淮安市灌溉水利用系數(shù)推求分析及調(diào)控增效措施研究

李明武 孫 克

（江蘇省水文水資源勘測局淮安分局，江蘇淮安 223005）

我國是一個水資源相對貧乏的國家，人均水資源占有量僅為2100 m3，不足世界人均占有量的1/4。同時，我國又是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)是用水大戶，占全國總用水量的70.4%［1］。面對水資源日益緊張的嚴峻形勢，如何利用好有限的灌溉水資源，開展農(nóng)業(yè)高效用水研究，提高灌溉水利用系數(shù)，已經(jīng)成為現(xiàn)代灌溉農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的焦點。筆者通過典型樣點灌區(qū)推求淮安市灌溉水利用系數(shù)，分析本區(qū)灌溉水利用系數(shù)的影響因素，并提出針對本區(qū)的調(diào)控性增效措施，以期為本區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率和水資源總量控制管理提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域概況

1.1 基本情況

淮安市地處我國南北分界線，屬中緯度北亞熱帶向暖溫帶過渡地帶，年平均降水量970.3 mm，年平均蒸發(fā)量971.5 mm，年日照時數(shù)2244 h，年平均氣溫14.5℃，無霜期214 d。本區(qū)土壤類型主要為水稻土和潮土兩類，最大凍土深度23 cm，PH 值為7～8，是水稻、小麥、玉米等糧食作物和大豆、油菜、棉花、蘋果等經(jīng)濟作物的良好種植區(qū)。

1.2 灌區(qū)概況

淮安市耕地類型主要包括：水田、早地、望天田、水澆地和菜地，總面積達9000 hm2。其中，有效灌溉面積7000 hm2，超過總面積的77.8%。據(jù)統(tǒng)計，本區(qū)現(xiàn)有規(guī)模以上灌區(qū)22個，其中，中型灌區(qū)5 個，大型灌區(qū)17個。各縣（區(qū)）灌區(qū)詳見表1。

表1 淮安市大中型灌區(qū)分布情況

2 淮安市灌溉水利用系數(shù)測算分析

2.1 基本原理

灌溉水利用系數(shù)采用點與面相結(jié)合、調(diào)查統(tǒng)計與觀測分析相結(jié)合、微觀研究與宏觀分析評價相結(jié)合的方法進行測算分析。具體步驟如下：

（1）選取代表不同規(guī)模和類型灌區(qū)的典型樣點灌區(qū)。

（2）搜集整理相關(guān)資料，展開田間觀測，采用首尾測算分析法［2］計算各典型樣點灌區(qū)的灌溉水利用系數(shù)。

（3）以典型樣點灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)為基礎，根據(jù)不同規(guī)模灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)影響因素和分類灌區(qū)灌溉用水情況，利用式（1）推算全縣（區(qū)）的灌溉水利用系數(shù)平均值。

式中：

ηwi—第i 個典型樣點灌區(qū)的灌溉水利用系數(shù)，%；

Wai—第i 個灌區(qū)毛灌溉用水量，m3；

m—全縣（區(qū)）灌區(qū)總個數(shù)。

（4）根據(jù)縣（區(qū)）不同規(guī)模與類型灌區(qū)的年毛灌溉用水量和灌溉水利用系數(shù)平均值，通過式（2）加權(quán)平均，即可推求出淮安市灌溉水利用系數(shù)。

式中：

ηw—全市的灌溉水利用系數(shù)，%；

ηwn—第n 個縣（區(qū)）灌溉水利用系數(shù)，%；

Wan—第n 個縣（區(qū)）毛灌溉用水量，m3。

2.2 典型樣點灌區(qū)

根據(jù)淮安市實際情況，在對各縣（區(qū)）灌區(qū)進行現(xiàn)場查勘并進行代表性比較后，確定典型樣點灌區(qū)25 個，田間觀測點70 個。各縣（區(qū)）典型樣點灌區(qū)見表2。

