丹东市农田灌溉水有效利用系数测算分析

孙 艾

（丹东市水务服务中心,辽宁 丹东 118000）

发展农田节水灌溉的目的就是要不断提高灌溉用水效率和效益。农田灌溉水有效利用系数可以较为科学地反映出灌溉水的利用效率，与灌区的自然地理条件、工程运行管护状况及采用的灌水方式有关，可以作为评价农田节水灌溉发展程度的指标。本文在丹东市所辖东港市、凤城市、宽甸满族自治县境内选取19 个样点灌区、71 个典型地块，测算分析得出丹东市农田灌溉水有效利用系数。

1 区域概况

丹东市是辽宁省地级市，地处全省东南部，土地总面积为15289 km2，多年平均降水量为1101.5 mm。丹东市多年平均年径流量为86.79 亿m3，占辽宁省的27.5%，水资源总量为101.65 亿m3，占辽宁省水资源总量的24.95%，是我国东北水资源较为丰富的地区。上世纪六十年代，丹东地区相继建成铁甲、土门子、罗圈背、廉家坝、刁家坝、合隆、太平、何家岗、十字街等大中型水库，为发展农田灌溉提供了水源保障。

丹东市农田设计灌溉面积为110.02 万亩，有效灌溉面积为91.97 万亩，其中大型灌区为54.62 万亩，中型灌区为19.01 万亩，小型灌区为18.28 万亩，纯井灌区为0.06 万亩。2019 年节水灌溉面积为63.72 万亩，农业灌溉总用水量为6.31 亿 m3。

2 技术路线

根据《辽宁省农田灌溉水有效利用系数测算分析技术指导细则》的相关要求，本次测算具体分析过程为：第一步，选择样点灌区及典型地块，按规模与类型不同，统计丹东市各灌区基本情况；第二步，测算选定的各样点灌区灌溉水有效利用系数，由点及面，分析得出不同类型灌区的灌溉水有效利用系数；第三步，综合考虑各类型灌区面积大小和用水量所占比重后，计算得出丹东市农田灌溉水有效利用系数。

3 样点灌区的选择

样点灌区应满足“技术指导细则”要求，具备实施测算分析工作的自然条件，且各类灌排设施运行稳定，干扰因素少。丹东市南邻黄海，属于温带季风性气候，是中国北方降水较多的地方，降水量在时间和空间分布上差异较大，每年7 月～8 月为丹东市主汛期。丹东市地形地貌南北差异较大，宽甸满族自治县、凤城市位于北部，地少山多，主要农作物为玉米，东港市位于南部沿海，平原较多，境内建有水库41 座，主要农作物为水稻。典型田块根据边界、形状、面积等因素选取，具有代表性，有固定的进、出水口及配套量水设施。考虑到土壤类型分布范围、工程管理现状、现有水源条件及主要农作物种类不尽相同，共选取19 个灌区作为本次测算的样点灌区，具体为：大型灌区1 个（东港灌区）、中型灌区4 个（东港孤山灌区、东港小甸子灌区、凤城洋河中型灌区、凤城爱河中型灌区）、小型灌区10 个（东港山城水库灌区等）及纯井灌区4 个（宽甸古楼子村16 组水田灌区等），基本情况见表1。

表1 丹东市样点灌区基本情况一览表

4 样点灌区的灌溉水利用系数测算

4.1 测算方法

根据农田灌溉水有效利用系数的定义，其数值为渠系水与田间水利用系数的乘积。在具体计算过程中主要存在以下问题：①工作量大，实施任务繁重；②对实施条件要求较高，测试精度和人力需求不容易满足；③测量数据代表性差。为避免出现上述问题，本次测算采用计算公式如下：

式中：η样为灌溉水有效利用系数；W样净为净灌溉用水量，m3；W样毛为毛灌溉用水量，m3。

4.2 样点灌区的年净灌溉总用水量测算

4.2.1 淹水灌溉

通过测量典型地块在某次灌溉前后田内水深的变动情况，计算得出亩均净灌溉用水量，计算公式为：

式中：w田净i为典型地块某次亩均净灌溉用水量，m3/亩；h1为灌水前测量水深，mm；h2为灌水后测量水深，mm。

4.2.2 湿润灌溉

通过测量典型地块在某次灌溉前后田间土壤含水率的变动情况，计算得出亩均灌溉用水量，计算公式为：

式中：w田净i为典型地块的亩均净灌溉用水量，m3/亩；γ为样点地块H土层内的土壤干容重，g/m3；γ水为水的容重，取1，g/m3；H为样点地块土壤的计划湿润层深度，mm；θg1为灌水前样点地块H土层内的土壤含水率，%；θg2为灌水后样点地块H土层内的土壤含水率，%。

