農(nóng)田灌溉供用耗排關(guān)系研討

劉忠熳，吳明官

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

農(nóng)田灌溉供用耗排關(guān)系研討

劉忠熳，吳明官

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

本次緊密結(jié)合黑龍江省灌區(qū)工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中，在灌溉供水、用水、耗水、排水和灌區(qū)供水、用水、耗水、排水關(guān)系的處理上，普遍存在的基本概念混淆和模糊不清等問題，針對(duì)富錦市錦西灌區(qū)工程環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告，進(jìn)行了研討，并首次提出了農(nóng)田灌溉供用耗排關(guān)系圖和綜合分析成果。主要研討內(nèi)容有灌溉供用耗排和灌區(qū)供用耗排，作物需水量、有效降雨量、灌溉需水量和灌溉用水量，灌溉供水量和灌溉用水量，灌溉損失水量和灌區(qū)損失水量，灌溉水利用系數(shù)和灌區(qū)水利用系數(shù)，灌溉水量損失率和灌區(qū)水量損失率，灌溉耗水率和灌區(qū)耗水率，灌溉退水率和灌區(qū)排水率等。

灌區(qū)工程；供用耗排；單灌單排；灌排結(jié)合；節(jié)約用水；高效用水；排降蓄灌

正常的農(nóng)田灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)工作中，必須研究灌溉工程的供水、用水、耗水和排水的內(nèi)在聯(lián)系和水量平衡等問題。下面以黑龍江省富錦市錦西灌區(qū)工程為例，特研討農(nóng)田灌溉供用耗排的關(guān)系，并首次提出了農(nóng)田灌溉供用耗排關(guān)系圖和綜合分析成果。

主要研討內(nèi)容有灌溉供用耗排和灌區(qū)供用耗排，作物需水量、有效降雨量、灌溉需水量和灌溉用水量，灌溉供水量和灌溉用水量，灌溉損失水量和灌區(qū)損失水量，灌溉水利用系數(shù)和灌區(qū)水利用系數(shù)，灌溉水量損失率和灌區(qū)水量損失率，灌溉耗水率和灌區(qū)耗水率，灌溉退水率和灌區(qū)排水率等。

1 錦西灌區(qū)工程概況

錦西灌區(qū)位于富錦市西南部，行政區(qū)隸屬于富錦市錦山鎮(zhèn)、頭林鎮(zhèn)、上街基鎮(zhèn)。錦西灌區(qū)工程可行性研究中，灌溉面積包括松花江分區(qū)0.51萬hm2、錦山分區(qū)1.23萬hm2、花馬分區(qū)3.4萬hm2、頭林分區(qū)2.28萬hm2，共計(jì)7.33萬hm2。

該工程主要建設(shè)內(nèi)容包括：水源工程有新建松花江引渠及錦西渠首泵站和田間機(jī)電井工程。輸配水工程包括新建總干渠9.398km，擴(kuò)建山西(灌排)干渠長(zhǎng)34.54km、花馬(灌排)干渠長(zhǎng)39.83km；擴(kuò)(續(xù))建頭林(灌排)分干渠長(zhǎng)33.18km、二林(灌排)分干渠長(zhǎng)33.46km；新擴(kuò)建(灌排)支渠(溝)83條，總長(zhǎng)289.34km。新建渠系建筑物332座：其中交通橋100座，涵洞121座，水閘105座，排水站(閘)6座。還包括7.3萬hm2的田間配套工程[1]。

2 灌溉供用耗排關(guān)系

農(nóng)田灌溉供用耗排關(guān)系，主要指灌溉供水、用水、耗水和排水的內(nèi)在聯(lián)系及水量平衡等有關(guān)內(nèi)容，具體的相互聯(lián)系見農(nóng)田灌溉供用耗排關(guān)系圖。

灌溉供水從水源到田間、到被作物吸收和形成產(chǎn)量，包括水資源調(diào)度、輸水、配水、灌水、土壤蒸發(fā)和滲漏、植物蒸騰等許多環(huán)節(jié)，節(jié)水灌溉必須在這些環(huán)節(jié)上采取相應(yīng)的節(jié)水措施。為了全面客觀地反映節(jié)水灌溉的實(shí)質(zhì)，又不使問題過于復(fù)雜，目前常用的三項(xiàng)指標(biāo)具體如下：

