界首市农田灌溉水有效利用系数测算与分析

郭思怡，刘 懿

（1.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；2.南京市水利规划设计院股份有限公司，江苏 南京 210000）

我国农业用水供需矛盾突出[1]，主要存在着资源性、水质性、工程性和用水结构性缺水问题，因此农业用水效率极为重要。农田灌溉水有效利用系数是衡量工程运行状况、工程管理水平、农田灌溉技术水平的一种技术指标[2]，同时也是评估农田灌溉水利用效率、灌溉节水潜力的重要因素[3]。某次或某一时间内被农作物利用的净灌溉水量与水源渠首处总灌溉引水量的比值被称为农田灌溉水有效利用系数。

1 界首市农田基本情况

1.1 农田灌溉情况概述

界首市位于安徽省的西北边陲，地理坐标为东经115°15′～115°32′，北纬33°00′～33°30′。市境属沉积平原，地势平坦，地面高程为西北高东南低，沿泉河一带较为低洼，地表多为沙质土壤，为新生代第四纪沉积层。全市自然比降约为1/7000～1/10000海拔高程在33.00～37.00m，总面积667.3km2。界首市水陆交通便利，颍河穿城而过，常年通航；漯阜铁路、省道308线、204线、界阜蚌高速公路、临界郸公路纵横市境。

全市供水水源分为地表水、浅层地下水、中深层地下水。地表水指由拦蓄河川径流工程控制的水量，主要为农业灌溉用水，近年来由于受上游大量工业废水和城镇生活污水直接排放的影响，部分河段基本丧失了水体使用功能，内河地表水污染近年来也有逐年加重的趋势。浅层地下水主要作为农业灌溉用水和农村人畜饮水，受灌溉工程设施建设不平衡的限制，水资源的开发利用也具有不均衡性，且总体开发利用率较低。中深层地下水主要作为城市生活和工业用水源。全市水资源总量为2.36亿m3，其中地表水资源1.27亿m3，水资源可利用量为1.13亿m3。

截至2019年底，界首市共有各类灌区3988处，总有效灌溉面积35.53万亩。其中小型灌区6处，有效灌溉面积0.77万亩；井灌区3982处，有效灌溉面积34.76万亩。

根据统计，界首市2019年农田灌溉用水5440.4万m3，全市农田灌溉用水情况详见表1。

表1 全市灌区年毛灌溉用水情况

1.2 样点灌区选择

界首市灌区总量为3988处，数量较多，无法测算所有灌区的灌溉水有效利用系数，因此本文选择一部分样点灌区测算系数，后经综合分析计算全县灌溉水利用系数。

截至2019年底，界首市共有各类灌区3988处，总有效灌溉面积35.53万亩。其中小型灌区6处，有效灌溉面积0.77万亩；井灌区3982处，有效灌溉面积34.76万亩。

为了能够使典型样点灌区具有较好的代表性、典型性，我市在样点灌区的选择上考虑了灌溉方式、地形地貌、水源条件等多种因素。

小型灌区选择应包括提水灌溉和自流灌溉，且每种类型最少不少于4个，界首市现状小型灌区一共6处，且全部为提水灌溉，考虑数量不多，全部选为样点灌区。

井灌区样点灌区选择应按照不同灌水方式，包括：软管输水灌、管道输水地面灌、喷灌、微灌等4种灌溉类型。每种灌溉类型中，同种土壤类型、同种作物至少选择2个样点灌区，根据现状界首市井灌区不同灌溉类型数量及主要作物种类，选择软管输水灌溉、喷灌、微灌分别为8、2、2处作为样点灌区，如表2所示。

1.3 典型田块的选择

需要选择田块边界条件清楚、形状比较规则、面积大小合适、有固定的进水、排水设施，可测量用水量的田块。小型样点灌区典型田块选择主要考虑作物种类、灌溉制度与方法、田面平整程度等，每种作物需选取2个田块。井灌区样点灌区典型田块的选择应按照不同灌溉类型选取，每种灌溉类型每种作物需选择2个田块作为典型田块。

表3 界首市2019年灌溉水有效利用系数计算成果

表2 界首市样点灌区选择方案

1.4 农田灌溉水有效利用系数计算

本文采用首尾测算分析法通过田间实验测量法和彭曼公式、作物系数法计算作物净灌溉定额，从而计算作物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水有效利用系数，计算如式（1）：

式中：ηw-灌溉水有效利用系数；Wj－净灌溉用水总量，m3；Wa－毛灌溉用水总量，m3。

为使计算结果能反映灌区灌溉的总体情况，本次测算计算时段为1个日历年。

根据调查灌区灌溉用水代表年灌溉用水情况、作物的实际灌溉面积，根据计算分析、田间实验确定实际净灌溉定额，从而推算作物每亩平均净灌溉用水总量，后用下士计算每个灌区改年的农田灌溉水有效利用系数ηw：

式中：Mi－灌区第i种作物净灌溉用水量，mm；Ai－灌区第i种作物实灌面积，亩；N－灌区作物种类总数；Wa－灌区全年毛灌溉用水总量，m3。

测算计算时段为1个日历年，0.667为单位换算系数。

具体计算步骤为利用典型田块的代表性，采用直接量测法和计算分析法来确定典型田块某种作物的年亩均净灌溉用水量，然后计算样点灌区同区域或者同种灌溉类型某种作物的年净灌溉用水量，根据灌区不同分区不同作物种类灌溉面积，结合不同作物在不同分区的年亩均净灌溉用水量，计算得出样点灌区年净灌溉用水总量，年净灌溉用水总量除以年毛用水总量得出样点灌区灌溉水利用系数。然后以测算分析得出的各个小型灌区样点灌区灌溉水有效利用系数为基础，采用算数平均法计算区域小型灌区灌溉水有效利用系数；以测算分析得出的各类型纯井灌区样点灌区灌溉水有效利用系数为基础，采用算数平均法分别计算软管输水、喷灌、微灌等各种类型样点灌区灌溉水有效利用系数，然后按不同类型灌区年毛灌溉用水量加权平均，计算得出区域纯井灌区灌溉水有效利用系数。

全市灌溉水利用系数按照下士加权平均进行计算：

式中：W大、W中、W小、W井-分别为区域大、中、小型灌区和纯井灌区的年毛灌溉用水量，万m3；η大、η中、η小、η井-分别为区域大、中、小型灌区和纯井灌区的灌溉用水有效利用系数。

计算结果见表3。根据计算结果，界首市2019年农田灌溉总用水量5440.4万m3，全市灌溉水有效利用系数为0.6092，其中小型灌区为0.5586、井灌区为0.7420。

2 成果合理性分析

界首市2019年度农田灌溉水有效利用系数测算按照要求进行，无论是样点灌区选择、还是计算方法，均依照《全国农田灌溉水有效利用系数测算分析技术指导细则》逐步完成。

本次样点灌区农田灌溉用水有效利用系数测算采取观测实验法法与计算分析法相结合，相互验证，并与界首市灌溉试验站历年历史资料、观测实验资料相对比，结果合理。对各样点灌区采用直接量测法计算净灌溉定额与计算分析法计算净灌溉定额相互校验，实测数据结果合理、可信。