淺談灌溉工程節(jié)水潛力計算方法

【摘要】通過農業(yè)節(jié)水潛力分析，為指導農業(yè)灌溉、優(yōu)化水資源配置，解決生產生活進而解決生態(tài)環(huán)境用水提供決策。

【關鍵詞】灌溉工程；節(jié)水潛力計算；方法分析

2l世紀是世界人類社會空前發(fā)展的時代，也是全球水資源供求矛盾空前尖銳的時代。我國是灌溉水資源短缺的國家，尤其是北方地區(qū)，灌溉水源不足已經成為制約農業(yè)發(fā)展的最重要的因素，因此，節(jié)水農業(yè)是未來農業(yè)發(fā)展的必然選擇。業(yè)灌溉占我省水資源總量的74%，農業(yè)節(jié)水是節(jié)水工作中的重要內容，因此，有必要首先對資源型缺水的我省各地區(qū)的節(jié)水灌溉問題進行深入探索，從水資源的角度研究出反映實際的灌溉措施節(jié)水指標體系來考核節(jié)水效果，及對不同區(qū)域進行節(jié)水潛力的評估方法，用綜合、系統(tǒng)、經濟的觀點來思考問題。研究對策，通過農業(yè)節(jié)水潛力分析提出在不同水平年近、中、遠期的實際節(jié)水量，為指導農業(yè)灌溉、優(yōu)化水資源配置，解決生產生活進而解決生態(tài)環(huán)境用水提供決策。

1、節(jié)水灌溉技術措施的水資源平衡分析

在農業(yè)措施一致的條件下，節(jié)水灌溉技術措施的節(jié)水效果分析應考慮節(jié)水措施前（即對照狀態(tài)）渠系或田間滲漏量中可重復利用水量的問題，灌溉措施所節(jié)水量為與對照狀態(tài)相比所減少的土面無效蒸發(fā)量、渠道水面及其濕潤帶蒸發(fā)量，以及流入其他區(qū)域無法利用排出水量等不可回用部分的水量。

實際工作中主要選擇地表水灌溉、地下水灌溉兩類灌溉形式，分別建立水平衡模型。其中，地表水灌溉形式又可分為渠系輸水平衡模型、井渠雙灌（或稱地下水、地上水聯(lián)合運用）模型、田間灌溉水平衡模型。田間灌溉水平衡模型又可進一步分為畦灌及噴灌水平衡模型；地下水灌溉模型可分為渠道或管道輸水平衡模型及畦灌、噴微灌水平衡模型，見圖1。

2、水資源利用系數(shù)公式推導

3、計算參數(shù)的確定

我省地下水一直處于嚴重超采狀態(tài)，隨著水位埋深不斷加大，地下水的賦存運移規(guī)律發(fā)生了變化，與水資源有關的一些參數(shù)必然發(fā)生相應的變化。計算參數(shù)主要為：大埋深灌溉入滲補給系數(shù)、渠系輸水節(jié)水前后扣除蒸發(fā)損失水量系數(shù)、潛水蒸發(fā)系數(shù)、土面蒸發(fā)占作物總蒸發(fā)量的比例等。

3.1大埋深灌溉入滲補給系數(shù)的確定 （1）地下水位深埋時降雨（灌溉）入滲補給 淺埋時地下水和上部土壤存在水分的雙向交換；深埋時，地下水只承受上部土壤水分的入滲補給，水分總是由上而下遷移的，地下水常年承受入滲補給。分析了地下水深埋條件下入滲補給和土壤水疏干的特征。（2）渠灌田間入滲系數(shù)和井灌回歸系數(shù) 在灌溉過程中用于渠道周邊下滲，有一部分會下滲補給地下水，當灌水到達田面后，因農田表土疏松且包氣帶土壤的滲透性較強，將有較多的水量入滲補給地下水。灌溉入滲補給系數(shù)層為灌溉入滲補給地下水的水量與灌溉水量的比值。渠灌田間入滲補給系數(shù)為渠灌區(qū)斗渠（包括斗渠）以下田間渠灌入滲補給量與斗渠引水量比值；而井灌回歸系數(shù)β是指田間灌溉水入滲補給地下水的水量與灌溉水深的比值。β值可通過灌溉入滲試驗或動態(tài)資料分析確定。

