。境内过境河流有淮河、永幸河、茨淮新河、西淝河4条，主要种植作物以小麦、水稻、蔬菜为主。

至2017年底全县现有大型灌区1个，为提水灌区，有效灌溉面积55.87万亩；中型灌区2个，均为提水灌区，总有效灌溉面积10.2万亩；100亩以上小型灌区1个，为自流引水灌区，有效灌溉面积0.4万亩；灌区总有效灌溉面积66.47万亩。根据统计，凤台县2017年农田灌溉用水3.31亿m3，经调查计算全县不同规模和水源类型灌区灌溉用水量详见表1。

表1 全县不同规模与类型灌区灌溉面积与灌溉用水情况

2 首尾测算法

2.1 技术路线

采用首尾测算法对典型样点灌区灌溉水有效利用系数进行测算，测算结果进行加权平均算出整个县区灌溉水有效利用系数。其中对于典型样点灌区选取，结合灌区规模、管理水平、供水量等多方面影响因素进行综合选取。

2.2 样点灌区基本情况与代表性分析

大型灌区：根据水利部相关文件要求，所有大型灌区均作为样点灌区进行测算。中、小型样点灌区的选取主要依据凤台县具体地形、气象等自然条件，结合该县中、小型数量、灌区分布及引水方式等特征，来综合确定中、小型的样点数量。典型样点灌区选取情况见表2。

表2 凤台县不同规模灌区样点选择统计表

2.3 样点灌区灌溉水利用系数测算及成果检验

2.3.1样点灌区测算分析方法

首尾测算分析法是指灌区水源地取用总水量即毛灌溉用水总量，灌溉用水总量及各种作物的实灌面积分析测算得到田间实际净灌溉用水总量，田间实际净灌溉用水总量与毛灌溉用水总量的比值即为灌溉利用系数：

(1)

式中，ηw—灌溉水利用系数；Wj—净灌溉水总量，m3；Wa—毛灌溉用水总量，m3。

2.3.2毛灌溉用水量计算分析

毛灌溉用水总量Wa是指灌区全年用于农田灌溉水源地取用总水量，其等于从水源地取水总量扣除由于工程保护、防洪除险等需要的渠道(管路)弃水量。

2.3.3净灌溉用水量计算分析

通过统计灌区年灌溉用水总量及各种作物的实灌面积，进行计算分析、确定实际净灌溉定额，以作物净灌溉定额近似替代亩均净灌溉用水量，通过下列公式计算灌区年度的灌溉水利用系数：

(2)

式中，Mi—灌区第i种作物净灌溉用水量，mm；Ai—灌区第i种作物实灌溉面积，亩；N—灌区作物种类总数。

2.4 样点灌区灌溉水利用系数测算

2.4.1大型提水灌区灌溉水利用系数测算

凤台县大型提水灌区为永幸河灌区，灌区主要灌溉作物为单晚稻及旱作物(主要为小麦、油菜)，水稻灌溉模式为常规充分灌溉，旱作物基本没有灌溉习惯。灌区的灌溉系统除骨干渠系系统外，存在一定数量的塘坝系统辅助农田灌溉。采用首尾测算分析法对凤台县永幸河灌区2017年度灌溉水利用系数进行测算分析，灌溉水利用系数计算详见表3。

2.4.2中型提水灌区灌溉水利用系数测算

凤台县中型提水样点灌区为新集灌区、岳张新集灌区。灌区主要灌溉作物为单晚稻及旱作物(主要为小麦、油菜)，水稻灌溉模式为常规充分灌溉，旱作物基本没有灌溉习惯。采用首尾测算分析法对凤台县各中型提水样点灌区2017年度灌溉水利用系数进行测算分析，灌溉水利用系数计算详见表4。

表3 凤台县大型提水灌区2017年灌溉水利用系数计算表

表4 凤台县中型提水灌区2017年灌溉水利用系数计算表

表5 凤台县小型自流引水灌区2017年灌溉水利用系数计算表

2.4.3小型自流灌区灌溉水利用系数测算

凤台县小型自流引水样点灌区为龙毛灌区。灌区主要灌溉作物为单晚稻及旱作物(主要为小麦、油菜)，水稻灌溉模式为常规充分灌溉，旱作物基本没有灌溉习惯。采用首尾测算分析法对凤台县各小型自流样点灌区2017年度灌溉水利用系数进行测算分析，灌溉水利用系数计算详见表5。

3 县级灌溉水利用系数测算分析

由于条件限制凤台县调查的典型灌区全部为一般中等工程状况与管理水平，因此不同规模与水源类型灌区灌溉水利用系数平均值即为各类型灌区计算灌溉水利用系数的灌溉总供水量加权平均值。凤台县不同规模与水源类型灌区灌溉水利用系数平均值见表6，进一步计算大、中、小型灌区灌溉水利用系数见表7。

表6 凤台县2017年不同规模灌区灌溉水利用系数平均值

表7 凤台县2017年不同规模灌区灌溉水利用系数平均值

全县灌溉水利用系数平均值是运用加权平均值计算大、中、小型灌区灌溉用水量得出，计算公式如下：

(3)

式中，Wa大型、Wa中型、Wa小型—分别为大、中、小型灌区灌溉用水量，万m3。

综上测算分析，凤台县2017年度大型灌区农田灌溉用水有效利用系数为0.5596，中型灌区农田灌溉用水有效利用系数为0.5698，小型灌区农田灌溉用水有效利用系数为0.5708，2017年度全县农田灌溉用水有效利用系数为0.561。

4 结语

通过首尾测算法计算确定灌溉水利用系数，测算结果与该灌溉区域实际灌溉水利用情况基本相符，说明首尾测算法测算结果较为可靠，可作为今后灌溉水利用系数的主要测算方法。首尾测算法在测算方法上有优势但也存在不足：优势在于减少了许多测量工作和不确定因素，缺点在于不能反映渠系输水过程中渠道渗漏、农民灌水不合理等原因造成水量损失情况，如果想使该方法得到更广泛的应用还需增强观测手段及相应的技术支撑。