古浪河灌区农业灌溉水利用系数测算分析

2022-06-29陈明宇

河南科技 2022年11期

陈明宇

摘要：古浪县存在缺水现象，并且日益严重。有效、科学、合理地保护水资源，优化水资源、保护生态平衡显得特别重要。通过对古浪河灌区农业灌溉水利用系数测算分析，评价水资源利用开发水平，总结出科学合理的测算分析手段，为其他农业灌溉水利用测算提供参考。

关键词：古浪河;测算分析;农业灌溉;水利用系数

中图分类号：S274 文献标志码：A 文章编号：1003-5168（2022）11-0067-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.11.015

Calculation and Analysis of Water Utilization Coefficient of

Agricultural Irrigation in Gulanghe Irrigation Area

CHEN Mingyu

（Gulang River Water Management Office， Gulang County， Gansu Province， Wuwei 733000， China）

Abstract： There is a water shortage phenomenon in Gulang County， and it is increasingly serious.It is particularly important to protect water resources effectively， scientifically and reasonably， optimize water resources and protect ecological balance.Through the calculation and analysis of the utilization coefficient of agricultural irrigation water in Gulang River irrigation area， the level of water resources utilization and development is evaluated， and scientific and reasonable calculation and analysis means are summarized to provide reference for the calculation of other agricultural irrigation water utilization.

Keywords： Gulang River; calculation and analysis; agricultural irrigation; water utilization coefficient

0 引言

农业生产离不开水资源的合理利用，农田灌溉水有效利用系数是国家进行农业水资源管理的重点考核指标。所谓的农田灌溉水有效利用系数是指某一时期灌入田间可被作物利用的水量与水源地灌溉取水总量的比值。它反映灌区渠系输水和田间用水状况，是衡量从水源取水到田间作物吸收利用过程中灌溉水利用程度的一个重要指标，能綜合反映灌区灌溉工程状况、用水管理水平、灌溉技术水平，对农田灌溉的节水性能的评定有着重要意义。水利是农业的命脉，粮食的增产往往是通过灌溉面积的增加来实现的，然而灌溉面积的增加受到水资源总量和用水结构变化的双重制约[1-2]。

农田灌溉水有效利用系数测算分析采用首尾测算法，加强对土壤含水量、灌溉水量等数据的实际采集。灌区统计作物种植结构，经过分析种植比例，确定需要监测的农作物，并结合实际地形、渠道条件、渠系数分布状况，确定监测地块。同时，在灌区内选择有代表性的位置选择地块，首先测定灌区土壤深度1 m内的容重为1.42 g/cm3的地块。在田间灌水时测定选定的地块灌前和灌后的土壤含水率，从而推断出灌溉田的有效水利用系数，通过测算分析得出合理的手段，为其他农业灌溉水利用测算提供参考。

1 古浪河灌区概况

古浪河灌区地形复杂，西南方向地势高，东北方向地势低，总体海拔在1 600～2 000 m之间，是古浪县一处重点中型灌区。灌区水源以古浪河河川径流和少量地下水为主。灌区包含5个镇，分别是古浪镇、定宁镇、土门镇、泗水镇、黄花滩镇，总计包括36个行政村，6个机关单位农林场，农村人口8.8万人，城镇人口3.8万人。灌区建成曹家湖和十八里堡2座小型水库，现状设计供水能力为5 359万m3，其中曹家湖水库为1 972万m3，十八里堡水库为3 387万m3。灌区设计灌溉面积为25.01万亩①，有效灌溉面积为23.29万亩。灌区配套机井255眼，主要分布在中下游井河混灌区，控制面积3.65万亩，井深100～240 m。灌区土地肥沃，适宜种植小麦、马铃薯、豆类、胡麻、油菜、瓜类、蔬菜等多种农作物，目前23.29万亩农田已全部完成田间配套，2020年灌区被列入高标准农田建设项目区，完成滴灌面积5.3万亩。

近年来，古浪河来水量减少，引入灌区的水量也相应减少，多年平均实际引水量为5 024.9万m3，灌区综合灌溉定额为280 m3/亩，受降水时段的影响，主要农作物实际净灌溉定额相差较大，其中，小麦280 m3/亩，玉米260 m3/亩，马铃薯240 m3/亩。2021年引水量为6 157.3万m3，农作物实际净灌溉定额分别为小麦264.11 m3/亩，玉米242.27 m3/亩，马铃薯210 m3/亩。

