农田灌溉水利用系数影响因素分析及建议---以如皋市农田灌溉为例

洪美玲郁昱王讷敏沈建

(1.江苏省水文水资源勘测局南通分局，江苏 南通 226000；2.江苏省水文水资源勘测局盐城分局，江苏 盐城 224000)

1 概述

根据近年来的南通市水资源公报数据显示，农业用水量较大，占总用水量的52%左右，但灌溉效率较低，水资源浪费现象严重。通过研究如皋市不同样点的灌溉水有效利用系数，客观上反映出如皋市的农田灌溉现状、管理水平及节水成效等，分析影响如皋市农田灌溉水有效利用系数的影响因素，并提出对应意见和措施，以期望能促进如皋市农业节水和提高水资源优化配置[1]。

1.1 如皋市基本情况

如皋市位于江苏省东部，N32°00′～32°30′，E120°20′～120°50′。属亚热带季风气候区，冬季低温少雨、夏季高温多雨，全年四季分明，雨热同季，降水主要集中在5—9月，且6月中旬左右入梅，形成持续性连绵阴雨。如皋市多年平均降水量为1060mm，年均雨日120d左右，全年65.5%的降水集中在汛期。夏季多东南风，冬季多西北风，常年多偏东风，多年平均风速3.4m·s-1。

如皋市总面积1477km2，其中市区面积20km2，长江岸线长48km，有通扬运河、如海运河、如泰运河、焦港等主要河道，总长度180.8km，耕地总面积81.67千hm2，农田人口平均耕地面积0.068hm2。

1.2 如皋市灌区情况

如皋市现有大型灌区1个，中型灌区4个，5大灌区设计有效灌溉面积为73193.33hm2，2021年实际灌溉面积41280hm2，占比约56%。灌溉水源主要为泵站提水及自流引水。2021年，根据《全国农田灌溉水有效利用系数测算分析技术指导细则》，样点灌区应具备代表性、可行性和稳定性等原则，结合如皋市的灌溉面积分布、灌区节水改造等实际情况，确定选取如海、通扬、焦港3个样点灌区下的7个乡镇21块样田进行灌溉用水有效利用系数测算工作。

表1 2021年如皋市农业灌溉面积统计表

1.3 工程建设情况

如皋市地处高沙土地区，土壤渗漏严重，农业节水灌溉发展潜力较大，亟需大力发展高效节水灌溉。全市从1998年开始大力发展以防渗明渠为主要内容的节水工程建设，同时全面推广水稻“浅湿灌溉”技术。2016年以来，国家加大对农田水利的投入，如皋市以率先实现水利现代化为目标，以保障和改善民生为根本出发点，以突出大中型灌区节水配套改造、小型农田水利重点县、新增千亿斤粮田项目建设为载体，以科技水利为支撑，加大建设力度，规范项目建设管理，狠抓工程管护，全面提升灌、排、蓄能力，农村水利得到了跨越式发展。2019年，如皋市水价改革全面推行以电折水计量技术，广大干群节水、惜水意识更加强烈。近几年如皋市凭借高效节水灌溉试点县、小型农田水利重点县、大中型灌区节水改造等重点农水项目大力发展高效节水灌溉，到目前为止如皋市已发展高效节水灌溉面积12200hm2，其中，管灌面积10066.67hm2，微灌面积1600hm2，喷灌面积533.33hm2。

2021年如皋市在农业节水工程投入14736.49万元，其中高标准农田建设项目投入14304.51万元，农业水价综合改革项目投入431.98万元。完成新建改造泵站73座，新建各级渠道254.16km，其中铺设输配水PVC(PE)管道9.73km，防渗明渠69.87km，混凝土暗渠174.56km。