2.1 地面灌溉條件下灌溉水利用系數(shù)

灌溉水利用系數(shù)為田間所需要的凈灌溉水量與渠首引入水量的比值，即

η水=W凈/W引,η水=η渠系×η田

(1)

2.2 噴、微灌條件下的技術(shù)要求

灌溉水利用系數(shù)分別≥0.8和0.9，灌水均勻系數(shù)分別≥0.75和0.90，灌溉保證率≥85%。

3 水分生產(chǎn)率

單位面積平均產(chǎn)量與單位面積平均凈灌溉水量、有效降水量、地下水補(bǔ)給量之和的比值稱為水分生產(chǎn)率(kg/m3)。

3.1 水源地供水量

灌溉水源地，一般為江河湖庫(kù)及地下水，水源地供水量，稱為取水量、引水量、抽水量等，又稱為毛供水量。毛供水量就等于田間灌溉用水量(設(shè)計(jì)灌溉面積×凈灌溉定額)、灌溉過程中損失水量?jī)身?xiàng)之和。

灌溉損失水量包括灌溉渠系及田間的蒸發(fā)、滲漏損失水量。灌溉水量損失率=灌溉損失水量/毛供水量(水源地取水量)=1-灌溉水利用系數(shù)η水。

灌區(qū)損失水量等于灌溉損失水量、灌溉期內(nèi)整個(gè)灌區(qū)天然降水量中蒸發(fā)滲漏損失水量?jī)身?xiàng)之和。灌區(qū)水量損失率=(灌溉損失水量+天然降水量的損失水量)/(毛供水量+天然降水量)。

因此，一般情況下，灌區(qū)損失水量>灌溉損失水量，但灌區(qū)水量損失率不一定>灌溉水量損失率，對(duì)這一點(diǎn)很多同行概念模糊不清。

3.2 灌溉用水量

灌溉用水量等于農(nóng)作物需水量減去灌區(qū)內(nèi)的有效降雨量。具體可根據(jù)典型年的逐日降水量和蒸發(fā)、滲漏量資料，選擇合適的灌溉模式(淺曬淺、淺曬淺濕、淺深淺、淺濕干交替、濕潤(rùn)淺灌、濕潤(rùn)灌、控灌等)，采用水量平衡方法，計(jì)算凈灌溉定額后，推求灌溉用水量(設(shè)計(jì)灌溉面積×凈灌溉定額)。

灌溉水利用系數(shù)η水=灌溉用水量/毛供水量(水源地取水量)=渠系水利用系數(shù)η渠系×田間水利用系數(shù)η田。灌區(qū)水利用系數(shù)=(灌溉用水量+有效降雨量)/(毛供水量+灌溉期內(nèi)灌區(qū)降水量)，故灌溉水利用系數(shù)和灌區(qū)水利用系數(shù)絕不是一回事，對(duì)這一點(diǎn)大家在實(shí)際工作中應(yīng)該引起重視。

另外，很多同行對(duì)灌溉需水量和灌溉用水量的概念也模糊，實(shí)際上灌溉破壞期以外，灌溉需水量就等于灌溉用水量，灌溉破壞期內(nèi)灌溉用水量<灌溉需水量。因此，多年平均灌溉用水量<多年平均灌溉需水量。

3.3 灌溉耗水量

灌溉耗水量主要為灌溉過程中沿程及田間蒸發(fā)滲漏損失、農(nóng)作物吸收后蒸騰和產(chǎn)品帶走等水量。具體的計(jì)算公式如下：

灌溉耗水量=灌溉損失水量+灌溉用水量×(1-灌溉退水率)，灌溉耗水率=灌溉耗水量/毛供水量，灌區(qū)耗水率=(灌溉耗水量+灌區(qū)內(nèi)天然降水量的損失水量+有效降雨量)/(毛供水量+天然降水量)。

因此，一般情況下，灌區(qū)耗水量>灌溉耗水量，但是灌區(qū)耗水率不一定>灌溉耗水率。

3.4 灌溉排水量

灌區(qū)內(nèi)排水量由本區(qū)域內(nèi)洪澇水和灌溉排水量組成。灌溉排水量只是灌區(qū)內(nèi)退水量(不含洪澇水)。具體的計(jì)算公式如下：