3.2渠系輸水節(jié)水前后扣除蒸發(fā)損失水量系數(shù)的確定 渠系水蒸騰蒸發(fā)損失量（包括全部渠系面積的蒸騰蒸發(fā)量和渠系側滲影響帶面積的附加蒸騰蒸發(fā)損失量），約占渠系輸水過程總損失的l0%一15%（該百分比以下簡稱“渠系水蒸發(fā)損失系數(shù)”代表渠系輸水時蒸發(fā)損失除以渠系滲漏損失的系數(shù)），約占小麥播種面積上總蒸騰蒸發(fā)量的6%一10%（包括田間與渠系）。渠系防滲后，渠系水蒸騰蒸發(fā)損失量一般只占防滲以前渠系輸水過程中總損失量的3%一4%，約占節(jié)水前小麥播種面積上總蒸騰蒸發(fā)量的2%一3%。由此可見，對于土渠輸水的大型灌溉區(qū)在小麥全生育期，由渠系節(jié)水所能夠減少的無效蒸騰蒸發(fā)量一般只占節(jié)水前農田蒸騰蒸發(fā)總量的4%一7%。同樣可以得出，對于土渠輸水的井灌區(qū)在小麥全生育期，由土渠輸水改為管道化輸水所能夠減少的無效蒸騰蒸發(fā)量一般只占節(jié)水前農田蒸騰蒸發(fā)總量的3%左右?？偟膩碚f，渠系節(jié)水所能夠減少的無效蒸騰蒸發(fā)量及其所占節(jié)水前農田蒸騰蒸發(fā)總量的比例，一般都將隨著各地區(qū)氣候、渠系狀況、灌溉狀況的變化而變化，降水量越小，灌溉量越大，現(xiàn)狀渠系水利用系數(shù)越低，所占比例越大，反之則越小。

3.3土面蒸發(fā)占作物總蒸發(fā)量的比例 土面蒸發(fā)量是農田水量平衡計算中的重要因素。從總的觀測結果分析可以看出，小麥全生育期內土面蒸發(fā)約占總騰發(fā)量在四月至六月，土面蒸發(fā)僅占總騰發(fā)量的8%左右。

3.4噴灌水量損失 自噴灌問世以來，噴灌水利用系數(shù)就一直受到關注，并對其進行了較深入的研究，這些研究包括室內測試、田間測試和數(shù)學模擬等。由于不同研究采用的測試方法及其精度之間的差別，得出的蒸發(fā)漂移損失值的變化范圍很大。噴灌過程中，水滴在空中飛行受到大氣的阻力和空氣加熱，一部分水由于蒸發(fā)而進入周圍的大氣中。當噴灌水分在風的攜帶下漂移出設計的噴灌區(qū)域后，不能為作物所利用，為飄移損失。噴灌水滴蒸發(fā)和漂移同時發(fā)生，在測量時一般把兩者統(tǒng)一考慮。噴灌時的水量損失一般小于25%，在日照較強，溫度高而濕度小的情況下，噴灌飄移損失可達42%。

4、基于水資源觀點的節(jié)水措施實際節(jié)水量

通常我們在計算采取節(jié)水措施前后的節(jié)水量時，只是把節(jié)水前灌溉定額減去節(jié)水后的灌溉定額再乘以節(jié)水灌溉面積，就可得出所節(jié)出的水量了。但在考慮滲漏水重復利用后的基本水資源觀點的節(jié)水量時，就要扣除灌溉入滲可利用的這部分水資源量。因此，在多年平均情況下，假設節(jié)水前后降雨入滲補給及側向補給相同，流入流出水量可忽略不計，某灌區(qū)在實施節(jié)水前后的實際節(jié)水量應等于其節(jié)水前后的消除灌溉入滲補給量（即總回歸量），可利用因素后的灌溉水量之差，即引入灌溉水資源利用系數(shù)代替原來的渠系水利用系數(shù)、田間水利用系數(shù)，從而較客觀地評價節(jié)水灌溉的可節(jié)水量（如考慮節(jié)水前后增產因素則應加上農作物增產部分所增加的凈耗水量）。

參考文獻

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