提升广西农田灌溉水有效利用系数测算水平和精度的措施

苏冬源，吴昌洪，姚 瑶

（广西壮族自治区水利科学研究院 广西水工程材料与结构重点实验室，南宁 530023）

农田灌溉水有效利用系数是指灌入田间被作物吸收利用的水量（净灌溉水量）与灌区从水源取用的灌溉总水量（毛灌溉水量）的比值，是衡量从水源取水到田间作物利用过程中灌溉水利用程度的一个重要指标，能综合反映灌区自然条件、工程设施状况、用水管理水平、灌溉技术水平等[1]。2004年，水利部中国灌溉排水发展中心根据灌溉水利用系数的定义提出“首尾测算分析法”，即直接测定田间净灌溉水量与灌区从水源取用的毛灌溉用水量，两者的比值即为灌溉水有效利用系数，不必测定灌溉水在输水、配水过程中的损失，也无须通过测定各级渠道水利用系数和田间水利用系数来计算灌溉水有效利用系数，大大减少了测定工作量。

2011年中央一号文件明确提出，实行最严格水资源管理制度，建立用水总量控制、用水效率控制和水功能区限制纳污“三项制度”；2012年，《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》（国发〔2012〕3 号）明确要求，确立用水效率红线，到2030年，农田灌溉水有效利用系数提高到0.60 以上[1]。自2012年开始至今，农田灌溉水有效利用系数被列入国家实行最严格水资源管理制度考核中用水效率考核的重要指标，开展农田灌溉水有效利用系数测算工作，摸清灌溉水有效利用系数现状及其变化情况，对于提高灌溉水的利用效率和利用效益，发展节水灌溉和建设节水型社会，实施国家节水行动方案，具有及其重要的意义。

1 2015-2019年广西灌溉水有效利用系数测算工作开展及测算成果

2006-2012 年，广西在全区范围内选择11 个典型县共81 个样点灌区连续开展灌溉水有效利用系数测算工作；2013-2019年，广西选取样点灌区增至225 个，覆盖全区14 个市75 个县。2015-2019 年灌溉水有效利用系数测算值如图1所示，从结果看，灌溉水有效利用系数呈逐年缓慢提高趋势，且提高幅度逐年减少。2015年以来，国家及地方稳定推进灌区节水改造，广西大力发展高效节水灌溉，农业节水力度逐年提高，灌溉水有效利用系数也是逐年提高，但由于投资规模有限，灌区新增防渗渠系与渠道老坏破损同时存在，系数值提高幅度逐年降低，符合广西实际情况[2]。

图1 广西2015-2019年农田灌溉水有效利用系数值

2 提升灌溉水有效利用系数测算精度和水平的措施

通过对广西多年灌溉水有效利用系数测算工作及成果进行分析和总结，对进一步提升测算精度和测算水平提出以下具体措施。

2.1 保证资金投入

开展农田灌溉水有效利用系数测算工作需要消耗大量的人力、物力、财力，必须安排有设备购置费、技术服务费、观测费等专项经费[3]。建议省、市、县积极在财政预算中落实测算工作经费，这是确保测算工作顺利开展的前提条件。

2.2 制定完善的测算技术方案

水利部印发了《全国农田灌溉水有效利用系数测算分析技术指导细则》（2016 年），用来指导各地开展系数测算工作，由于各地灌区数量及分布、自然条件、量水设备及人员配备、灌水习惯、主要作物种类等基本情况不同，要结合本地区实际情况制定符合本地区开展工作的技术方案和工作方案。①结合技术指导细则，制定《广西农田灌溉水有效利用系数测算分析技术方案》，并根据新要求随时更新；②根据测算成果所需目标数据，制定详细的观测记录表。由于观测人员多为当地农户或水管员，知识水平普遍不高，观测记录表应简单易懂，表中各项指标有详细填表说明；③细化多水源灌区灌溉水量统计方法，南方地区河网交错复杂，灌区水源数量、种类众多，取水弃水点多、面广，灌排结合普遍存在，加大了灌溉水量统计分析的难度，技术方案中要逐步完善多水源灌区灌溉水量统计分析方法；④细化田间净灌溉水量测算方法，对于无水层非饱和土壤灌溉的水稻作物，要测定田块非饱和至饱和阶段土壤入渗水量；⑤制定测算工作进度、时间节点、各阶段工作内容安排。

2.3 优化测算监测网络

灌溉水有效利用系数是通过样点灌区测算结果来推求的，样点灌区的代表性在很大程度上决定测算结果的准确性。由于广西灌区数量多，灌溉面积大，要实现全部测定不太现实。通过选择具有代表性样点灌区，科学合理建立测算分析网络，是灌溉水有效利用系数测算分析的前提，直接影响系数测算分析的精度。样点灌区选取采用配额抽样法，先将全部灌区按照大、中、小型共3种规模类型进行灌区分层，按照广西灌区数量比例规定各规模、类型灌区选取样本的数量，然后综合考虑灌区的地形地貌、土壤类型、工程设施、管理水平、水源条件（提水、自流引水）、作物种植结构等因素选取样点灌区，所选样点灌区能代表广西范围内同规模与类型灌区。①数量方面，11 个大型灌区全部选取，中型灌区分3 个档次（1～5 万亩、5～15 万亩、15～30 万亩）分别选取，共选取中型样点灌区66 个，数量占比20%，小型样点灌区148 个，数量占比0.3%，同时包含提水、自流引水两种水源类型；②广西高效节水灌溉面积占全区灌溉面积15%以上，对系数测算结果影响不可忽略，必须选取高效节水灌区作为样点灌区；③地形地貌、土壤类型方面，样点灌区地形地貌以丘陵为主，其次为山区、平原，土壤类型以壤土为主，作物种类以水稻为主，并包含甘蔗、蔬菜、玉米等作物，与广西情况相符合；④工程设施现状、管理水平方面，样点灌区包含“好、中、差”3个水平；⑤当样点灌区种植结构、工程设施、节水改造投资等发生较大变化，无法代表灌区平均水平时，应及时调整样点灌区。

