辽宁省农田灌溉水有效利用系数影响研究

符丽艳

(新民市农业技术推广与行政执法中心，辽宁 新民 110300)

1 农田灌溉现状

辽宁省地处E118°53′-125°46′、N38°43′-43°26′之间，全省面积14.8万km2，行政区划有沈阳、大连、铁岭、抚顺、朝阳、葫芦岛等14个设区市。该地区为大陆性季风气候，春季天气凉爽，冬季少雨干旱，四季分明，年均气温7.0℃-11℃，日照时数2100-2600h，多年平均降水量600-1100mm。境内分布有大凌河、太子河、饶阳河、浑河和辽河等河流，水文特征为河道平缓、泄洪能力差、易发生洪涝、含沙量高、河床狭窄、径流量年内分配不均等，比较适合中小型水电站建设。

全省耕地面积408.5万hm2，占农用地的36.37%，种植的农作物以大豆、玉米、小麦、水稻为主，同时还有花生、甜菜、棉花、烟叶等。借鉴2019年统计数据，农田水利综合平均净灌溉定额5064m3/hm2，毛灌溉平均用水量8326m3/hm2。近年来，为进一步提高灌区整体运行效率与农业灌溉用水率，摆脱高能耗、低效率、低标准的现状，辽宁省建设实施了一系列续建配套节水改造工程。这些项目的实施缩短了农田灌水时间，大大改善了水利基础设施，明显提高了渠系输水和灌溉用水效率，对降低农业用水成本、缓解高峰供水压力、提升农田保灌率及农民群众经济收入发挥着巨大作用。同时，实施的机耕道路修正、渠道护砌与绿化整治等措施，基本实现了灌区内渠道顺直、坡面平整、断面规范和渠堤绿树成荫的目标，对调节区域小气候、加强水土保持、美化自然环境和改善交通条件发挥着积极作用。

2 灌溉水有效利用系数影响因素

2.1 不同灌区规模的影响分析

以某特定的时间周期和区域面积规模进行农田灌溉水有效利用系数分析，并结合辽宁省2019年农田灌溉水测算成果对比分析不同规模样点的用水系数，如图1所示。

图1 不同规模样点的用水系数

由图1可知，灌溉水有效利用系数随着灌区规模的增大呈减少趋势。结果显示，大型、中型和小型灌区的综合用水系数为0.440、0.463、0.492；其中，灌溉水有效利用系数在0.067-0.33万hm2、0.0.33-1.00万hm2、1-2万hm2灌区规模中，依次为0.472、0.461、0.457。小型灌区比中型灌区灌溉水有效利用系数高0.029，中型灌区比大型灌区高0.023；其中，1-2万hm2灌区规模比0.33-1.00万hm2规模的灌溉水有效利用系数低0.004，0.33-1.00万hm2规模灌区比0.067-0.33万hm2规模的灌溉水有效利用系数低0.011。

2.2 不同土壤类型的影响分析

为减少灌区规模和气候条件等因素的影响，选取6个土壤平均渗漏强度不同但灌区规模和气候因素相近的灌区，结合测算结果分析灌溉水有效利用系数(表1)。

表1 不同土壤类型的灌溉水利用系数

由表1可看出，1#灌区的稻田平均渗漏强度较2#灌区减少0.125mm/d，而其用水系数较2#灌区增大0.015；3#灌区的稻田平均渗漏强度较4#灌区减少0.315mm/d，而其用水系数较4#灌区增大0.032；5#灌区的稻田平均渗漏强度较6#灌区减少0.091mm/d，而其用水系数较6#灌区增大0.004。由此表明，用水效率系数土壤渗透强度之间存在负相关性，渠系水输送过程中土壤的渗漏强度越高，则产生的渗漏水现象越严重，从而减少田间灌溉的用水量，并降低灌溉水和渠系水有效利用系数。

2.3 不同管理水平的影响分析

对于提高灌溉水有效利用系数各种节水灌溉技术措施发挥着重要作用，而以管理为依托的任何先进技术均受到灌区管理水平的影响，这也是实现预期灌溉用水效率的根本途径[1]。随着时间的推移灌区内高标准渠系建成数量不断增多，灌区的管理与维护逐渐成为重要议事日程的主要内容。为了更好的完成灌区管理与维护工作，必须将水管单位专管与用水农民群管相结合，成立农民用水者协会调动群众参与管理的积极性，才能延长渠系的使用年限以及保证灌区功能效益的充分发挥。文章选取节水工程投资和灌溉规模等因素基本相同的灌区为例，对比分析灌溉水有效利用系数受不同管理水平的影响，如表2。通过比较分析发现，灌区A、灌区B的节水工程投资相同且有效灌溉面积相差不大，灌区B的灌溉水有效利用系数较灌区A增加0.037，提升幅度达到8.81%；同理，灌区C、灌区D的节水工程投资和有效灌溉面积均相同，而灌区D的灌溉水有效利用系数较灌区C增加0.034，提升幅度达到7.26%。