灌溉排(退)水量=灌溉用水量×灌溉退水率(又稱：灌溉回歸水比例)，灌溉退水率=灌溉退水量/灌溉用水量。

灌區(qū)排水量=灌溉退水量+灌區(qū)內(nèi)洪澇水=灌溉退水量+(灌溉期內(nèi)灌區(qū)天然降水量-有效降雨量-蒸發(fā)滲漏損失量)。灌區(qū)排水率=灌區(qū)排水量/(毛供水量+天然降水量)。

因此，一般情況下，豐水年灌區(qū)排水量>灌溉排(退)水量，但是灌區(qū)排水率不一定>灌溉退水率；平水年和枯水年灌區(qū)排水量接近于灌溉排(退)水量，故灌區(qū)排水率應(yīng)<灌溉退水率[2]。

4 分析與討論

從農(nóng)田灌溉供用耗排關(guān)系圖中可以看出，在灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中，計(jì)算灌溉供水量、用水量、耗水量和排水量時(shí)，應(yīng)該注意如下的幾個(gè)問題，以便大家在實(shí)際工作中參考。

4.1 灌溉定額分析

根據(jù)本地區(qū)的水土資源狀況、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)、灌區(qū)土壤和水文地質(zhì)等基本條件，緊密結(jié)合本地區(qū)的實(shí)際情況，首先選擇較適合當(dāng)?shù)鼗厩闆r的灌溉模式，并確定相應(yīng)的灌溉制度，然后再根據(jù)歷年的逐日降水量和蒸發(fā)、滲漏量資料，采用系列法推求歷年灌溉期(泡田期和生育期)灌水定額。

由于受歷年灌溉期逐日降水量大小的影響，歷年灌溉定額豐水年較小，枯水年較大，平水年介于豐水年和枯水年之間；在灌溉期總降水量接近的年份，若逐日降水量大小變化較小時(shí)，則灌溉定額較小，否則灌溉定額較大。因此，為了確保灌溉供水安全，選擇歷年灌溉定額的經(jīng)驗(yàn)頻率接近于設(shè)計(jì)灌溉保證率的若干年份，進(jìn)行分析相應(yīng)的灌溉定額后，采用逐日降水量分配最不利的典型年成果作為設(shè)計(jì)灌溉定額。

4.2 灌溉回歸水分析

灌溉回歸水，又稱灌溉退水，在實(shí)際工作中常用退水率來，推求相應(yīng)的灌溉排水量(又稱：灌溉退水量)。

1)單灌單排渠系：常規(guī)的灌排體系為單灌單排渠系，在水資源豐富的地區(qū)，渠灌區(qū)退水率一般取20%左右，井灌區(qū)退水率一般取10%左右；在水資源較豐富的地區(qū)，渠灌區(qū)退水率一般取15%左右，井灌區(qū)退水率一般取5%左右。

2)灌排結(jié)合渠系：為了節(jié)省工程投資、盡量少占土地資源等原因，在地形條件允許的情況下，灌排體系常用灌排結(jié)合渠系。渠灌區(qū)退水率一般取8%左右，井灌區(qū)退水率一般取2%左右；井渠結(jié)合灌區(qū)退水率為5%左右。

3)混合渠系：既有單灌單排渠系，又有灌排結(jié)合渠系的灌排體系為混合渠系。渠灌區(qū)退水率一般取10%左右，井灌區(qū)退水率一般取5%左右；井渠結(jié)合灌區(qū)退水率為7.5%左右。

4)排降蓄灌模式：排降蓄灌建設(shè)模式共有三種模式，即“排降蓄灌”、“灌降排蓄”、“排降蓄灌”+“灌降排蓄”不同程度結(jié)合的混合模式。采用這種模式時(shí)，只有井渠結(jié)合的情況，因此，相應(yīng)的退水率接近于零。

4.3 灌溉需水量與用水量的關(guān)系

在滿足灌溉保證率的情況下，豐水年和平水年的灌溉需水量就等于灌溉用水量，但是灌溉破壞年(枯水年)的灌溉用水量=灌溉需水量×供水保證系數(shù)C(0≤C≤1)，因此，多年平均灌溉用水量應(yīng)該≤灌溉需水量。

根據(jù)多年平均值轉(zhuǎn)換系數(shù)計(jì)算公式：

K=P+(1-P)×C

(2)