2 测算方法

如皋市农田灌溉用水有效利用系数师通过各样点灌区的测算结果推求而来。在具体的测算分析工作中，技术人员按照测算的技术要求，开展灌区用水管理资料、灌区试验、观测和调查统计等基础资料的收集，查勘灌区测算样本点现场，确定灌区的基本情况、工程现状、用水状况、水稻作物灌溉方式等，编制样点灌区基本情况表，确定和复核灌区实际灌溉情况、田间净灌溉用水量等。现场测试人员根据“首尾测算分析法”，开展样点灌区田间灌溉用水量的实测工作，采用GPS实测样点灌区地形，标明取水口位置、数量、作物种植布局等信息，核实各灌区水源和供水口基本情况，保证了灌区灌溉供用水量的准确性。

2.1 净灌溉用水量测算

净灌溉用水量是通过技术人员现场实测田间的净灌溉用水量(或有效水量)确定。田间的净灌溉用水量(或有效水量)测定方法如下所示。

2.1.1 田间净灌溉用水量[2]

W=R×A

式中，R为灌水深深度，m；A为水田面积，m2。

2.1.2 灌水深度R采用水位变化法测定

R=H-L

式中，H为灌水前木桩上端至水面或泥面的距离，m；L为灌水后木桩上端至水面的距离，m。

2.2 毛灌溉用水量测算

由于样点灌区类型不同，其毛灌溉用水量的测算方法也有所差异，主要采用水量—电量法或流量实测法。

2.2.1 渠首流量测验方法

毛灌溉用水量的计算方法中均要用到实测流量，2021年21个样点灌区渠首流量采用旋桨式流速仪进行流量测验，计算方法按GB 50179-2015《河流流量测验规范》执行。

2.2.2 水量—电量法

各次单位电量提水量的平均值为综合单位电量的提水量。总提水量则为综合单位电量提水量与耗电量的乘积。

2.2.3 实测流量法

每次灌水时施测渠首流量，并记录泵站开关机时间。泵站提水量即为渠首流量与开关机时间的乘积。

式中，W为毛灌水总量，m3；Qi为单次灌水渠首流量，m3·s-1；Ti为单次灌水时间，h。

2.3 有效利用系数测算

按照《江苏省“十三五”农业灌溉用水有效利用系数测算分析技术指南》中的要求，2021年如皋市农田灌溉用水有效利用系数测算采用首尾测算法进行测算。计算公式：

式中，ηw为灌区灌溉用水有效利用系数；Wj为灌区净灌溉用水总量，m3；Wa为灌区毛灌溉用水总量，m3。

3 影响因素

3.1 不同灌溉类型影响

不同灌溉类型客观上反映如皋市的农业水利建设水平高低，近年来如皋市将防渗明渠逐步改建成管道暗渠，因此如皋市整体上灌溉系数有所提高。2021年如皋市灌溉水利用系数数据分析看，蒋北片区典型样点采用管道输水，直接输送至田头，利用系数为样点中最高；狄庄片区、长港片区和磨头片区采用主干渠为暗渠管道，支渠为防渗明渠的灌溉方式，利用系数低于蒋北；桃园片区、谢埪片区和长园片区采用主干渠支渠为防渗明渠的灌溉方式，利用系数最低。综上，不同的灌溉类型导致渗漏率的高低不同，因此，加大农田水利基础建设和投入，逐步改变传统的灌溉方式，采用管道、微灌、喷灌等先进的节水灌溉技术能够有效提高灌溉水利用率。

3.2 灌溉用水量的计量误差

典型田块的灌溉情况、观测测量、数据记录等依靠基层水利站人员，由于水利站缺少具有专业技术水平的技术人员，且观测人员年龄偏大，学历较低、技术水平达不到要求，观测次数达不到保证，导致观测数据存在误差。蒋北地区的抽水泵采用智能化设计，节水效果明显，并且安装了电磁流量计，可以直接读出取水量，一定程度上减小了人工观测的误差。

3.3 土壤类型的影响

据统计，如皋市现有耕地面积81333.33hm2，其中高沙土面积53333.33hm2左右，占耕地面积的65.5%左右，由于高沙土沙化、贫渍，蓄水力差，属于沙瘦型土壤，在泵站提水输送至田头和灌进田地中的过程中受土壤渗漏强度大的影响导致水资源损失严重。