2 灌区灌溉水有效利用系数测算分析及成果检验

2.1 灌区测算分析方法

灌区采用首尾测算分析法，直接用灌入田间可被作物吸收利用的水量（净灌溉用水量）与灌区从水源取用的灌溉总水量（毛灌溉用水量）的比值来计算灌区灌溉水有效利用系数[9]，计算公式如式（1）。

[η=W净W毛] （1）

式中：[η]为灌区灌溉水有效利用系数;[W净]为灌区净灌溉用水总量，m3;[W毛]为灌区毛灌溉用水总量，m3。

2.1.1 毛灌溉用水量的确定。毛灌溉用水量即用于农田灌溉在水库输水洞出水口处量水堰水量。

2.1.2 净灌溉用水量的确定。根据典型田块灌溉前后计划湿润层土壤含水率的变化确定某次亩均净灌溉用水量[10]，计算公式如式（2）。

[w田净i=0.667γγ水H（θg2-θg1）] （2）

式中：[w田净i]为典型田块某次亩均净灌溉用水量，m3/亩;[H]为灌水期内典型田块土壤计划湿润层深度，mm;[g]为典型田块H土层内土壤干容重，g/cm3;[γ]为典型田块土层内土壤干容重，g/cm3;[γ水]为水的容重，一般可取1，g/cm3;[θg1]为某次灌水前典型田块H土层内土壤质量含水率，%;[θg2]为某次灌水后典型田块H土层内土壤质量含水率，%。

或如式（3）。

[w田净i=0.667 H（θv2-θv1）] （3）

式中：[θv1]为某次灌水前典型田块H土层内土壤体积含水率，%;[θv2]为某次灌水后典型田块H土层内土壤体积含水率，%。

利用首尾测算分析法，准确计算水库毛供水量，通过观测田间配水流量和灌水定额，按各类作物面积计算全灌区净灌溉水量，计算分析农业灌溉水利用系数。2021年古浪河灌区（样点）典型田块各种作物净灌溉定额汇总如表1所示。2021年古浪河灌区（样点）年净灌溉用水总量分析汇总如表2所示。

灌溉年用水总量分为地表水和地下水两部分，地表水量以水库放出毛水量、引入农田的灌溉净水量计算，地下水量以机井智能化计量设施计量的井口水量为准。观测地作物亩均灌溉用水量和充分灌溉净灌溉相比，明显小于后者的60%，这种灌溉称为非充分灌溉。以观测地作物亩均灌溉用水量作为净灌溉定额。田间灌溉用水量的确定是用流速仪和活动量水堰在田间地头的测量值。

2.2 灌区灌溉用水有效利用系数测算分析

2021年古浪河灌区毛供水量为6 175.3万m3，其中地表水5 041.0万m3;地下水1 134.3万m3[11]。经测算净供水量为3 519.98万m3，其中地表水2 696.80万m3;地下水823.18万m3。以灌区测算值为基础，按数学统计学和平均值知识，从而得出试验田块的灌溉用水有效利用系数，多次测量求得平均值，最后算出灌区年毛灌溉用水量。

2021年，土壤容重实测为1.42 g/cm3。分别在定宁镇高家湾村杨家墩组徐开华地块（玉米）测得第一次苗水水量为70.25 m3/亩，第二次苗水水量为69.92 m3/亩;古浪镇联泉村陈下组鲁国珍地块（小麦）测得泡地土壤含水量为101.02 m3/亩，第一次苗水水量为82.02 m3/亩，第二次苗水水量为78.02 m3/亩;泗水镇上四坝村河东组朱多福地块（玉米）测得第一次苗水土壤含水量为71.2 m3/亩，第二次苗水水量为68.54 m3/亩;泗水镇下四坝村南院组胡多刚地块（小麦）测得第一次苗水水量为81.95 m3/亩;第二次苗水水量为79.61 m3/亩;土门镇三关村四组严培宗地块（玉米）测得泡地土壤含水量为99.94 m3/亩，第一次苗水水量为72.94 m3/亩，第二次苗水水量为67.61 m3/亩;5块地块测的平均灌水情况，经计算此次灌水定额为小麦261.01 m3/亩，玉米240.27 m3/亩，洋芋200 m3/亩。

