南疆某灌区灌溉水有效利用系数测算及合理性分析

王 君

(新疆水利水电科学研究院，新疆 乌鲁木齐 830000)

1 灌区基本情况

新疆某灌区位于南疆的巴音郭楞蒙古自治州(以下简称巴州)，地处开都河流域平原区，是巴州最大、最古老的灌区和最主要的农业生产基地。由于天山支脉阿克塔格山的分隔，南疆某灌区分为上、下游两部分：其中，南疆某灌区上游位于焉耆盆地内，行政单位有和静县、焉耆县、博湖县、和硕县部分区域以及州直乌拉斯台农场、清水河农场和兵团农二师的二十一团等。下游位于孔雀河平原区，行政区单位有库尔勒市、尉犁县等。南疆某灌区为井渠结合灌区，主要灌溉水源为开都河地表水和区域地下水。灌区包含和硕县苏哈特乡、新塔热乡、特吾里克镇、清水河农场，现状年灌溉面积1.03万hm2。

本文针对南疆某灌区灌溉水有效利用系数测算开展采集、测算与分析工作，并探讨其合理性，以期为灌区绿色健康发展提供建议[1-3]。

2 灌溉水有效利用系数测算

2.1 典型田块选取及分布

南疆某灌区确定的主要作物为玉米、冬小麦和辣椒，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》4.1节关于典型田块选择的原则，南疆某灌区可分为上、中、下三个片区，本次共选择典型田块11块，典型田块的分布情况如表1所示。

表1 南疆某灌区典型田块主要作物信息统计情况

2.2 净灌溉用水量确定

南疆某灌区亩均净灌溉用水量的量测，采用直接量测和调查分析两种方法[4]。

2.2.1 直接量测法

(1)土壤容重测试。 在典型田块实施灌溉监测之前，对所有典型田块进行土壤容重的测试。分别取0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm不同深度土样土壤容重进行测试，采用环刀法测定。

(2)作物净灌溉水量测定。 南疆某灌区作物类型全部为旱作物，对于旱作物、林果类及饲草料地，采用土壤含水率测定法测定田间净灌水量。分别观测典型田块各次灌水前、后计划湿润深度土壤含水率，分析计算土壤计划湿润层土壤水储蓄变化量作为一次灌水灌溉净水量。年度各次灌水计划湿润层深度土壤水储蓄量作为典型田块净灌溉水量[5]。

野外取样在灌溉前后完成，并进行室内烘干测试和计算。分别在播种之后灌溉期内每次灌水前后取样。每次灌水前1 d即24 h内实施取样，在灌水后及时取样，并做好数据记录台账。在每个典型田块对角线或中线上1/3、2/3位置分别进行取土采样，在一个生育期内取土孔要求在1 m2范围内。采样点数量为4处，分布示意图见图1。对于冬小麦、玉米、辣椒作物，取样深度要求为40～60 cm，按照距地表0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、分层取样。滴灌粮食作物湿润层深度一般为60 cm，滴灌玉米的湿润比取0.7，滴灌冬小麦的湿润比取1。

图1 典型田块采样点图示

2.2.2 调查分析法

对无法开展净灌溉用水量实测工作的作物，和开展此项工作之前已灌溉的作物可采用调查分析的方法获取资料。通过对典型田块进行实地调查，获取当年实际灌水参数，以此来分析田块年亩均灌溉用水量。

2.2.3 典型田块亩均净灌溉用水量的确定

按照《技术指导细则》的要求，2021年灌区共选择了11个典型田块，其中冬小麦2个、玉米4个、辣椒5个。由于此项工作开展较晚，对玉米4个典型田块及辣椒5个典型田块其中三次灌水采用直接量测法，获取了亩均净灌溉用水量，其他未能开展实测工作的几次灌水，采用调查分析的方法获取其亩均净灌溉用水量。最后确定作物玉米及辣椒在各区域(典型田块、各分区、灌区)内的年亩均净灌溉用水量。灌区主要作物亩均净灌溉用水量各主要作物净灌溉用水量统计见表2。