3.4 管理水平的影响

如皋市节水工程建设、综合水价改革、节水技术推广等措施，对农田灌溉水利用系数的提高有一定的成效，但在具体操作时为了能够达到预期的农田灌溉水有效利用，需要应用科学的方式进行管理，不同乡镇对输水渠道、管道等的养护方式、频次及水平有所差异，导致农田灌溉水利用系数也有所不同。

4 建议

通过开展如皋市农田灌溉水有效利用系数测算分析工作，各乡镇、街道对节水意识、节水管理规章制度建设、节水科技知识普及等方面有所加强和提高，但仍存在一些不足，提出以下建议。

4.1 加强节水工程建设

如皋市从1998年开始大力发展以防渗明渠为主要内容的节水工程建设，是灌溉有效利用系数逐年稳步提升的重要原因，因此持续注入水利专项资金以进行泵站改造，改造排灌系统，提高渠系的衬砌率和渠系建筑物配套率，减少渗漏损失和输水时间[3]，才能做到科学节水。

4.2 普及高效灌溉技术

高效的节水灌溉技术普及是提高农田灌溉水利用率的方法之一[4]，现如皋市的提水灌溉主要以水稻灌溉为主，水稻种植以家庭承包制为多，这就导致灌溉技术参差不齐，难以统一，如皋市灌溉现状与节水灌溉技术在管理体制与运营机制上存在矛盾，以致高效的灌溉技术难以大规模推行。

乡镇政府可制定鼓励优惠政策，鼓励个人从农村居民户地中承包土地，用于水稻或其他农作物的大规模种植，如此可推广高效节水灌溉技术。另外，灌区根据自身特点，选择适宜的节水灌溉方式[5]，有计划地增加、规范节水灌溉工程，逐年提高喷灌、微灌、管灌面积。

4.3 普及现代智能化计水量水设施

如皋市近年来在大力发展基础节水工程配套建设的同时，也要在当地提水泵站普及智能化的计水量水设施，进行智能化管理，不仅保证了用水的使用成本，也保证用水质量的管控，对用水数据的管理更加便捷高效，不仅水量偏差率降低，用水状况还能及时查看。

4.4 加强节水宣传

如皋市在实际农田灌溉中依然存在漫灌等现象，因此需加强节水宣传，提高发展节水灌溉的必要性、重要性的认识，在乡村普及科学灌溉技术，政府进行资金支持，落实奖励政策，让农民从节水中得到效益[6]，促进如皋市农田灌溉节水高效良性发展。

4.5 加强技术指导及业务培训

普及灌区群众节水科技知识，加强对灌区农技人员的专业技术指导和业务培训，提高测算分析技术能力和理论水平[2]，转变传统的水稻作物灌溉方式，真正做到“节水灌溉，提高产量”。

5 结语

通过对不同的灌溉方式、土壤类型、管理水平等方面，分析影响农田灌溉有效率的因素，得到以下结论：土壤渗透强度越大，农田灌溉水利用系数越小；输水灌溉方式的防漏程度和农田灌溉水利用系数呈负相关；管理水平越高，人员培训到位，农田灌溉水系数越高。

2021年如皋市农田灌溉用水有效利用系数测算工作采用首尾测算分析法，严格按照工作方案实施。对3大灌区的样点选择进行了适当的改变，使之能更好地代表以水稻作物为主的如皋市农田灌溉的平均水平；在选择典型田块时，同时综合考虑田间平整度、土壤类型、基础设施配套水平、灌溉习惯和灌溉方式等诸多因素，代表性较强；技术人员加强观测、测算以及前期调查工作，并在灌溉前对所有的量水设施进行检查和复核，从而减小偶然误差和人为误差[7]。

此次农田灌溉水测算系数和往年的系数呈现逐年缓慢上升的趋势，主要原因是除了对灌区选点进行适当调整外，如皋市近几年自身节水灌溉工程已基本覆盖全市各个样点，所以每个灌溉水利用情况也比较平均化和高效化。