农田灌溉水有效利用系数测算研究

黄艳平

（湖北省荆州市江陵县四湖管理服务中心，湖北 荆州 434100）

0 引言

农田灌溉水有效利用系数的测算分析在保证水资源管理制度“三条红线”相关目标得到切实落实方面发挥着重要作用，能够确定区域灌区的现实发展情况，并以此为基础确定优化改进方向，影响着国民经济发展，需要落实重点关注。

1 区域基本情况概述

2021 年，测得荆州市的年度平均降水量约为1226.4mm，相比于多年平均降水量数值（约为1188.9mm），2021 年荆州市年度平均降水量略有上升，上涨比例约为3.15%，由此可以判断，2021 年为荆州市的丰水年份。2020—2021 年荆州市月降水情况如图1所示。结合荆州市的全市摸底调查以及样点灌区实灌面积数据，能够得到如下灌溉面积数据：灌区的实际灌溉面积约为819.75 万亩；灌区的农田有效灌溉面积达到838.18 万亩。根据测量结果可以得到，2021 年荆州市全市的灌区毛灌溉用水量约为282359.64 万m3，结合灌区规模进行细化分析，可以得出：全市大型灌区的年毛灌溉用水量达到193925.78 万m3；全市中型灌区的毛灌溉用水量达到86636.2 万m3；全市小型灌区的毛灌溉用水量达到1797.66 万m3。

图1 2020—2021 年荆州市月降水情况

2 农田灌溉水有效利用系数测算方法的设定

2.1 样点灌区选择

按照现有水利统计资料，荆州市现有灌区56 处，其中大型灌区13 处，1 万～30 万亩中型灌区34 处（含漳河灌区荆州区片），100～1 万亩小型灌区9 处。样点灌区的选择充分考虑了全市区域分布、续建配套和节水改造情况以及种植结构等因素，选定的大型样点灌区为13 处（序号设定为A1-A13）、中型样点灌区为9 处（序号设定为B1-B9）、小型样点灌区为2 处（序号设定为C1、C2）。荆州市2021 年度农田灌溉水有效利用系数计算采用“首尾测算分析法”。

2.2 年净灌溉水量的测算

灌区的年净灌溉水量（W样净）测算中使用的计算公式如式（1）所示。

式中：n——灌区片区数量，个；wj——灌区j 个片区内水稻亩均净灌溉用水量，m3/亩；Aj——灌区j 个片区内水稻灌溉面积，亩[1]。

2.3 年毛灌溉水量的测算

大型灌区的年毛灌溉水量为区域内所有大型灌区年毛灌溉水量的总和，使用W大进行表示[2]。

中型灌区的年毛灌溉水量（W中）计算公式如式（2）所示。

式中：W中样毛灌——区域中型不同规模灌区样点灌区年毛灌溉用水量，万m3；A中样实灌——区域中型不同规模灌区样点灌区实际灌溉面积，万亩；A中实灌——区域中型不同规模灌区实际灌溉面积，万亩。

小型灌区的年毛灌溉水量（W小）计算公式如式（3）所示。

式中：W小样毛灌——区域小型不同规模灌区样点灌区年毛灌溉用水量，万m3；A小样实灌——区域小型不同规模灌区样点灌区实际灌溉面积，万亩；A小实灌——区域小型不同规模灌区实际灌溉面积，万亩[3]。

全市年毛灌溉用水量（W毛）计算公式如式（4）所示。

2.4 区域农田灌溉水有效利用系数的确定

区域农田样点灌溉水有效利用系数的计算公式如式（5）所示。

3 农田灌溉水有效利用系数测算结果与结论探讨

3.1 测算数据结果

3.1.1 样点灌区灌溉水有效利用系数测算数据结果

在本次农田灌溉水有效利用系数测算实践中，所得到的样点灌区灌溉水有效利用系数测算数据结果主要如下。

（1）大型样点灌区灌溉用水量统计。

2021 年，大型样点灌区的总体毛灌溉用水量约为193925.78 万m3，净灌溉用水量约为101560.14 万m3，大型灌区灌溉水有效利用系数平均值约为0.5237。

（2）中型样点灌区灌溉用水量统计。

2021 年，中型样点灌区的总体毛灌溉用水量约为30883.23 万m3，净灌溉用水量约为1328.43 万m3。其中，B1 灌区的毛灌溉用水量为3425 万m3，净灌溉用水量为1781.73 万m3；B2 灌区的毛灌溉用水量为1525.44 万m3，净灌溉用水量为796.74 万m3；B3 灌区的毛灌溉用水量为8315.5 万m3，净灌溉用水量为4318.35 万m3；B4 灌区的毛灌溉用水量为3810 万m3，净灌溉用水量为1981.68 万m3；B5 灌区的毛灌溉用水量为1508 万m3，净灌溉用水量为788 万m3；B6 灌区的毛灌溉用水量为1576.8 万m3，净灌溉用水量为823.1 万m3；B7 灌区的毛灌溉用水量为4110 万3，净灌溉用水量为2144.77 万m3；B8 灌区的毛灌溉用水量为3846 万m3，净灌溉用水量为2007.27 万m3；B9 灌区的毛灌溉用水量为2642.42 万m3，净灌溉用水量为1669.93 万m3。

（3）小型样点灌区灌溉用水量统计。

2021 年，小型样点灌区的总体毛灌溉用水量约为510.50 万m3，净灌溉用水量约为273.86 万m3。其中，C1灌区的毛灌溉用水量为265 万m3，净灌溉用水量为142.87 万m3；C2 灌区的毛灌溉用水量为197 万m3，净灌溉用水量为103.22 万m3。

