天津市29个中型灌区节水发展成效及节水潜力分析研究

原鹏飞

(天津市水务规划勘测设计有限公司，天津 300204)

大力发展节水灌溉，提高农田灌溉水利用效率，是促进农作物种植结构调整、实现水资源可持续利用和农业可持续发展的重要途径[1]。近年来，天津市水资源严重短缺，为了缓解水资源紧缺矛盾，尤其是提高农业水资源利用效率，天津市政府以及各级主管部门高度重视发展农业节水，相继实施了各项节水灌溉重点项目，因地制宜地推广渠道防渗、喷灌、管灌、滴灌等节水技术，优化作物灌溉制度，节水灌溉工作取得了显著成效，截至2021年底天津市累计发展节水工程面积26.34万hm2，大力开展节水灌溉工程建设促进了海河流域综合治理和节水型社会建设[2-3]。天津市中型灌区是指面积为0.07万～2万hm2的灌区，是除大型灌区外规模较大的主要类型灌区，开展中型灌区节水发展成效与节水潜力分析研究，对天津市今后开展高效精准节水灌溉工作，缓解农业水资源严重短缺，推进海河流域农业水资源集约化利用，实现农业水资源可持续利用，提高农业综合生产能力具有重要指导意义[4]。

1 基本概况

近年来，天津市多数中型灌区在人员、机构、经费、运行、管理、规模等方面不满足水利部“六有原则”要求，结合灌区实际情况，2021年天津市水务局对现有中型灌区进行了适当调整，减少分布于蓟州区、宁河区、静海区、滨海新区的中型灌区50个，保留原有中型灌区29个；销号的50个中型灌区中有35个转成485个小型灌区，15个(静海1个，宁河2个，滨海12个)没有转化为灌区。

调整后，2021年天津市共有灌区9136处，全部为提水灌溉。灌区有效灌溉面积29.91万hm2，实际灌溉面积24.52万hm2，农业毛灌溉用水量83718.24万m3。2021年天津市中型灌区共29处，其中，武清区20处，宝坻区5处，蓟州区3处，静海区1处。中型灌区有效灌溉面积7.67万hm2，占全市有效灌溉面积的比重为25.64%；实际灌溉面积5.80万hm2，占全市实际灌溉面积的比重为23.66%；毛灌溉用水量20416.94万m3，占全市毛灌溉用水量的比重为24.39%。2021年天津市中型灌区情况统计见表1。

表1 2021年天津市中型灌区情况统计

2 节水发展情况

2.1 节水工程发展情况

2021年天津市节水工程面积为26.34万hm2，节水面积达到全市有效灌溉面积的88.06%。其中，防渗渠道5.58万hm2，喷灌0.46万hm2，微灌0.28万hm2，低压管灌20.02万hm2。2021年天津市中型灌区节水工程面积为5.74万hm2，占全市节水工程面积的21.79%，中型灌区节水工程面积占中型灌区有效灌溉面积的74.88%，以低压管道灌溉为主，其中，渠道防渗面积1.48万hm2(占中型有效灌溉面积的19.31%)，低压管灌面积4.04万hm2(占中型有效灌溉面积的52.67%)，喷灌面积0.17万hm2，微灌面积0.05万hm2。可见中型灌区有效灌溉面积仍有25.12%为土渠，可发展节水工程。

2021年22个0.07万～0.33万hm2中型灌区节水工程面积为2.82万hm2，占同规模中型灌区有效灌溉面积的68.02%，其中，渠道防渗0.54万hm2，低压管灌2.13万hm2，喷灌0.12万hm2，微灌0.03万hm2；6个0.33万～1.00万hm2中型灌区节水工程面积为1.97万hm2，占同规模灌区有效灌溉面积的88.30%，其中渠道防渗0.66万hm2，低压管灌1.25万hm2，喷灌0.06万hm2；1个1.00万～2.00万hm2中型灌区节水工程面积为0.96万hm2，占同规模灌区有效灌溉面积的73.84%，其中，渠道防渗0.28万hm2，低压管灌0.66万hm2，微灌0.02万hm2。

可见，0.07万～0.33万hm2灌区有32%有效灌溉面积为土渠，0.33万～1.00万亩灌区有11.7%为土渠，1.00万～2.00万hm2灌区有26.16%为土渠可发展节水工程，其中22个0.07万～0.33万hm2灌区应是开展节水建设主要方向，见表2。