表2 淮安市各縣（區(qū)）典型樣點灌區(qū)分布表

2.3 結(jié)果與分析

2.3.1 典型樣點灌區(qū)IWUE 空間分布

圖1 為淮安市各縣（區(qū)）所選典型樣點灌區(qū)的IWUE 分布情況。由圖1可以看出，清浦區(qū)各典型樣點灌區(qū)IWUE 為0.6 左右，處于較高水平；盱眙縣次之，約為0.58；淮安區(qū)、洪澤區(qū)兩地典型樣點灌區(qū)IWUE 均較低，在0.56 左右。另外，清浦區(qū)、洪澤縣、金湖縣和盱眙縣典型樣點灌區(qū)IWUE空間分布較為均勻，上下浮動0.01 左右，說明灌區(qū)的灌溉工程質(zhì)量、灌溉技術(shù)和灌溉用水管理等因素在各自灌區(qū)范圍內(nèi)的水平相當，這對今后節(jié)水灌區(qū)改造，提高全縣（區(qū)）整體灌溉用水效率十分有利；而漣水縣、淮安區(qū)、淮陰區(qū)的典型樣點灌區(qū)IWUE 浮動較大，上下浮動近0.03，說明這些灌區(qū)的工程條件、灌溉技術(shù)水平及管理模式參差不齊，這對今后灌區(qū)的續(xù)建配套與節(jié)水改造工程十分不利。

由圖1 還可以看出，同一地區(qū)提水灌區(qū)的IWUE 均處于較高水平，以淮陰區(qū)為例，提水灌區(qū)的IWUE 比自流灌區(qū)高0.03?？梢姡嗤瑮l件下，水源工程類型和質(zhì)量對灌區(qū)的IWUE具有較大影響，是在灌區(qū)節(jié)水改建與管理中必須注意的問題。

2.3.2 灌區(qū)IWUE 與灌溉面積的關(guān)系

圖2 為各典型樣點灌區(qū)IWUE 與其灌溉面積的關(guān)系。由圖2可見，灌區(qū)IWUE 與其灌溉面積成指數(shù)函數(shù)關(guān)系（y=0.5936e-0.0023x，R2=0.7404）。說明灌區(qū)規(guī)模（各級渠道的數(shù)量、長度以及渠道的輸水流量）對IWUE 有著直接的影響。一般地，灌區(qū)規(guī)模越大，各級渠道的數(shù)量和長度必然增多，渠系輸水水面加大，導致在輸配水過程中滲漏損失增大，其IWUE 就越低，反之IWUE 就越高。這對大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程的開展、灌區(qū)農(nóng)業(yè)節(jié)水分區(qū)與模式的建立具有重要意義。

2.3.3 淮安市及各縣（區(qū)）IWUE 現(xiàn)狀分析

圖1 各縣（區(qū)）典型樣點灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)分布情況

表3 為淮安市各縣（區(qū)）的IWUE。由表3可見，清浦區(qū)IWUE 最高，達0.599，較淮安市平均值0.572 高4.7%；盱眙縣次之，IWUE 也達0.582，較平均值高1.7%；淮安區(qū)、洪澤縣IWUE 均處于較低水平，分別為0.558、0.559，與淮安市平均值相比，分別低2.4%、2.3%；漣水縣、淮陰區(qū)、金湖縣IWUE 較淮安市平均水平變幅不大。同時，清浦區(qū)IWUE 與漣水縣、淮安區(qū)、洪澤縣和金湖縣四地IWUE 的差異達極顯著水平（P＜0.01）；清浦區(qū)、盱眙縣兩地的IWUE 與淮安區(qū)、洪澤縣兩地IWUE 的差異達顯著水平（P＜0.05）?？梢姡窗矃^(qū)、洪澤縣是提高淮安市IWUE 水平的關(guān)鍵地區(qū)；漣水縣、金湖縣兩地IWUE 的提高具有較大意義。

3 討論

圖2 各典型樣點灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)與灌溉面積關(guān)系

表3 淮安市各縣（區(qū)）灌溉水利用系數(shù)表

IWUE 是灌溉工程規(guī)劃設計中一個重要指標，其值等于渠系水利用系數(shù)乘以田間水利用系數(shù)，特指一個灌區(qū)到達田間之水量與灌溉供水總量的比值［3］。ICID［4］指出，IWUE可以分解為輸水效率、配水效率和田間灌水效率三個部分來研究。沈榮開［5］等研究表明，灌區(qū)干、支、斗、農(nóng)渠道全部襯砌防滲處理后，IWUE可由0.35提高到0.60；梁春玲［6］等指出，低壓輸水在北方旱作區(qū)和南方水田區(qū)對提高IWUE 均有重要意義；王會肖［7］等研究表明，高精確度量水設備能夠?qū)崿F(xiàn)實時動態(tài)配水技術(shù)，有效降低配水工程的水量損失，同時能夠加強灌區(qū)的用水管理水平；除自然條件、灌溉工程狀況、管理水平外，影響IWUE 的因素還有灌區(qū)的類型和規(guī)模及灌水技術(shù)。本研究表明，提水灌區(qū)IWUE 比自流灌區(qū)高；灌區(qū)IWUE 與其規(guī)模成負相關(guān)關(guān)系，這對今后大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程具有重要意義。

