内蒙古河套灌区秋浇变化规律调查研究

贾 飚，张 炜，夏玉红，梅锐锋，叶合欣，3，尚海灵，林 俐

(1.内蒙古自治区水利科学研究院，呼和浩特 010052；2.巴彦淖尔市水利科学研究所，内蒙古 巴彦淖尔 015000；3.广东省水利水电技术中心，广州 510635；4.达拉特旗财政局采购中心，内蒙古 鄂尔多斯 014300)

内蒙古河套灌区位于我国干旱、半干旱气候区，土体含有程度不同的盐分，属于季节性冻土区[1]，即从每年11月中下旬开始封冻，经过速冻、稳冻、消融3个阶段，于翌年4月下旬、5月初融通，历时近170 d左右，冻土层厚约90～110 cm，土壤冻结期长达半年之久。土壤从开始冻结到解冻基本结束，气候干早，多风少雨，蒸发强烈，土壤水分大量散失，盐分向表土积累，此时正是春播作物苗期(主要是小麦)生长的关键时刻，如果土壤墒情不足无法适时播种，也无法保证作物对水分的需求，且土壤积盐更不利于发芽出苗，因此必须在前一年秋收后进行储水灌溉，俗称秋浇[1]。秋浇是河套灌区传统的秋后淋盐、春季保墒的一种特殊的灌水制度[2-3]，是河套灌区通过多年来实践经验总结出来的，秋浇不仅起到储墒、淋盐压碱，还能起到松土作用。河套灌区农业种植主要依赖引黄灌溉，与其他自然条件相似地区相比较，河套灌区秋浇规模最大，这既与黄河水文特征有关，也与消减河套地区土壤盐碱化对农业种植影响密切相关[4-5]。近些年来河套灌区引黄水量在4.3×109～4.8×109m3[6]，在最近的流域用水安排中，河套灌区用水总量要控制在4.0×109m3以内[7]。国内外学者对河套灌区灌溉入渗对地下水的补给规律[8]、河套灌区区域节水潜力[9-11]开展了相应研究，但在这样的控制标准下，如何发挥好秋浇作用，维持河套灌区粮食安全[12]，摸清河套灌区近20 a来秋浇时间、水量、面积变化等规律成为调整灌域内种植结构、推广节水灌溉规模的主要依据。

1 河套灌区各灌域历年秋浇时间变化规律

近20 a来，位于河套灌区下游的乌拉特灌域、义长灌域每年的秋浇灌溉开始时间相近，由最初的9月上旬到近年的9月中旬甚至下旬；位于河套灌区上中游的解放闸灌域和永济灌域的秋浇灌溉时间晚于乌拉特灌域、义长灌域，基本上在9月中下旬。从2006年开始，除乌兰布和灌域外，其他各灌域秋浇开始时间基本相近。4个灌域的秋浇持续时间基本在1～2个月，秋浇结束时间基本都在11月中下旬。秋浇灌溉时间的整体推后与灌区气候变暖、作物种植结构调整和地下水位的变化有很大关系，土壤冻融期缩短，早秋浇不能完全满足次年作物播种时所需的水分条件，秋浇开始时间随之后推，秋浇结束时间也相应地推后。上游的乌兰布和灌域秋浇开始时间最晚，集中在10月上旬；乌兰布和灌域秋浇时间从10月上旬持续到11月上中旬，这是由于乌兰布和灌域土壤质地偏沙质，提前秋浇难以保墒，通过晚秋浇模式，能回补地下水，维护生态环境安全。因此，灌区的秋浇灌溉时间与早些年对比发生了较大的变化，开始时间和结束时间整体后推了15～20 d(见表1所示)。

