江蘇省農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析研究

吉玉高，張健（江蘇省農(nóng)村水利科技發(fā)展中心，210029，南京）

江蘇省農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析研究

吉玉高，張健
（江蘇省農(nóng)村水利科技發(fā)展中心，210029，南京）

為科學(xué)評(píng)估江蘇省農(nóng)田灌溉用水效率與節(jié)水潛力，以江蘇省2011—2015年測(cè)算分析成果為基礎(chǔ)，分析了近年農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的變化趨勢(shì)，并首次進(jìn)行了農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算成果相關(guān)性和精準(zhǔn)性分析，提出了提升農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析水平的對(duì)策措施。

農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)；測(cè)算分析；精準(zhǔn)性；對(duì)策；江蘇

江蘇省位于我國(guó)大陸東部沿海的中心，地處長(zhǎng)江、淮河流域下游，自北向南為黃淮平原、江淮平原、濱海平原、長(zhǎng)江三角洲平原。江蘇多年平均本地水資源量為321.6億m3，多年平均過境水量9 492億m3，是本地水資源量的30倍，人均占有量419 m3，僅為全國(guó)平均水平的1/5，世界平均水平的1/18。加之水資源時(shí)空分布不均，江蘇保障水資源可持續(xù)利用的任務(wù)十分艱巨。

江蘇既是經(jīng)濟(jì)大省，也是農(nóng)業(yè)大省。農(nóng)業(yè)既是用水大戶，更是節(jié)水潛力所在。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年江蘇總用水量為460.6億m3，其中農(nóng)業(yè)用水量為280億m3，占總用水量的60％以上。節(jié)約農(nóng)業(yè)灌溉用水主要通過節(jié)水工程措施、農(nóng)藝技術(shù)和管理技術(shù)等方面來實(shí)現(xiàn)，通過提高農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)、減少灌溉用水定額、提升水分生產(chǎn)率來衡量其實(shí)現(xiàn)結(jié)果。農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)既是國(guó)家實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度“三條紅線”控制的主要指標(biāo)之一，也是江蘇農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和水利現(xiàn)代化的一項(xiàng)重要指標(biāo)。國(guó)家推進(jìn)農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革，建立農(nóng)業(yè)灌溉用水總量控制和定額管理制度，都離不開農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的測(cè)算分析工作。切實(shí)加強(qiáng)江蘇省農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析研究，準(zhǔn)確把握農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的現(xiàn)實(shí)狀況和發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于客觀反映農(nóng)村水利工程狀況、用水管理能力、灌溉技術(shù)水平，特別是對(duì)于認(rèn)真貫徹習(xí)近平總書記“節(jié)水優(yōu)先，空間均衡，系統(tǒng)治理，兩手發(fā)力”新時(shí)期水利工作方針，有效指導(dǎo)農(nóng)田水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)，合理評(píng)估農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力，促進(jìn)區(qū)域水資源優(yōu)化配置等都具有重大現(xiàn)實(shí)意義。

本文詳細(xì)梳理了樣點(diǎn)灌區(qū)和典型田塊開展測(cè)算分析工作相關(guān)第一手觀測(cè)資料，分析整理了2011—2015年較長(zhǎng)系列不同規(guī)模和類型灌區(qū)的灌溉水量、灌溉面積、灌溉用水定額、工程投資、節(jié)水灌溉發(fā)展規(guī)模等相關(guān)基礎(chǔ)資料，通過對(duì)已有首尾測(cè)算分析法、典型渠段測(cè)量法、動(dòng)水法、綜合測(cè)定計(jì)算方法的研究，首次對(duì)江蘇農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)定成果的相關(guān)性和精準(zhǔn)性進(jìn)行詳盡分析，得出較為嚴(yán)謹(jǐn)、更合乎江蘇農(nóng)田灌溉用水實(shí)際的相關(guān)意見，對(duì)于進(jìn)一步提升江蘇農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算水平、更好地推動(dòng)江蘇乃至全國(guó)灌溉工作具有指導(dǎo)意義。

