辽宁省水田节水潜力分析

韩靓靓

(辽宁省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，辽宁 沈阳 110006)

1 概述

辽宁省水资源时空分布不均，供需矛盾突出，水资源短缺已经成为制约全省生态文明建设和经济社会可持续发展的瓶颈[1- 4]。国家发展改革委、水利部联合印发《国家节水行动方案》，提出坚持节水优先方针，把节水作为解决我国水资源短缺问题的重要举措。辽宁省水田平均用水量约占总用水量的45%，灌溉模式以常规淹灌为主，用水相对粗放，节水潜力比较大。农业节水增效方面要大力推进节水灌溉，加快灌区续建配套和现代化改造，分区域规模化推进高效节水灌溉，精细化管理农业用水，科学合理确定灌溉定额[5- 7]。本文通过水田灌溉模式由常规灌溉转变为浅湿晒的节水灌溉模式，分析辽宁省水田用水的节水潜力。

2 水田分布及用水现状

辽宁省的水田灌区分布比较集中，主要集中在中部和北部的平原地区，以大中型灌区为主；东部山区的水资源丰富，但受地形条件限制，除东港灌区一座大型灌区外，其余均为零星的中小型灌区及井灌区；西部地区的土地资源丰富，但受水资源紧缺限制，除凌海灌区一座大型灌区外，其余均为中小型灌区及井灌区；南部半岛丘陵区，水土资源均相对短缺，除庄河灌区一座大型灌区外，其余均为中小型灌区及井灌区。

根据辽宁省的地形地貌、气候特点、土壤特征及水资源条件，全省的农业灌溉分区共分为5个，分别为辽东山区、辽西低山丘陵区、辽南半岛丘陵区、辽北低丘波状平原区及辽河中下游平原区[8]。全省共有10座大型的水田灌区，有7座分布在辽北低丘波状平原区和辽河中下游平原区，分别为盘锦市的盘山灌区和大洼灌区、沈阳市的浑蒲灌区、辽阳市的灯塔灌区、分布在沈阳和辽阳两市的浑沙灌区、营口市的营口灌区及铁岭市的开原灌区，该地区水田灌溉面积为635.61万亩，占全省水田灌溉面积的76%。

近年来，辽宁省加大灌区续建配套与节水改造建设的投入，全省水田用水总体上呈下降趋势，如图1所示，水田用水量从2010年的64.24亿m3下降到2016年的59.42亿m3，水田历年的用水量占辽宁省总用水量的比例均在44%～46%之间，平均占比为45%。

图1 辽宁省逐年水田用水变化图

辽宁省的大中型灌区主要为地表水灌区，水源多为引水工程和提水工程，同时灌区内分布有零星的抗旱水源井。灌水采用常规灌溉技术，节水方式主要是依靠渠道防渗减少输水损失。常规的灌溉技术相比节水灌溉技术，各生育阶段的灌溉水层深度比较深，渗漏量多，蒸发量大，降水和灌溉水利用率低，水资源浪费严重。

3 水田灌溉制度分析

根据辽宁省的灌溉分区情况，结合水田灌区的土壤及地形条件，分别在5个灌溉分区中各选取一个代表站，分别为锦州站、沈阳站、开原站、丹东站及庄河站，分析浅湿晒节水灌溉模式下水田的灌溉制度。

3.1 泡田期用水

参考文献10等相关资料中辽宁省不同地区泡田期内稻田的渗漏量，计算得出各灌溉分区代表站典型年泡田期的灌溉定额，见表1。

表1 各灌溉分区代表站泡田期灌溉制度计算表 单位：m3/亩

3.2 生育期用水

采用作物系数法计算水田的生育期用水，根据5个代表站的气象资料，采用世界粮农组织(FAO)推荐的彭曼公式[9]，计算1956—2012年各代表站的参照作物需水量。辽宁省的水田灌溉设计保证率为75%，依据该灌溉设计保证率选择各代表站中的偏枯年份作为典型年，排频筛选后，5个代表站的典型年分别为锦州站的1957年、沈阳站的1992年、开原站的1989年、丹东站的1992年及庄河站的1993年，各代表站参照作物需水量详见表2。