表1 河套灌区不同灌域秋浇灌水时间统计

2 河套灌区各灌域历年秋浇水量、面积变化规律

1998—2018年河套灌区的秋浇用水量呈波动式变化趋势，乌兰布和灌域秋浇用水量从2009年的2.12亿m3下降到2018年的0.84亿m3，减少了60.4%；解放闸灌域秋浇用水量从1998年的5.26亿m3减少到2018年的2.46亿m3，减少53.2%；永济灌域秋浇用水量从2009年的3.13亿m3减少到2018年的2亿m3，减少36.1%；义长灌域秋浇用水量从1998年的7.13亿m3减小到2018年的3.26亿m3，减小了54.3%；乌拉特灌域秋浇用水量从1998年的2.53亿m3减少到2018年的1.19万m3，减少了53%。秋浇水量波动幅度较大的原因是由于灌溉面积、种植结构以及降水量变化综合作用所致(如图1所示)。

a 2009—2018年乌兰布和灌域秋浇用水量变化规律

河套灌区秋浇灌溉面积波动变化较小，秋浇灌溉面积在2000年达到最大值806万亩，2010年以后整体上呈逐年减少趋势，至2017年时秋浇面积仅为592.6万亩(各灌域秋浇面积变化规律如图2所示)。

a 2009—2018年乌兰布和灌域秋浇面积变化规律

乌兰布和灌域秋浇灌溉面积、秋浇用水量变化情况。乌兰布和灌域2009—2018年秋浇面积整体呈减少趋势，由2009年的65.92万亩减小到2018年的39.87万亩，秋浇面积减小近40%。秋浇预留干地面积整体呈增加趋势，由2009年的14.33万亩增加到2018年的37.29万亩，预留干地面积增加了1.60倍。乌兰布和灌域2009—2018年秋浇用水量整体上呈下降趋势，由2009年的21 238.50万m3下降到了2018年的8 441.63万m3，秋浇用水量减小了60%。

解放闸灌域秋浇灌溉面积、秋浇用水量变化情况。1998年以来的20 a间，解放闸灌域秋浇面积整体上呈线性减少的趋势，秋浇用水量占全年的引水量比例在34%～44%之间。1998年以来秋浇用水量整体呈略微减少趋势。秋浇用水量年际间呈驼峰式变化，即在1998—1999年和2009—2012年间，秋浇灌溉总用水量均大于50 000万m3；在2000—2008年和2013—2017年之间，秋浇灌溉总用水量均小于50 000万m3。

永济灌域秋浇灌溉面积、秋浇用水量变化情况。永济灌域的秋浇灌溉面积整体呈减少趋势，由2009年的175万亩减小到2017年的131万亩，减小了25%，其中在2014年降至最低，为119万亩。秋浇用水量在2014年以前变化较缓，2014年降至最低后，随面积变化趋势而呈现先增加后减少的趋势。

义长灌域秋浇灌溉面积、秋浇用水量变化情况。自1998年以来，义长灌域的秋浇灌溉面积整体呈减少趋势，1998—2012年秋浇面积均在200万亩以上，从2013年开始秋浇面积下降到了200万亩以下。每年的秋浇用水量占全年的引水量比例在30%～48%之间，整体上呈先增加后减少的变化趋势，最多年份为2009年，最少年份2015年。

乌拉特灌域秋浇灌溉面积、秋浇用水量变化情况。乌拉特灌域自1998年以来，秋浇面积整体呈减少趋势，1998年秋浇面积最大，2017年秋浇面积最小，由1998年的112万亩减小到2017年的64万亩，减小了42.8%(48万亩)。秋浇灌溉用水量为15 638万～25 309万m3，秋浇用水量随着灌溉面积的变化而变化，但是减小幅度小于灌溉面积的减小幅度。

3 秋浇对地下水埋深的影响

作为植物生长的根基，地下水在大型种植区扮演着及其重要的角色[13]。通过对河套灌区内的225个观测井(其中乌兰布和灌域18个，解放闸灌域57个，永济灌域45个，义长灌域75个，乌拉特灌域30个)近20 a的数据进行统计，可以得到各个灌域秋浇前后历年地下水埋深的年内及年际间变化，不同灌域历年平均地下水位变化曲线(见图3)。

a 各灌域历年平均地下水埋深变化

秋浇期间地下水位年内和年际间的变化主要受黄河来水量、秋浇灌溉水量及降雨量的影响，降雨量、来水量及秋浇灌溉水量不同，每年秋浇期的地下水位变化也不同；秋浇灌溉面积越小，秋浇期的地下水位变化也越小，秋浇对地下水的回补作用越小，地下水埋深变化越不明显。如果秋浇灌溉面积一直减小下去，地下水位也将随之下降，作物播种时的墒情和生育期对地下水的利用保证率也将下降，春(夏)灌和生育期阶段灌水量将会相应增加。