一、資料與方法

1.江蘇農(nóng)田灌溉總體情況

通過多年建設(shè)，截至2015年年底，江蘇建成有效灌溉面積402.6萬(wàn)hm2，旱澇保收田面積357.7萬(wàn)hm2，節(jié)水灌溉工程面積226.8萬(wàn)hm2。2011年水利普查期間，對(duì)全省大型、中型、小型、純井灌區(qū)基本情況進(jìn)行全面核查，按照大型（≥2萬(wàn)hm2）、中型（1萬(wàn)～2萬(wàn)hm2、0.333萬(wàn)～1萬(wàn)hm2、0.067萬(wàn)～0.333萬(wàn)hm2）、小型（≤0.067萬(wàn)hm2）及純井灌區(qū)分類，大、中、小型灌區(qū)按水源類型又分為自流引水和提水兩種。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年年底，江蘇省共有大、中、小型和純井型灌區(qū)39 072個(gè)，其中大型灌區(qū)29個(gè)，有效灌溉面積77.8hm2，中型灌區(qū)283個(gè)，有效灌溉面積128.0hm2，小型灌區(qū)24 792個(gè)，有效灌溉面積192.8 hm2，純井灌區(qū)13968個(gè)，有效灌溉面積為4.0 hm2。

2.測(cè)算分析方法

根據(jù)水利部《全國(guó)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析技術(shù)指導(dǎo)細(xì)則》和《灌溉水利用率測(cè)定技術(shù)導(dǎo)則》（SL/Z 699—2015）要求，結(jié)合江蘇實(shí)際，針對(duì)省級(jí)區(qū)域不同灌區(qū)規(guī)模和類型采取不同的測(cè)算分析方法。2015年，全省共選取了256個(gè)樣點(diǎn)灌區(qū)，其中大型灌區(qū)29個(gè)，中型灌區(qū)33個(gè)，小型灌區(qū)165個(gè)，純井灌區(qū)29個(gè)。大型灌區(qū)上、中、下游分別選3個(gè)典型田塊，中型灌區(qū)上、下游分別選3個(gè)典型田塊，小型灌區(qū)和純井灌區(qū)分別選取2個(gè)典型田塊。通過測(cè)算典型田塊畝均凈灌溉用水量來計(jì)算樣點(diǎn)灌區(qū)凈灌溉用水量，采用“首尾測(cè)算法”計(jì)算樣點(diǎn)灌區(qū)的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)。對(duì)于大型灌區(qū)，樣點(diǎn)灌區(qū)的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)與年毛灌溉用水量加權(quán)平均后，由點(diǎn)到面計(jì)算江蘇大型灌區(qū)的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)。對(duì)于中型灌區(qū)，首先以0.067萬(wàn)～0.333萬(wàn)hm2、0.333萬(wàn)～1萬(wàn)hm2、1萬(wàn)～2萬(wàn)hm23個(gè)檔次樣點(diǎn)灌區(qū)為基礎(chǔ)，分別采用算術(shù)平均法計(jì)算3個(gè)檔次中型灌區(qū)的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)，然后與毛灌溉用水量加權(quán)平均，由點(diǎn)到面計(jì)算江蘇中型灌區(qū)的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)。對(duì)于小型灌區(qū)，以樣點(diǎn)灌區(qū)為基礎(chǔ)，采用算術(shù)平均法由點(diǎn)到面計(jì)算全省小型灌區(qū)的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)。對(duì)于純井灌區(qū)，首先采用算術(shù)平均法分別計(jì)算土渠、防滲渠道、管道輸水、噴灌、微灌等5種類型樣點(diǎn)灌區(qū)的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)，然后與年毛灌溉用水量加權(quán)平均計(jì)算全省純井灌區(qū)的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)。在已知全省各規(guī)模與類型灌區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)情況下，通過與年毛灌溉用水量加權(quán)平均計(jì)算全省農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)。

通過上述方法可以計(jì)算出2015年江蘇省不同規(guī)模與類型灌區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)，如表1所示。

二、江蘇省農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算結(jié)果分析

1.農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

圖1　江蘇省農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)年際變化曲線圖

表12015　年度江蘇省不同規(guī)模與類型灌區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)成果表

2011—2015年江蘇不同規(guī)模與類型灌區(qū)的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的變化趨勢(shì)如圖1所示。