土壤含水率计算公式为：

式中：θg为土壤质量含水率，%；M为烘干前铝盒及土样的重量，g；Ms为烘干后铝盒及土样的重量，g；m为铝盒重量，g。

另外，水稻育秧期内的用水量应按照地块面积比折算到生育期内。

4.2.3 样点灌区年净灌溉总用水量

利用公式（2）～（4）计算得出样点灌区月灌水定额，进而得到年净灌溉定额，再结合实际灌溉面积得出年净灌溉总用水量，计算结果见表2。

表2 丹东市样点灌区年净灌溉用水量测算表

4.3 样点灌区的年毛灌溉用水总量测算

实测确定毛灌溉用水总量：

式中：W样毛为丹东市样点灌区的年毛灌溉用水总量，m3；W样毛i为第i个水源的取水量，m3；n为水源个数，个。

利用公式（5），即可计算得出年毛灌溉用水总量，其计算结果见表3。

4.4 样点灌区的灌溉水利用系数测算成果

利用公式（1）计算得到丹东市各样点灌区的灌溉水利用系数，计算结果见表4。

5 市级区域各类型灌区灌溉水有效利用系数计算

5.1 大型灌区灌溉水的有效利用系数

丹东市仅有1个大型灌区，即东港灌区，直接采用其灌溉水有效利用系数为丹东市大型灌区灌溉水的有效利用系数，数值为0.556。

5.2 中型灌区灌溉水有效利用系数计算

丹东市共有4个中型灌区（1万亩～30万亩），即东港孤山灌区、东港小甸子灌区、凤城洋河中型灌区、凤城爱河中型灌区，灌溉水有效利用系数根据灌区面积大小，采用以下公式进行计算：

式中：η市中为丹东市中型灌区的灌溉水有效利用系数；η1-5、η5-15、η15-30为丹东市相应规模中型样点灌区的灌溉水有效利用系数；W市毛1-5、W市毛5-15、W市毛15-30为丹东市相应规模中型样点灌区的年毛灌溉用水量，万m3。

根据公式（6）计算得出丹东市中型灌区灌溉水的有效利用系数为0.552。

5.3 小型灌区灌溉水有效利用系数计算

计算丹东市小型灌区有效利用系数，采用以下公式：

式中：η市小为丹东市小型灌区的有效利用系数；η小i为丹东市小型样点灌区的有效利用系数；n为丹东市小型灌区样点灌区的数量，个。

根据公式（7）计算得出丹东市小型灌区灌溉水的有效利用系数为0.652。

5.4 纯井灌区灌溉水有效利用系数计算

丹东市的纯井灌区包括土质渠道、防渗渠道及微灌3种类型。纯井灌区灌溉水有效利用系数计算公式为：

表3 丹东市样点灌区年毛灌溉用水量测算表

式中：η市井为丹东市纯井灌区的有效利用系数；η土、η渠、η微为丹东市土渠、防渗渠、微灌灌区的有效利用系数；W市土、W市渠、W市微为丹东市土质渠道、防渗渠道、微灌灌区的年毛灌溉用水量，万m3。

表4 丹东市样点灌区灌溉水有效利用系数测算成果

根据公式（8）计算得出丹东市小型灌区灌溉水的有效利用系数为0.777。

以上市级区域各类型灌区的有效利用系数计算结果见表5。

表5 丹东市各类型灌区灌溉水有效利用系数测算成果

6 丹东市农田灌溉水有效利用系数计算

计算丹东市农田灌溉水有效利用系数的公式为：

式中：η市为丹东市的农田灌溉水有效利用系数；η市大、η市中、η市小、η市井为丹东市大、中、小型及纯井灌区的有效利用系数；η市大、η市中、η市小、η市井为丹东市相应类型灌区的年毛灌溉用水量，万m3。

利用公式（9）计算得出丹东市农田灌溉水有效利用系数，计算结果见表6。

表6 丹东市农田灌溉水有效利用系数测算成果

7 成果分析与建议

7.1 成果分析

本文通过选取丹东市东港灌区、东港孤山灌区、东港小甸子灌区、凤城洋河中型灌区、凤城爱河中型灌区等19个样点灌区、71个典型地块，测算得出丹东市农田灌溉水有效利用系数为0.557，基本反映了丹东市农田灌溉节水发展水平。测算结果显示，丹东市农田灌溉水有效利用系数由大至小依次为纯井、小型、大型、中型灌区，而采用微灌、防渗渠道等节水灌溉技术的灌区，其灌溉水利用效率较高，符合实际情况。测算过程满足“技术指导细则”相关要求，测算数据真实可靠。

7.2 建议

按照“灌溉与排水工程设计标准”要求，农田灌溉水利用系数应根据灌区面积和灌水方式确定，其中大型、中型、小型、井灌区不应低于0.50、0.60、0.70、0.80。本次测算丹东市农田灌溉水有效利用系数，得出大型、中型、小型、井灌区为0.556、0.552、0.652、0.777。测算结果显示，除大型灌区外，其余类型灌区均不满足设计标准。另根据“中国水资源公报”2017年统计数据整理分析，全国现状农田灌溉水有效利用系数平均水平为0.548，其中东北地区平均水平为0.594，本次测算得出丹东市农田灌溉水有效利用系数为0.557，处于全国与东北地区之间，说明丹东市农田灌溉节水发展较落后，尚存在较大节水空间。丹东市灌区集中在东港市、凤城市，灌排设施多始建于上世纪六十年代，受制于当时各方面条件，节水设计标准低，加之工程运行时间长，配套建筑物老化，灌溉水漏损严重。在国家实施藏粮于地、藏粮于技的战略大背景下，应进一步加大工程投入，对原有灌区进行升级改造，推广高效节水灌溉方式，加强工程运行期管理维护，深化各阶层节水意识，切实提高农田灌溉水利用效率，建设高标准农田，促进粮食生产。