2.2 农田灌溉用水量情况

2021年天津市灌区单位实际灌溉面积用水量3414.28m3/hm2，中型灌区农业灌溉用水量20416.94万m3，占全市毛灌溉用水量的24.39%，单位实际灌溉面积用水量3519.51m3/hm2。其中22个0.07万～0.33万hm2中型灌区，农业毛灌溉用水量8563.99 万m3，单位面积用水量2662m3/hm2；6个0.33万～1.00万hm2中型灌区，农业毛灌溉用水量9745.29万m3，单位面积用水量4694.03m3/hm2；1个1.00万～2.00万hm2中型灌区，农业毛灌溉用水量2107.65万m3，单位面积用水量4143.48m3/hm2。2021年天津市29个中型灌区农业灌溉用水量见表3。0.07万～0.33万hm2中型灌区单位面积用水量比中型灌区整体3519.51m3/hm2低24.35%；0.33万～1万hm2中型灌区单位面积用水量比中型灌区整体3519.51m3/hm2高33.37%；1万～2万hm2中型灌区单位面积用水量比中型灌区整体3519.51m3/hm2高17.73%。可见，各类型灌区中有9个灌区单位灌溉用水量偏高，应加强灌区田间节水管理。

表3 2021年天津市29个中型灌区农业灌溉用水量

2.3 灌溉水有效利用系数测算情况

2.3.1 测算方法

a.样点灌区、典型田块选取。按照样点灌区具有代表性、可行性和相对稳定性等选择原则[5]，确定了4个中型样点灌区，分别是豆张庄灌区、大孟庄灌区、崔黄口灌区、潮南灌区。每个样点灌区内对于播种面积超过灌区总播种面积10%以上的作物种类，须分别选择典型田块。按照上、下区域有代表性的农渠控制范围，每种需观测的作物至少选择3个典型田块，最终共选择54个典型田块，选择结果见表4。

b.样点灌区灌溉水有效利用系数测算。采用日历年(2021年1—12月)对天津市中型样点灌区进行测算分析。在典型田块作物灌水前后分别在20cm、40cm、60cm、80cm土壤深度(蔬菜测定深度为0～40cm)，采用TDR土壤剖面水分测量仪直接测定某次典型田块作物计划湿润层内土壤体积含水率，按照《灌溉试验规范》(SL 13—2015)规定，计算得出典型田块作物某次单位面积净灌溉用水量，累加各次用水量得出该典型田块不同作物年单位面积净灌溉用水量，再根据灌区内不同作物种类实际灌溉面积，计算得出灌区年净灌溉用水总量；样点灌区毛灌溉用水总量是指灌区全年从水源处取用灌溉的总水量，主要通过直接量测法和以电折水系数法确定；样点灌区灌溉水有效利用系数直接采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。

c.中型灌区灌溉水有效利用系数测算。首先，以中型样点灌区测算值为基础，按算术平均法，分别计算得出0.07万～0.33万hm2、0.33万～1万hm2、1万～2万hm2各类型灌区的灌溉水有效利用系数值；然后，按以上计算得出的各类型灌区年毛灌溉用水量加权平均，得到全市中型灌区的灌溉水有效利用系数值。

2.3.2 测算成果

按照以上测算方法，得出豆张庄灌区、大孟庄灌区、崔黄口灌区、潮南灌区4个样点灌溉水有效利用系数，见表5～表8。按照算术平均法得出1.00万～2.00万hm2、0.33万～1.00万hm2、0.07万～0.33万hm2各类型灌区的灌溉水有效利用系数分别为0.6819、0.6824、0.6874。按照毛灌溉用水量加权平均法，得出天津市中型灌区灌溉水有效利用系数为0.6849，见表9。

表5 武清区豆张庄中型样点灌区灌溉水有效利用系数计算(0.07万～0.33万hm2)

表6 武清区大孟庄中型样点灌区灌溉水有效利用系数计算(0.07万～0.33万hm2)

表7 武清区崔黄口样点灌区灌溉水有效利用系数计算(0.33万～1.00万hm2)

表8 宝坻区潮南中型样点灌区灌溉水有效利用系数计算(1.00万～2.00万hm2)