表2 南疆某灌区主要作物均净灌溉用水量计算

2.3 年毛灌溉用水总量统计

根据灌区年毛灌溉用水总量，如式(1)：

(1)

式中：W毛为年毛灌溉用水总量，m3；W毛i为第i个水源取水量，m3；n为水源数量，个。

经计算并统计，南疆某灌区2021年灌区毛灌溉用水量总量为7637.63万m3，其中：中游片区占总量近50%，为3551.25万m3。

2.4 年净灌溉用水总量测算

2021年南疆某灌区主要作物为玉米、小麦，辣椒其他作物有甜菜、番茄和苜蓿等，根据灌区各分区种植作物的灌溉面积和亩均净灌溉用水量，计算出2021年净灌溉用水总量。灌区年净灌溉用水总量测算结果详见表3。

表3 灌区2021年灌溉水有效利用系数及灌溉量统计

2.5 灌溉水有效利用系数计算

按照首尾测算分析法，计算灌区灌溉水有效利用系数，如式(2):

(2)

式中：η为灌溉水有效利用系数；W净为净灌溉用水总量，m3；W毛为毛灌溉用水总量，m3。

3 测算成果合理性分析

灌区灌溉水有效利用系数测算成果的合理性，取决于灌区用于农田灌溉的净灌溉用水量和毛灌溉用水量的准确程度。其中，获取准确的净灌溉用水量，其过程影响因素较多，主要与灌区种植结构的准确统计、主要作物亩均净灌溉用水量、作物的面积密切相关，毛灌溉用水量的准确获得与灌区内量测水设施配套的完善程度、人为因素等有关。下面重点就影响灌区灌溉水有效利用系数的两个因素进行分析[6]。

3.1 毛灌溉用水量合理性分析

2021年南疆某灌区毛灌溉用水量为7637.63万m3。该数据主要通过实测记录、查询台账及动力费折算等方法获取，基本上减少了人为因素的影响，该数据具有很大的可靠性与合理性。

3.2 净灌溉用水量合理性分析

2021年，南疆某灌区在统计作物种植结构的基础上，对主要作物(播种面积占总播种面积10%以上的作物)辣椒、玉米和冬小麦分别分片区选取了2～3个典型田块，共计11个典型田块。在采用直接量测法和调查分析法相结合的情况下，对两种主要作物亩均净灌溉用水量进行了详细的实测分析，并在参考气象资料的条件下，最终确定了两种主要作物在不同分区范围内年亩均净灌溉用水量。其他非主要种植作物的综合亩均净灌溉用水量，是在结合《农业灌溉用水定额》(DB65/T 3611—2014)中“塔里木盆地周边山间河谷及盆地区”75%灌溉保证率下相关作物的用水定额，最终计算出灌区年净灌溉用水量为4970.36万m3。

综上所述，影响南疆某灌区灌溉水有效利用系数值的两个最重要的因素即净灌溉用水量和毛灌溉用水量来源可靠、合理，各项指标均符合《技术指导细则》的要求，采用了首尾测算分析法对灌区水利用系数进行测算，确保了2021年灌区灌溉水有效利用系数测算成果的合理性。

4 结 语

(1)南疆某灌区总灌溉面积为10 306.77 hm2，灌溉形式为滴灌。2021年主要作物为玉米、辣椒和冬小麦，灌区种植作物集中度较高，经分析，选取辣椒、玉米和冬小麦作为灌区的主要作物。

(2)灌区2021年毛灌溉水量为7637.63万m3。经测算，综合净灌溉定额4822.4 m3/hm2，综合毛灌溉定额7410.0 m3/hm2，年净灌溉用水量为4970.36万m3，2021年该灌区灌溉水有效利用系数为0.6508。