農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析初探

劉亞文　程建敏　王東芳

農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析初探

劉亞文1程建敏1王東芳2

一、概述

連云港市位于江蘇省東北部，處于我國(guó)沿海中部的黃海之濱，屬暖溫帶南緣濕潤(rùn)性季風(fēng)氣候，兼有暖溫帶和北亞熱帶氣候特征。四季分明，氣候溫和，光照充足，雨量適中。夏熱多雨、冬寒干燥，春旱多風(fēng)、秋旱少雨。多年平均氣溫14℃，多年平均降水量904.7mm，全年降水量主要集中在汛期，約占全年總降水量的71.8%，多年平均蒸發(fā)量為855.1mm。土壤多為粘土、壤土和砂土。主要農(nóng)作物有水稻、小麥、花生、玉米等。耕地為一年兩熟制，一般安排麥—稻兩熟、麥—花生兩熟、麥—夏玉米兩熟。

全市總面積7615km2，占全省總面積的7.31%。灌區(qū)包括大型灌區(qū)、中型灌區(qū)、小型灌區(qū)和純井灌區(qū)4種類(lèi)型。提水方式主要有自流和提水兩種，大型灌區(qū)渠首為自流，尾部需提水；中型灌區(qū)和小型灌區(qū)以提水方式為主，部分灌區(qū)渠首為自流，尾部需提水；純井灌區(qū)均為提水及管道輸水灌溉。

二、樣點(diǎn)灌區(qū)選擇

1.樣點(diǎn)灌區(qū)選擇原則

樣點(diǎn)灌區(qū)的選擇按照具有代表性、可行性和穩(wěn)定性的原則進(jìn)行。其中大型灌區(qū)全部納入測(cè)算分析范圍；中型灌區(qū)按有效灌溉面積大小分為3個(gè)檔次，每個(gè)檔次的樣點(diǎn)灌區(qū)數(shù)量不少于本區(qū)域相應(yīng)檔次灌區(qū)總數(shù)的5%，各檔次樣點(diǎn)灌區(qū)有效灌溉面積不少于區(qū)域相應(yīng)檔次灌區(qū)有效灌溉面積的10%。同時(shí)，每個(gè)檔次的樣點(diǎn)灌區(qū)中應(yīng)包括提水和自流引水2種水源類(lèi)型，且數(shù)量和有效灌溉面積選取比例與該檔次比例相協(xié)調(diào)；小型灌區(qū)樣點(diǎn)灌區(qū)數(shù)量不少于全市小型灌區(qū)取樣范圍內(nèi)數(shù)量的0.5%；純井灌區(qū)以單井控制灌溉面積作為一個(gè)樣點(diǎn)灌區(qū)。

2.樣點(diǎn)灌區(qū)選擇結(jié)果及代表性分析

按照選擇原則確定2014年連云港市范圍內(nèi)測(cè)算任務(wù)為4個(gè)大型灌區(qū)、7個(gè)中型灌區(qū)、5個(gè)小型灌區(qū)、5個(gè)井灌區(qū)（見(jiàn)表1）。

大型灌區(qū)全部納入測(cè)算分析范圍，符合樣點(diǎn)灌區(qū)選擇要求；中型灌區(qū)有效灌溉面積245萬(wàn)畝，樣點(diǎn)灌區(qū)有效灌溉面積81萬(wàn)畝，樣點(diǎn)灌區(qū)有效灌溉面積占中型灌區(qū)有效灌溉面積的33.06%，滿足不小于10%的要求；小型灌區(qū)樣點(diǎn)灌區(qū)數(shù)量占全市灌區(qū)的8%，滿足不少于0.5%的要求。另外從提水方式、渠道級(jí)數(shù)、渠道襯砌率、節(jié)水措施等方面樣點(diǎn)灌區(qū)都與全市對(duì)應(yīng)灌區(qū)相似，因此樣點(diǎn)灌區(qū)基本反映全市相應(yīng)灌區(qū)的基本情況，樣點(diǎn)灌區(qū)能夠代表全市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)水平。