从图3可以看出，乌兰布和灌域从9月中旬秋浇开始到11月秋浇结束，地下水埋深变化显著，相比秋浇前，秋浇结束后地下水位大幅升高，埋深明显减小，20 a间，地下水埋深由秋浇前的1.7～2.4 m减小到0.8～1.5 m，变幅在0.7～1.5 m之间，每年秋浇后的地下水埋深达到全年最小值，第2年3月的地下水埋深在2～2.6 m，4月的地下水埋深在1.8～2.3 m。

解放闸灌域2007年之前的地下水埋深比2007年之后的地下水埋深小，近年的地下水位下降明显。20 a间，从9月秋浇开始到11月秋浇结束，地下水位升高明显，20 a来，11月地下水埋深在0.7～2 m之间，对比9月的1.7～3 m，地下水埋深增加值在0.7～1.4 m之间，第2年3月的地下水埋深在2～2.7 m之间，4月的地下水埋深在1.8～2.6 m之间。

永济灌域从9月秋浇开始到11月秋浇结束，地下水位变化不如其他4个灌域明显。20 a间，9月的地下水埋深在1.8～3 m之间，11月地下水埋深在1.5～2.5 m之间，埋深增加值在0.4～1 m之间，第2年3月的地下水埋深在2.6～3.3 m之间，4月的地下水埋深在2.3～3 m之间，地下水埋深较大。

义长灌域2007年之前的地下水埋深比2007年之后的地下水埋深小，尤其是近年的地下水位下降明显，埋深较大。20 a间，从9月秋浇开始到11月秋浇结束，地下水位变化较明显，9月地下水埋深在2.1～3.9 m之间，11月地下水埋深在0.9～3 m之间，埋深增加值在0.8～1.4 m之间，第2年3月的地下水埋深在2.3～3.6 m之间，4月的地下水埋深在2～3.2 m之间，地下水埋深较大。

乌拉特灌域从9月秋浇开始到11月秋浇结束。20 a间，9月地下水埋深在1.3～2.8 m之间，11月地下水埋深在0.8～2 m之间，埋深增加值在0.5～1.1 m之间，第2年3月的地下水埋深在1.7～2.7 m之间，4月的地下水埋深在1.5～2.5 m之间。

所以，各灌域历年地下水埋深年内变化趋势一致，呈两峰两谷的双驼峰变化趋势，1—3月的土壤冻结期地下水位最低，地下水埋深最大，8—9月的地下水埋深也较大，这是埋深的两个低谷期；4月随着冻土消融和进入夏灌期，地下水位开始升高，地下水埋深减小，出现地下水位小高峰。夏灌期结束后，地下水位又开始下降，埋深增大，9月中旬开始秋浇后，地下水位又开始升高，埋深减小，到11月秋浇结束后，地下水位随着灌溉水的入渗明显升高，地下水位上升到年内最大峰值，地下水埋深达到年内最小值，随后地下水位开始回落进入封冻期，地下水埋深也随之增大。

4 结语

综上所述，随着黄河水资源日益紧缺、节水工程田间整治配套项目实施、作物种植结构、作物品种、地下水位、气候等情况的变化，秋浇时间、秋浇水量、秋浇模式也在随之发生着变化。秋浇灌溉时间与早些年对比发生了较大的变化，开始时间和结束时间整体后推了15～20 d。灌区内各灌域秋浇灌溉整体呈减少趋势，秋浇用水量呈波动式变化趋势。地下水埋深呈两峰两谷的双驼峰变化趋势。