3.1.2 全市灌溉水有效利用系数测算数据结果

在本次农田灌溉水有效利用系数测算实践中，主要采用将毛灌溉用水量简化为“水量权重（λ）”的方法来计算系数。所得到的全市灌溉水有效利用系数测算数据结果主要如下。

（1）毛灌溉用水量。大型灌区193925.78 万m3，中型灌区86636.20 万m3，小型灌区1797.66 万m3；总计282359.64 万m3。

（2）有效灌溉面积。大型灌区590.27 万亩，中型灌区242.97 万亩，小型灌区4.95 万亩；总计838.18 万亩。

（3）实际灌溉面积。大型灌区574.57 万亩，中型灌区240.57 万亩，小型灌区4.61 万亩；总计819.75 万亩。

（4）全市灌溉水有效利用系数成果。大型灌区0.5237，中型灌区0.5292，小型灌区0.5337；全市为0.526。

3.2 可靠性分析

在本次农田灌溉水有效利用系数测算实践中，主要参考《全国灌溉水有效利用系数测算分析技术指导细则》中的相关要求与内容落实测算分析，依托直接测量确定田间径灌溉水量数据。主要使用非概率抽样中的配额抽样的方式落实大、中、小型样点灌区的选取，为切实提升抽样的针对性与典型性，保证测算结果的可靠性，主要使用如下标准：①大型样点灌区的选择。灌区类型为自流引水灌区以及提水灌区这两种，选择数量比例为全部选择、面积比例为全部选择。②中型样点灌区的选择。依照面积大小将中型灌区划分为3 类，即1 万～5 万亩灌区、5 万～15 万亩灌区、15 万～30 万亩灌区，样点灌区选择时保证兼顾自流引水灌区以及提水灌区这两种类型；选择数量比例为不低于10%，所有15 万～30 万亩灌区均纳入中型样点灌区的范围内；选择面积比例为不低于10%，所有15 万～30 万亩灌区均纳入中型样点灌区的范围内[5]。③小型样点灌区的选择。保证样点灌区选择时保证兼顾自流引水灌区以及提水灌区这两种类型；选择数量比例为不低于0.5%，选择面积比例为不低于0.5%。

3.3 相关性分析

对比2019 年以及2020 年所得到的全市灌溉水有效利用系数，全市灌溉水有效利用系数呈现出逐年递增的发展趋势，年度增长速度较慢，可说明区域全市灌溉水有效利用系数保持稳定的同时实现缓慢增加。近几年区域针对大中型灌区持续展开了节水改造工程、优化建设项目，促使灌区实际的灌溉环境以及基础设施条件表现出不断改善的效果，从而推动全市灌溉水有效利用系数缓慢增加。与之相对应的是，存在部分灌区基础设施不断老化，影响着全市灌溉水有效利用系数的增加。另外，区域还推行了灌区全面铺开农业水价综合改革，促使用水效率得到进一步提高，也使得全市灌溉水有效利用系数维持在基本稳定的状态。

3.4 对策与建议

（1）进一步加强县级的技术力量，进行有效降水量、典型塘堰用水量等观测。目前作物观测时间较短，涉及的作物种类、田块数量较少。建议尽早开展测算工作，使监测数据能覆盖作物不同生长期，提高监测数据的全面性、代表性。

（2）进一步加大和稳定灌区改造项目资金投入。加快灌区续建配套和现代化改造，进一步开展高效节水灌溉建设。农田灌溉水有效利用系数监测工作的数据观测与记录非常重要，由于测算工作涉及面广、任务复杂繁重、参与人员较多，容易产生较多误差。

（3）进一步普及自动化观测设备。系数测算分析工作中样点灌区既需要配备高精度的观测与计量设备，还需要投入一定的人力、物力进行长期观测和记录，进行多年综合分析，减少误差[4]。

（4）进一步强化政策引导，促进灌区节水意识。建议进一步在灌区推行农业水价综合改革，严格实行供用水管理制度，加强节水技术的宣传推广，增强灌区用水户的节水、惜水意识，积极鼓励用水户加强对末级渠系的维护管理，提高用水效率，让节水的优点和好处深入人心，成为老百姓的潜意识和自觉行为。

（5）在荆江灌区等样点灌区安装了54 套田间自动化测量系统（图2），可通过关注微信公众号“农田灌溉水有效利用系数测算研究”查询降雨量、水位、水泵抽水量等长系列实时数据。建设并推广应用“荆州市水有效系数监控平台”APP，可以实时采集和查看气象数据、降雨量、水位及水泵抽水量。进一步做好设备及数据的维护工作，保障数据的可靠性。同时，为确保测算分析工作顺利推进，建议积极采取多种措施，开拓经费渠道，确保每年测算分析经费及时足额到位。不断完善测算工作条件，在经费允许范围内购置精度较高的流速仪、流量计及其他必需的工具设备。

图2 田间自动化测量系统

4 结语

综上所述，在相关部门的支持下，2021 年荆州市灌溉水有效利用系数测算分析工作顺利展开，在收集、测算区域内大型、中型与小型灌区的年净灌溉水量、年毛灌溉水量的基础上，计算出区域农田灌溉水有效利用系数，所得到的结果表明，大型灌区农田灌溉水有效利用系数为0.5237，中型灌区农田灌溉水有效利用系数为0.5292，小型灌区农田灌溉水有效利用系数为0.5337，全市农田灌溉水有效利用系数为0.526。