表1　樣點(diǎn)灌區(qū)選擇情況表

三、樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析

1.凈灌溉用水量

典型田塊畝均凈灌溉用水量采用直接量測(cè)法測(cè)量。泡田期的次凈灌溉用水量采用三角堰法測(cè)定，灌溉期的次凈灌溉用水量采用水位變化法測(cè)定。

（1）直角三角形薄壁堰法具體操作方法為：保證典型田塊不跑水，根據(jù)灌溉水流的水頭及流速設(shè)計(jì)合適的三角堰，安裝在典型田塊進(jìn)水口，確保三角堰自由出流。灌水開(kāi)始后記錄水位，并隨時(shí)觀察，水位發(fā)生波動(dòng)時(shí)記錄變化后的水位及相應(yīng)的時(shí)間，根據(jù)水位和流量的關(guān)系得出泡田期的用水量。

（2）水位變化法即：

式中：hi—灌水深度；

he—灌水結(jié)束后田面水深；

hs—灌水開(kāi)始時(shí)的田面水深。

2.毛灌溉用水總量

毛灌溉用水總量通過(guò)渠首水量實(shí)測(cè)得到，監(jiān)測(cè)方法根據(jù)水源和渠首特點(diǎn)分別制定，主要的方法有連實(shí)測(cè)流量過(guò)程線法、堰閘流量關(guān)系線法、單機(jī)流量推求法、水庫(kù)蓄水容積變量法等。樣點(diǎn)灌區(qū)年毛灌溉用水總量的計(jì)算公式如下：

式中：W樣毛—樣點(diǎn)灌區(qū)年毛灌溉用水總量，m3；

W樣毛i—樣點(diǎn)灌區(qū)第i個(gè)水源取水量，m3。

n—樣點(diǎn)灌區(qū)水源數(shù)量，個(gè)。

3.灌溉水有效利用系數(shù)計(jì)算

灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)采用“首尾測(cè)算分析法”，即直接用灌入田間可被作物吸收利用的水量（凈灌溉用水量）與灌區(qū)從水源取用的灌溉總水量（毛灌溉用水量）的比值來(lái)計(jì)算，計(jì)算公式如下：

式中：

η—灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)；

W凈—灌區(qū)凈灌溉用水總量，m3；

W毛—灌區(qū)毛灌溉用水總量，m3。

4.連云港市灌溉水利用系數(shù)均值測(cè)算

連云港市的農(nóng)田灌溉用水有效利用系數(shù)根據(jù)各縣、區(qū)灌溉水利用系數(shù)與用水總量加權(quán)平均后得出。計(jì)算公式如下：

式中：ηw—市級(jí)灌溉水有效利用系數(shù)；

ηwi—第i個(gè)縣區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)；

Wai—第i個(gè)縣區(qū)年毛灌溉用水量，萬(wàn)m3；

m—市級(jí)區(qū)域樣點(diǎn)灌區(qū)數(shù)量，個(gè)。

經(jīng)過(guò)測(cè)算，2014年連云港農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)成果見(jiàn)表2。

四、結(jié)語(yǔ)

（1）經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)復(fù)核分析，2014年度連云港市灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析方法是可靠可行的，測(cè)算數(shù)據(jù)基本反映了連云港市農(nóng)田灌溉節(jié)水水平。

（2）從數(shù)據(jù)結(jié)果來(lái)看，灌溉水有效利用系數(shù)純井灌區(qū)最高，大型灌區(qū)最低，順序依次為純井灌區(qū)＞小型灌區(qū)＞中型灌區(qū)＞大型灌區(qū)。這與灌區(qū)灌溉面積、渠道級(jí)數(shù)和渠道襯砌率直接相關(guān)，灌溉面積越小、渠道級(jí)數(shù)越低、渠道襯砌率越高則灌溉水有效利用系數(shù)越高，反之越低。

（3）由于數(shù)據(jù)序列有限，單年的測(cè)算結(jié)果還不能分析連云港市灌溉用水有效利用系數(shù)變化情況，依據(jù)自然條件、工程狀況、用水管理、灌水技術(shù)等相關(guān)資料的長(zhǎng)序列儲(chǔ)備，灌溉用水有效利用系數(shù)的測(cè)定將會(huì)更加科學(xué)■

（作者單位：1.江蘇省水文水資源勘測(cè)局連云港分局2220042.江蘇省連云港防汛機(jī)動(dòng)搶險(xiǎn)隊(duì)222004）

（專(zhuān)欄編輯：張婷）