由表1和圖1可知江蘇農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)發(fā)展趨勢(shì)為：①?gòu)哪觌H變化看，2011—2015年江蘇農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)呈逐年上升態(tài)勢(shì)，即2011—2015年每年分別上升0.7％、1.7％、1.6％、1.4％。②從工程類型看，農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)與灌區(qū)規(guī)模呈負(fù)相關(guān)，即η省井＞η省?。睛鞘≈校睛鞘〈?，且中型灌區(qū)3個(gè)檔次灌區(qū)中，η1-5＞η5-15＞η15-30。③從區(qū)域來看，蘇南地區(qū)大于蘇中地區(qū)，蘇中地區(qū)大于蘇北地區(qū)。2015年，蘇南五市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)中最高達(dá)0.668、最低0.625，而蘇北五市中最高為0.620、最低0.573，蘇南地區(qū)最低值仍超過蘇北最高值。

2.農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的相關(guān)性分析

從農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析，導(dǎo)致系數(shù)上升的相關(guān)性主要有：①?gòu)墓こ掏度肟?，農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)隨著工程投入的增大而提高。2011—2015年，江蘇每年農(nóng)村水利建設(shè)投入100億元左右，累計(jì)投入超過500億元，為農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的提升提供了有力的投入保障。②從灌區(qū)面積看，農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)與灌區(qū)面積成反比。因?yàn)殡S著灌區(qū)面積的增大，渠道級(jí)別越來越多，單位面積占有的渠道長(zhǎng)度也越大，增加了滲漏面積，從而增加了滲漏損失。③從水源類型看，提水灌區(qū)的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)大于自流灌區(qū)。自流灌區(qū)特別是沿運(yùn)大型自流灌區(qū)水源充分，用水戶節(jié)水意識(shí)不強(qiáng)，超量灌溉比例偏高。④從灌水周期看，灌水時(shí)間越長(zhǎng)，農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)越小。江蘇水稻豐量用水多在泡田期，大型灌區(qū)灌溉周期多在10天以上，比小型灌區(qū)增加1倍左右時(shí)間，這樣延長(zhǎng)了渠道水流在渠道中的運(yùn)動(dòng)滯留時(shí)間，實(shí)際滲漏時(shí)間延長(zhǎng)，使得滲漏水量增加，因而大型灌區(qū)的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)一般低于中小型灌區(qū)。⑤從工程管理看，管理越到位農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)越高。隨著工程管理制度的完善，工程管護(hù)投入力度的加大，用水戶和管理人員的節(jié)水意識(shí)逐漸增強(qiáng)，對(duì)提升農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)具有積極影響。

3.農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的精準(zhǔn)性分析

農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算成果的精準(zhǔn)性與樣本的選擇、水量的觀測(cè)、計(jì)算分析等過程密切相關(guān)，因此通過測(cè)算分析所得結(jié)果難以做到絕對(duì)精準(zhǔn)。只有把握每一個(gè)過程，做好過程指導(dǎo)，成果逐級(jí)審查、層層把關(guān)，才能保證測(cè)算分析結(jié)果的真實(shí)性、可靠性和精準(zhǔn)性。

（1）樣本的選擇

由于全省灌區(qū)數(shù)量眾多，且各個(gè)灌區(qū)的灌溉面積很大，要全部進(jìn)行測(cè)算是不現(xiàn)實(shí)的，只有通過樣本的觀測(cè)來分析全省農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的總體情況。樣本的選擇包括樣點(diǎn)灌區(qū)的選擇和典型田塊的選取。大型灌區(qū)全部納入測(cè)算范圍；中型樣點(diǎn)灌區(qū)占全省中型灌區(qū)數(shù)量的11.7％，大于5％，其有效灌溉面積占全省中型灌區(qū)的21.8％，大于10％；小型樣點(diǎn)灌區(qū)超過100個(gè)且大于全省小型灌區(qū)數(shù)量的0.5％；純井樣點(diǎn)灌區(qū)包含土渠、防滲渠道、低壓管道、噴灌、微灌5種類型，同時(shí)包括提水和自流引水2種水源類型，樣點(diǎn)灌區(qū)的面積、比例、管理水平在全省范圍內(nèi)分布比較協(xié)調(diào)。但是仍存在部分地區(qū)樣點(diǎn)偏少、分布不均勻等問題?？傊?，所選樣本的代表性和可行性直接關(guān)系測(cè)算結(jié)果的精準(zhǔn)性。