作物系数参考文献11中推荐的辽宁省不同地区水田生育期内作物系数，并结合5个分区代表站实际土壤条件、地形条件等，计算得出各灌溉分区代表站典型年各生育阶段作物需水量详见表3。

表2 各灌溉分区代表站不同生育期参照作物需水量表 单位：mm

表3 各灌溉分区代表站不同生育阶段作物需水量表 单位：mm

水稻生育期内的灌水次数、灌水时间和灌水定额，应根据水稻生育期内水层变化及相应时段的来水量，通过公式(1)逐时段水量平衡演算拟定，从生育期起始时间为起点，逐时段向后演算，田面水层下降至适宜水层下限时，需灌水至适宜水层上限；超过允许蓄水深度时，排水至允许蓄水深度。灌水或排水后，以新的水层深度为起点，继续向后演算，直至黄熟期自然落干，通过逐日水稻降雨和耗水之间的消长，分析该时段内的灌水定额并汇总，确定各生育阶段水稻的灌水次数、灌水时间及灌水定额，从而拟定出全生育期内水稻的灌溉制度。各灌溉分区代表站生育期内灌溉定额见表4。

h2=h1+P-ET-F-C

(1)

式中，h2—时段末田面水层深度，mm，不小于允许水深下限；h1—时段初田面水层深度mm，不大于允许水深上限；P—时段内降水量，mm；F—时段内稻田适宜渗漏量，mm；C—时段内稻田排水量，mm。

表4 各灌溉分区代表站不同生育期灌溉定额 单位：m3/亩

综合考虑泡田期和生育期后，5个灌溉分区代表站P=75%时水田净灌溉定额见表5。

表5 浅湿晒节水灌溉模式下各灌溉分区代表站灌溉净定额 单位：m3/亩

4 节水潜力分析

辽宁省14个地级市，每个地级市分布的灌区类型不同，本次以市为分析单元。根据各分析单元灌区的分布情况，结合各分析单元水资源的特点、灌区的运行情况，并结合灌区近期的续建配套措施等，确定各分析单元的综合灌溉水利用系数，从而确定各分析单元的灌溉毛定额。

综合分析2010—2016年水田的综合灌溉定额。如图2所示，从图中可以看出，各分析单元浅湿晒灌溉的用水定额，与历年水田的综合灌溉定额相比较，具有较大的节水空间。

图2 常规灌溉与浅湿晒灌溉的灌溉定额图

本次节水潜力分析，新增灌区考虑节水灌溉模式，因此仅考虑存量灌溉面积的节水，经分析计算，转换浅湿晒节水灌溉方式后，全省水田灌溉需水量约为55.23亿m3，与现状水田的实际用水量59.42亿m3相比较，可节约水量约4.19亿m3，详见表6。

表6 浅湿晒节水灌溉模式下各分析单元水田灌溉需水量表

5 结论

(1)本文结合辽宁省的5个灌溉分区代表站1956—2012年气象资料，用彭曼公式计算各代表站的参照作物需水量，并利用作物系数法求出作物需水量，利用水量平衡法确定水稻的灌溉制度，依据灌溉定额排频分析，提出灌溉设计保证率P=75%时，各灌溉分区的灌溉净定额，并结合各地区的综合灌溉水利用系数，确定各地区的灌溉毛定额。

(2)通过分析计算，采用浅湿晒节水灌溉技术比常规灌溉技术节水约4.19亿m3，对辽宁省提高水资源利用效率，更好的实现节约用水具有一定的指导和借鉴意义。

(3)如能同时加快灌区续建配套改造，规模化推进高效节水灌溉，提高输水过程及田间灌溉的水利用率，水田的节水潜力可进一步提升。