表2 不同管理水平的灌溉水利用系数

从水价和管理人员配置两方面分析灌区A、灌区B的灌溉水有效利用系数，结果发现正处级单位的灌区B拥有管理人员数共115人，用水户参与灌区管理的人数有13.6万人，农业水价为280.25元/hm2；正科级单位的灌区A拥有管理人员数共86人，用水户参与灌区管理的人数有6.1万人，农业水价为265.80元/hm2。灌区B与灌区A相比其管理资金落实到位，拥有比较完善的管理人员配置，有利于合理调配和精心调度灌区内的水资源，从而提高农田灌溉水有效利用系数以及减少渠道输水过程的渗漏损失；另外，制定适宜合理的水价政策也可提升农民的节水意识，由于关系到自身切身利益激发了用水户的节水积极性，用户积极参与管理以及用水合作组织不断壮大，灌区不断引入先进的灌溉模式和节水技术，水利设施自觉保护等，均可在一定程度上提高灌溉水有效利用系数[2]。

2.4 不同水源类型的影响分析

不同水源类型样点的用水系数如图2所示。

图2 不同水源类型样点的用水系数

由图2可知，灌区规模相同的情况下，不同的水源类型对灌溉水有效利用系数产生的影响存在一定差异。结果表明，对于0.067-0.33万hm2灌区规模的用水系数，自流引水灌区低于提水灌区0.029；针对小型灌区规模的用水系数，自流引水灌区低于提水灌区0.025。可见，用水效率系数在自流引水灌区中要低于提水灌区，进一步分析其原因为自流引水灌区的运行费用低于提水灌区，由于需要一定的提水成本使得农民更加重视灌溉用水管理；此外，自流灌区的配套设施不全、管理相对粗放、运行成本低且取水方便，加之农民浪费水现象严重致使其灌溉水有效利用系数较低。

2.5 不同水平年的影响分析

结合辽宁省2014-2019年灌区用水测算成果，对比分析用水效率在不同水平年的变化特征，如图3所示。

图3 不同水源类型样点的用水系数

从图3可知，辽宁省2014-2019年的灌溉水有效利用系数总体呈不断上升趋势，这与近年来辽宁地区提升灌溉水管理水平、推行节水灌溉技术、建立农民用水协会、完善配套灌区骨干工程和持续加大农村水利基础设施建设投资力度等密切相关。进一步分析发现，灌溉水有效利用系数于2014-2017年间存在较快的增长速度，而在2017-2019年间增速放缓。随着规模化节水灌溉工程的大力实施和小型农田水利工程建设的全面铺开，进一步提升节水配套和渠道防渗工程的节水空间十分有限，灌区管理水平随着农民用水协会的建立趋于稳定，由此使得提升用水效率的空间不断缩小并趋于稳定。

2.6 渠道防渗的影响分析

目前，管道输水灌溉和渠道防渗为辽宁地区节水灌溉比较常用的技术，现状节水灌溉工程覆盖范围占全省有效灌溉面积的13.5%，而渠道防渗工程控灌范围占全省有效灌溉面积的87.5%。文章选取两个典型的输水灌溉单元(防渗衬砌渠道、土渠)，对长度和级别相同的渠道水利用系数采用动水法测算，如表3所示。

表3 防渗衬砌渠道和土渠的测算成果

从表3可知，衬砌渠道能够在一定程度上提高渠道水利用系数，但其提高程度因渠道级别的不同而存在一定差异。其中，衬砌渠道的斗渠水利用系数与土渠相比提高0.037，增加幅度达到3.89%；衬砌渠道的支渠水利用系数与土渠相比提高0.011，增加幅度为1.20%。由此表明，渠道水利用系数在工程防渗措施作用下能够得以提高，但其整体改善程度不明显。

3 结 论

通过分析用水效率受管理水平、渠道防渗、水源类型、土壤类型和灌区规模等因素的影响，在此基础上揭示了辽宁省2014-2019年灌溉水有效利用系数的变化特征，主要结论如下：

1)灌溉水有效利用系数随灌区规模的增大或土壤渗漏强度的提高而减少，两者存在负相关性；从水源类型的角度，规模相同的情况下提水灌区大于自流引水灌区；工程渠道防渗措施提升灌溉水有效利用系数的幅度不太显著；农业水费与管理资金落实到位、农民用水户参与灌区管理以及灌区管理结构比较完善等，对用水效率的提升具有积极作用。

2)辽宁省2014-2019年用水效率系数总体呈不断增大的变化趋势，但后期的增幅逐渐放缓，进一步提升用水效率的空间缩小。