（2）灌溉用水量的觀測(cè)

毛灌溉用水量的觀測(cè)：毛灌溉用水量的觀測(cè)有水工建筑物量水和水量電量法，不論哪種方法都要通過多次測(cè)量，建立一定的流量—水量關(guān)系或用電量—出水量之間的關(guān)系曲線，并定期進(jìn)行率定。一方面，量水設(shè)施本身的精度及其安裝條件、觀測(cè)技術(shù)人員對(duì)測(cè)量?jī)x器的熟練程度等都會(huì)影響測(cè)量的精度；另一方面，關(guān)系曲線的率定頻率對(duì)年度測(cè)算結(jié)果也有很大影響。

凈灌溉用水量的觀測(cè)：對(duì)于水田淹水灌溉，采用水位差值法、水位觀測(cè)井法、農(nóng)用水表法；對(duì)于水田濕潤(rùn)灌溉、旱作物、經(jīng)濟(jì)作物，采用取土烘干法，根據(jù)典型田塊灌溉前后計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)土壤含水率的變化來計(jì)算畝均凈灌溉用水量。采用水位差值法，通過水位觀測(cè)尺上的讀數(shù)難免出現(xiàn)誤差；采用取土烘干法，不同地區(qū)的計(jì)劃濕潤(rùn)層深度不同，灌溉前后多久進(jìn)行取土、取土烘干時(shí)間長(zhǎng)短、稱量精度等都會(huì)引起一定的誤差。

（3）計(jì)算分析

全省的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)與省級(jí)區(qū)域內(nèi)不同規(guī)模和類型灌區(qū)的毛灌溉用水量及農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)都有直接關(guān)系，而不同規(guī)模與類型灌區(qū)的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)是由樣點(diǎn)灌區(qū)的測(cè)算分析結(jié)果計(jì)算得出，不同規(guī)模與類型灌區(qū)的毛灌溉用水量也是通過樣點(diǎn)灌區(qū)測(cè)算結(jié)果進(jìn)行計(jì)算。因此，全省測(cè)算結(jié)果的精準(zhǔn)性與每個(gè)樣點(diǎn)灌區(qū)測(cè)算結(jié)果的精準(zhǔn)性密不可分。

三、提升農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算水平的對(duì)策措施

通過對(duì)江蘇農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算成果的相關(guān)性和精準(zhǔn)性分析，對(duì)進(jìn)一步提升測(cè)算水平提出如下具體對(duì)策措施。

1.加大資金投入

實(shí)施農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的測(cè)算工作需要消耗大量的人力、物力和財(cái)力。目前，盡管省級(jí)都安排經(jīng)費(fèi)專項(xiàng)用于測(cè)算工作，但由于一些地方投入不到位，導(dǎo)致個(gè)別地區(qū)測(cè)算工作避繁就簡(jiǎn)，潦草應(yīng)付，直接影響測(cè)算成果的精準(zhǔn)性。建議要切實(shí)加大資金投入，確保測(cè)算的規(guī)定動(dòng)作到位、范圍到位、深度到位，不斷提升農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算水平。

2.優(yōu)化樣點(diǎn)布局

樣點(diǎn)選擇是否合理，樣點(diǎn)分布是否均勻，樣點(diǎn)確定是否穩(wěn)定，直接影響測(cè)算水平的高低。從近年測(cè)算情況來看，有的地方選擇的樣點(diǎn)較多，布局也較合理，且代表性和穩(wěn)定性都較強(qiáng)，測(cè)算結(jié)果基本能反映一個(gè)地區(qū)的灌溉水有效利用水平。有少部分地區(qū)選擇的樣點(diǎn)灌區(qū)少，受江蘇農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和最嚴(yán)格水資源管理制度考核結(jié)果的影響，個(gè)別地方為了提高系數(shù)，僅用井灌區(qū)或小型灌區(qū)成果來代表全縣的水平，使測(cè)算結(jié)果失真。為此，建議在樣點(diǎn)選擇上要分布均勻，布局合理，使樣點(diǎn)更具代表性和穩(wěn)定性，確保測(cè)算成果更能體現(xiàn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)田水利發(fā)展水平。