灌水技術(shù)方面，如何提高田間水的有效利用率是提高灌區(qū)IWUE 的關(guān)鍵。通過研究不同生境條件下作物的耗水規(guī)律，制定適宜性精準灌溉制度，利用現(xiàn)有的節(jié)水灌溉技術(shù)和設施來實現(xiàn)對田間水資源的有效調(diào)控，是提高IWUE 的根本途徑，這還有待于進一步實踐和研究。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

（1）漣水縣、淮安區(qū)、淮陰區(qū)的IWUE 空間分布不均勻，區(qū)域內(nèi)灌溉工程狀況、管理水平等存在較大差異，是灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程需要重點優(yōu)化的區(qū)域。

（2）相同條件下，提水灌區(qū)的IWUE高于自流灌區(qū)，在灌區(qū)節(jié)水改建與管理中必須考慮水源工程的類型續(xù)建配套設施，以使灌區(qū)IWUE 達到最佳水平。

（3）淮安市各縣（區(qū)）灌區(qū)的IWUE與其灌溉面積成指數(shù)函數(shù)關(guān)系，IWUE 與灌區(qū)規(guī)模成負相關(guān)關(guān)系。

（4）淮安區(qū)、洪澤縣兩地是提高淮安市IWUE 水平的關(guān)鍵地區(qū)，同時，漣水縣、金湖縣兩地的IWUE 水平也應該引起足夠的重視。

4.2 建議

針對目前淮安市IWUE 水平及其分布現(xiàn)狀，提出以下幾點調(diào)控增效措施：

（1）工程措施。針對渠系滲漏損失量大、渠系及建筑物不配套的灌區(qū)，加大渠道的襯砌力度，減少灌水的滲漏損失；合理展開灌區(qū)渠系及建筑物的續(xù)建配套，設置高精度測水量水設施，實時動態(tài)配水；根據(jù)自流灌區(qū)實際情況，適宜地開展土地規(guī)劃整理工程，同時增加低壓管道輸水覆蓋面積，實現(xiàn)“占地少、輸水快、效率高”模式的農(nóng)田高效灌溉網(wǎng)。

（2）技術(shù)措施。從作物角度考慮，以縣（區(qū)）為基本單元，開展當?shù)刂饕魑锖乃?guī)律研究，確定不同作物不同生育期適宜的水分調(diào)控范圍，充分發(fā)揮調(diào)虧灌溉、控制性分根交替灌溉、水稻控制灌溉等高效灌溉技術(shù)優(yōu)勢，建立“水文預報-墑情預報-優(yōu)化調(diào)配”模式的作物精量控制灌溉系統(tǒng)。從灌水技術(shù)角度來看，大力推廣長畦分段灌溉、小畦灌、溝畦結(jié)合灌、膜上灌等高效地面灌溉技術(shù)；同時，在對淮安區(qū)、洪澤縣等低效灌區(qū)的節(jié)水改造中，適當發(fā)展大型噴灌、地埋式噴灌、地下滴灌等農(nóng)業(yè)高效灌水技術(shù)。

（3）管理措施。建立大型灌區(qū)“長改短、大改小”的多級配水灌溉模式，間接縮小灌區(qū)運行規(guī)模。建立灌區(qū)水權(quán)交易系統(tǒng)，實行農(nóng)田灌溉用水計量收費制度、總量控制和定額管理結(jié)合制度，以形成有利于灌區(qū)增效的績效考核和經(jīng)濟調(diào)節(jié)倒逼機制?；凇按髷?shù)據(jù)時代”背景，建立水情監(jiān)控市級云平臺，以形成灌區(qū)水務“精細化、智能化、數(shù)字化”管理平臺，為本區(qū)水聯(lián)網(wǎng)的快速構(gòu)建創(chuàng)造有利條件，這是大幅提升水資源效能的必然途徑。

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