2.4 提高测量设备的精度

水源毛灌溉水量、典型田块净灌溉水量的测定，应结合实际条件优先选取高精度测量设备，提高测算精度。

（1）水源毛灌溉水量的测定方法。渠道量水方法可采用流速仪法、水工建筑物量水法、标准断面法或特设量水设备法等，宜优先采用高精度测量方法，具备条件的站点可采用自动化量水方法[4]；管道量水方法宜选用水表、流量计等量水设备计量，以地面水为水源的低压输水管道、喷滴灌管道，宜选用电磁流量计、超声波流量计等测流设备；当渠道纵横断面规则、渠段顺直、水流均匀、测流断面不受建筑物泄流影响的渠道可采用流速仪法量水；小型渠道宜优先选用特设量水设备或流速仪法；土渠采用标准断面法量水时，宜对测流渠段进行护底和衬砌，防止测流断面冲刷变形。

（2）典型田块净灌溉水量的测定方法。有水层田块宜选用水位尺，具备条件的可采用水表、流量计等；无水层土壤含水率测定宜采用先进测试仪器，如时域反射仪（TDR）、频率反射仪（FDR）等以提高测试效率，无以上设备的可采用烘干法测定。

2.5 规范测算过程

毛灌溉水量、净灌溉水量作为测算的关键数据，其获取过程应严格规范。

（1）水源毛灌溉水量方面，采用人工观测水位或流速仪测流的，当水位、流量变化不大时，日观测水位不应少于2 次，可采用等时段观测法，当水位、流量变化频繁时，应随时增加观测次数；采用自动监测仪表仪器量水的，应定期读取仪表数据，随时查看仪表是否正常工作；利用标准断面法量水时，应率定测流断面的水位流量关系。

（2）田间典型田块净灌溉水量方面，有水层作物典型田块应呈梅花形布设不少于5 个观测点，水位尺应刻度清晰、与水面颜色有差异，以便于观测，安装位置离田埂50 cm以上。

（3）旱作物土壤含水率测定方面，土壤含水率取点数目和位置选择应根据土壤含水率的空间变异性和测试精度要求确定，土壤含水率宜采用先进测试仪器（如TDR、FDR）等以提高测试效率，无先进测试仪器的，可采用烘干法测定；计划湿润层土壤含水率宜分层测定，每层深度宜取10～20 cm，采用TDR或FDR测定含水率时，每个田块测点不低于5个。

（4）典型田块选取方面，大型灌区按照上中下游每种作物不少于3 块、中型灌区上下游每种作物不少于3 块、小型灌区每种作物不少于2 块选取[4]，典型田块作为水量观测的样本点应尽量分散分布，不能过于集中或距离较近，不宜靠近渠道干支渠或农渠末端，如有典型田块的种植结构发生变化，应提前与农户及时沟通及时更换，典型田块田埂不宜过低，以免在灌溉期间与相邻田块发生用水交叉，影响灌区测算成果的准确性。

2.6 加强测算过程数据和测算结果审核

测算工作涉及省、市、县、基层灌区管理单位等多层次部门，是一项技术性较强、难度较大、要求较高的综合性业务工作。①建立省、市、县级技术服务支撑体系，加强省对市、市对县在测算工作过程中的技术指导和现场检查，将测算技术要点准确传达到基层观测人员，加强现场检查，便于发现问题及时反馈和改进；②建立省级、市级、县级成果审核制度，对测算过程数据资料及测算成果逐级审查，形成县、市、省逐层上报，逐级审核的工作体制，保证测算工作的严谨性和测算结果的科学性。

2.7 制定测算工作考核制度

为加强灌溉水有效利用系数测算分析工作管理，提高测算分析成果质量，应制定灌溉水有效利用系数测算工作省、市、县级逐级考核制度。运用科学的量化指标和统一的考评标准，按照省对市、市对县系数测算工作过程进行定量综合考评，考评结果作为判断测算分析成果是否可信、工作过程是否科学严谨的重要依据。考评工作应遵循客观公正、考评有据、统一标准的原则，考评依据包括成果资料、抽查检查情况，考评内容包括组织技术与经费保障、测算分析过程、成果质量共3 方面。此外，测算工作考核制度应根据工作开展情况定期进行修订，使考核制度更加完善。

3 结语

农田灌溉水有效利用系数作为评价灌溉用水效率的重要指标，广西连续多年跟踪观测其变化情况，对于科学评价广西节水灌溉发展成效和节水潜力，促进节水灌溉发展和保障农业稳定发展具有重要意义；同时，多年测算成果资料为广西农业用水管理、农作物用水定额制定和用水规律分析提供了依据。但是，虽然此项工作已连续开展多年，仍存在测量设备配套精度低、多水源灌区灌溉用水交错复杂、作物净灌溉水量测定不完整等诸多问题，需要不断总结经验，提升测算水平，提高测算精度。