计算公式如式（4）。

[η=W净W毛] （4）

式中：[η]为灌区灌溉水有效利用系数;[W净]为灌区净灌溉用水总量，m3;[W毛]为灌区毛灌溉用水总量，m3。

根据计算，古浪河灌区地表水净灌溉用水量为2 696.8万m3，地表水毛灌溉用水量5 041万m3。根据公式可得：古浪河灌区地表水灌溉水有效利用系数η地表水=W地表水净/W地表水毛=2 696.8/5 041=0.53。地下水净灌溉用水量为823.18万m3，毛灌溉用水量1 134.3万m3。根据公式可得：古浪河灌区地下水灌溉水有效利用系数η地下水=W地下净/W地下毛=823.18/1 134.3=0.73。净灌溉用水量为3 519.98万m3，毛灌溉用水量6 175.3万m3。根据公式可得：古浪河灌区灌溉水有效利用系数η混=W混净/W混毛=3 519.98/6 175.3=0.57。

3 农田灌溉水有效利用系数合理性分析

2021年古浪河灌区农田灌溉用水有效利用系数采用首尾计算分析方法计算，严格按照工作计划进行。工作方案符合古浪河灌区实际，技术路线正确，符合技术指导规程要求。

古浪河灌区水文局在全国各市（区）成立了计算工作组和项目组，配备了技术骨干，精心准备了仪器设备。计算工作早开始，准备充分。测量工作组以业务培训为主，注重测量过程管理，并将测量精度控制分解为各个过程。各项目组对灌水过程进行全面监控，测量方法符合相关技术规范。观测记录、整理、分析均经过严格核对、复核，数据分析计算正确。

在样灌区选择过程中，进行了大量的调查研究工作，充分考虑了自然条件、土壤类型、水利工程条件、灌溉管理水平、灌溉技术等多种因素。结合各市（区）的具体情况，所选样本灌区具有较好的代表性;在选擇典型农田时，综合考虑了农田平整度、土壤类型、地下水埋深、灌溉习惯、灌溉方式等因素，具有较强的代表性。通过现场监测，收集了15个灌区的大量数据。灌区负责人对数据进行整理计算，项目组核对后，提交“数据分析整理”业务组审核，然后返回审核。样本灌区灌溉水有效利用系数“计算工作表”的计算结果是可靠的。

4 古浪河灌区农业灌溉水利用建议

目前，古浪县灌区节水灌溉工程建设有待进一步加强，测水设施尚未普及，部分渠系老化渗漏问题未得到彻底改善;灌溉管理不够科学、准确;漫灌依然存在，农民节水灌溉意识有待提高。为进一步挖掘农田灌溉节水潜力，适应节水灌溉快速发展的新形势，建议如下。

①推广渠首测水设施，建立管理保护机制，加强对现有设施设备的管理保护，使之有效地测量灌区总灌溉水量。

②确保节水项目投资渠道，不断扩大节水灌溉面积。灌区内所有主要渠道应进行硬化处理，对旧输水渠道系统应及时修复，封堵不必要的漏水;加强提升灌溉系统的配套，提高二次灌溉过程中的灌溉效率。

③灌区管理方面，克服村组级“微灌区”难以统一管理、组织相对松散的缺点，加强田间管理，实现统一灌溉，优化灌溉秩序;避免重复灌溉、深灌甚至漫灌等不必要的用水行为，有效减少总灌溉水量，真正实现节水灌溉，消除对计算结果的间接影响。

④因全国范围内水资源在分布上不均匀，以至于古浪河灌区等部分地区仍有干旱问题存在。对此，灌溉农田期间，需注重水资源的合理配置，提高水资源实际利用率，保证古浪河灌区各地区中的农作物均可得到充足水资源的灌溉。古浪河灌区地区农业职能部门需注重水资源充分利用，结合当地的农业发展总体规划、不同土质当中含水量等，设定不同的用水方案。水利职能部门需要确定科学合理的供水制度，以便在未来更多的农田水利工程中更科学有效地利用高效节水灌溉科学技术。在高效节水灌溉科学技术具体应用的初期，需要科学合理地选择高效节水灌溉的科技手段高效利用每一滴水资源，确保高效化节水灌溉科学技术实际应用效果得以提升。

5 结语

对于古浪河灌区，严格按照技术方案，采用首尾测算分析法，得出该灌区灌溉水有效利用系数。首先，综合地下水埋深、灌溉方式、土质、地势等因素，选取具有代表性的典型地块，使得田间净灌溉定额更加科学合理。其次，对测算实施过程中的设备和仪器严格执行相关标准，从而减少误差。再次，对作物大面积灌水时期和强降水前后灌溉水量进行严格的把控和复测，使得数据更加接近真实值。因此，通过测算分析可知，采用直接测量法是可行的，此方法和之前观测法相比更科学、更准确。

注释：

①1亩≈666.67 m2。

参考文献：

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