表9 2021中型灌区灌溉水有效利用系数成果

3 节水发展成效与潜力分析

农业节水发展成效与潜力主要表现为节水灌溉面积的增加、单位面积用水量减少、灌溉水利用系数的提高[6]。天津市近年来全面推进农业节水，持续实施大中型灌区续建配套与节水改造工程，大力发展节水面积，有效提高了天津市农业灌溉水利用系数，特别是2021年天津市中型灌区节水发展成效显著，但仍有节水潜力可挖掘[7]。

3.1 节水工程发展分析

天津市大力发展中型灌区节水工程面积，已占中型灌区有效灌溉面积的74.88%，中型灌区节水工程覆盖率高于60.00%，但仍低于天津市节水工程覆盖率88.06%，说明中型灌区节水工程建设仍有25.12%的发展空间和潜力，其中0.07万～0.33万hm2灌区有效灌溉面积有32%为土渠，是重点开展节水建设的灌区。

3.2 农田灌溉单位面积用水量分析

中型灌区单位面积用水量3519.51m3/hm2，比天津市单位面积用水量3414.28m3/hm2高3.08%，其中0.33万～1.00万hm2单位面积用水量偏高，为4649.03m3/hm2。这说明中型灌区整体灌溉用水量水平和天津市基本持平，但中型灌区单位面积用水量仍有降低的潜力，应多举措加强高于整体水平的各类型中型灌区的田间节水管理水平。

3.3 灌溉水有效利用系数分析

2021年中型灌区灌溉水有效利用系数为0.6849，与天津市灌溉水有效利用系数综合值0.7210相比还有差距，节水潜力较大。天津市中型灌区2006—2020年灌溉水有效利用系数为0.5700～0.7216，系数整体呈逐步上升趋势，但2021年系数有所降低，与2020年的0.7216比较降低了0.0367(见图2)，分析其主要原因为：

a.2021年中型灌区样本大幅调整、农民灌水管理方式南北区域差异较大。

调整后中型灌区除了静海中旺灌区位于天津市南部，其余均位于天津市北部。北部蓟州区为浅层地下水灌区，为非压采区，浅层地下水源补给充足。宝坻区、武清区中型灌区均为地表水灌区，水源主要为蓟运河、潮白新河、龙凤河，地表水源相对充足，经实地调查得知北部中型灌区水源相对充足，农民灌水时常有大水漫灌现象，地块间跑水冒水现象，农民节水意识相对南部缺水地区较薄弱[8]，灌溉水有效利用系数在0.6800左右。已销号的南部地区中型灌区(静海区18处、滨海新区12处)地表水源匮乏，为地下水限采区，主要依靠渠系存蓄雨水灌溉，农民灌溉管理严格，不会出现地头间水跑、水泡现象，节水意识较强，灌溉水有效利用系数在0.7000以上。因此，中型灌区大幅调整，重新布局，销号大部分南部中型灌区，对天津市2021年中型灌区的灌溉水有效利用系数影响很大，造成系数整体有较大降幅。今后保留的北部地区中型灌区应在灌溉定额指导下，加强田间用水管理，挖掘节水空间。

b.节水工程与投资力度不够。2021年天津市中型灌区新增节水工程面积0.20万hm2，总投资0.2亿元。新增节水工程主要为高效节水工程(低压管道)，增加节水工程面积占中型有效灌溉面积的1.70%，新增少量节水面积不足以抵消重新布局调整带来的系数降低影响，节水工程建设仅缓减了中型灌区农田灌溉水利用系数下降趋势。

图1 2006—2021全市中型灌区灌溉水有效利用系数柱状图

4 结 语

中型灌区是天津市除大型灌区外规模较大的主要类型灌区之一。目前中型灌区节水工程建设仍有25.12%的发展空间和潜力，其中22处0.07～0.33万hm2灌区有32%有效灌溉面积为土渠，应重点开展节水建设。中型灌区单位面积用水量有降低的潜力，其中0.33～1.00万hm2灌区单位面积用水量偏高，应重点加强其田间节水管理水平。2021年中型灌区灌溉水有效利用系数为0.6849，与天津市系数综合值0.7210比较，还有较大节水潜力。

建议今后中型灌区节水潜力发展方向为：继续改善和建设22个0.07～0.33万hm2中型灌区节水面积，重点推进0.33～1.00万hm2灌区管理节水和农艺节水，减少0.33～1.00万hm2灌区单位面积灌溉用水量，努力提升中型灌区整体灌溉水有效利用系数，明确重点建设方向对实现天津市精准节水具有重要指导意义。