3.減小技術(shù)誤差

在農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的測(cè)算過程中，水利部專門下發(fā)了《全國(guó)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析技術(shù)指導(dǎo)細(xì)則》和《灌溉水利用率測(cè)定技術(shù)導(dǎo)則》（SL/Z 699—2015），對(duì)具體技術(shù)規(guī)范提出了明確要求。但從近年具體實(shí)踐看，一些技術(shù)人員特別是一線人員仍存在技術(shù)要點(diǎn)掌握不深等問題。為此要定期組織專家進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，開展技術(shù)培訓(xùn)，保證技術(shù)人員掌握測(cè)算分析技術(shù)要領(lǐng)，并能夠熟練操作量測(cè)的儀器設(shè)備，盡量減小人為技術(shù)誤差。同時(shí)，在經(jīng)費(fèi)允許范圍內(nèi)，購(gòu)置精度較高的流速儀和流量計(jì)，由專業(yè)人員進(jìn)行設(shè)備安裝，測(cè)算時(shí)每個(gè)樣點(diǎn)灌區(qū)都要安排專人進(jìn)行數(shù)據(jù)觀測(cè)，保證數(shù)據(jù)的可靠性和精準(zhǔn)性。

4.復(fù)核計(jì)算過程

農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的測(cè)算分析工作由技術(shù)支撐單位在復(fù)核樣點(diǎn)灌區(qū)觀測(cè)資料的基礎(chǔ)上編制完成縣級(jí)測(cè)算成果報(bào)告，由縣級(jí)水利部門組織初步審查后上報(bào)市級(jí)水利部門，市級(jí)匯總形成市級(jí)測(cè)算成果并組織專家進(jìn)行復(fù)核。省水利廳按照《全國(guó)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析技術(shù)指導(dǎo)細(xì)則》和《灌溉水利用率測(cè)定技術(shù)導(dǎo)則》（SL/Z 699—2015）的方法和要求，組織專家對(duì)各市上報(bào)成果中的灌溉用水量相關(guān)指標(biāo)、計(jì)算過程進(jìn)行復(fù)核，并在此基礎(chǔ)上編制省級(jí)成果報(bào)告。建議各級(jí)水利部門都要組織農(nóng)田水利、水文水資源等方面的專家嚴(yán)格審核，認(rèn)真把關(guān)，確保測(cè)算分析成果的科學(xué)性、準(zhǔn)確性和合理性?！?/p>

［1］韓振中，裴源生，李遠(yuǎn)華，等．灌溉用水有效利用系數(shù)測(cè)算與分析［J］．中國(guó)水利，2009（3）．

［2］許建中，趙競(jìng)成，高峰，等．灌溉水利用系數(shù)綜合測(cè)定法［J］．中國(guó)水利，2004（7）．

［3］馮保清．我國(guó)不同分區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)變化特征及其影響因素分析［J］．節(jié)水灌溉，2013（6）．

［4］李遠(yuǎn)華．灌溉用水有效利用系數(shù)的影響因素及其提高策略［J］．水利水電技術(shù)，2009（8）．

責(zé)任編輯楊軼

Calculation and analysis on effective utilization coefficients of irrigation water in Jiangsu Province

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Ji Yugao，Zhang Jian

In order to evaluate efficiency of irrigation water utilization and potential of irrigation water saving in Jiangsu province，the changing trend in recent years is analyzed based on the calculation and analysis results of Jiangsu province from 2011 to 2015.The relativity and precision of calculation on effective utilization coefficients of irrigation water is analyzed for the first time，and the countermeasures for raising calculation and analysis on effective utilization coefficients of irrigation water are proposed.

effectiveutilizationcoefficientsofirrigationwater；calculationandanalysis；precision；countermeasures；Jiangsu

S274.1+TV

B

1000-1123（2016）11-0013-03

2016-05-19

吉玉高，主任，主要從事農(nóng)村水利規(guī)劃、計(jì)劃、建設(shè)管理及科研推廣工作。