計(jì)算城鎮(zhèn)和工業(yè)供水效益、灌溉效益。

農(nóng)田灌溉供水保證率一般為P=75%左右，灌溉破壞年供水保證系數(shù)一般取C=0.5左右，所以多年平均值轉(zhuǎn)換系數(shù)K灌= 0.875左右，因此，在灌溉效益計(jì)算中應(yīng)考慮多年平均值轉(zhuǎn)換系數(shù)。

4.4 作物需水量與灌溉用水量的關(guān)系

農(nóng)作物需水量等于灌區(qū)內(nèi)有效降雨量和灌溉用水量?jī)身?xiàng)之和，在灌溉模式(灌溉水層深度、灌水次數(shù)等)確定的條件下，農(nóng)作物需水量是一個(gè)常數(shù)，若有效降雨量越小，則灌溉用水量越大，否則灌溉用水量越小。因此，豐水年灌溉用水量較小，枯水年灌溉用水量較大，即灌溉保證率越高，灌溉用水量越大。

4.5 灌區(qū)排水量與灌溉排水量的關(guān)系

灌區(qū)排水量等于灌溉排水量(退水量)和灌區(qū)內(nèi)洪澇水兩項(xiàng)之和，灌區(qū)內(nèi)洪澇水只是在降雨強(qiáng)度>水田最大灌水深度時(shí)才發(fā)生，一般情況下，平水年和枯水年洪澇水較少，因此，枯水年灌區(qū)排水量非常接近于灌溉退水量。

4.6 供用耗排水量平衡分析

上述的綜合分析成果中可以看出，灌區(qū)供用耗排水量平衡與灌溉供用耗排水量平衡成果雖然相似或接近，但并不相同。因此，大多數(shù)工程技術(shù)人員對(duì)這兩種供用耗排水量平衡的概念模糊不清，如：有時(shí)往往混淆灌區(qū)排水率與灌溉退水率、灌區(qū)耗水率與灌溉耗水率的關(guān)系，結(jié)果最后采用的供用耗排水量平衡成果往往搞錯(cuò)。主要原因分析如下：

因?yàn)楣鄥^(qū)面積(11.83萬hm2)應(yīng)>灌溉面積(7.36萬hm2)，灌區(qū)總來水量(毛供水量+天然降水量)也應(yīng)>灌溉總供水量(水源地取水量)，所以灌區(qū)排水量>灌溉退水量、灌區(qū)耗水量>灌溉耗水量，但灌區(qū)排水率不一定>灌溉退水率、灌區(qū)耗水率不一定>灌溉耗水率。

5 可研成果復(fù)核

根據(jù)上述介紹的農(nóng)田灌溉供用耗排關(guān)系，下面針對(duì)2016年8月黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院編制的《黑龍江省富錦市錦西灌區(qū)工程可行性研究報(bào)告》中，灌溉供用耗排成果進(jìn)行復(fù)核。

錦西灌區(qū)總控制面積11.83萬hm2，設(shè)計(jì)灌溉面積7.36萬hm2，灌溉保證率P=80%相應(yīng)的凈灌溉定額為5627.85m3/hm2，灌溉水利用系數(shù)為0.6，田間水利用系數(shù)0.95，渠系水利用系數(shù)0.63。

5.1 供用耗排成果復(fù)核

灌溉保證率P=80%灌溉用水量41395萬m3，其中：地下水用水量11130萬m3(占27%)，松花江用水量30265萬m3(占73%)。灌溉用水量復(fù)核結(jié)果，原成果(61045萬m3)中含灌溉過程中的損失水量，故不是凈灌溉用水量，而是毛灌溉用水量。

毛供水量62158萬m3，其中：松花江取水量50442萬m3(30265萬m3/0.6)，占81%；地下水供水量11716萬m3(11130萬m3/0.95)，占19%，比可研成果(61045萬m3)大1.8%。毛供水量復(fù)核結(jié)果，原成果誤差較小。

灌溉排水量2070萬m3(41395萬m3×5%)，退水率均為5%，比可研成果(61045萬m3×5%=3052萬m3)小32.2%，由于61045萬m3中含灌溉損失水量(蒸發(fā)滲漏損失)，而且灌溉損失水量又在沿程和田間已消耗殆盡，故不可能排入承泄區(qū)。因此，灌溉排水量復(fù)核結(jié)果，原成果明顯偏大是由計(jì)算錯(cuò)誤造成的，而不是計(jì)算誤差。

灌溉耗水量=松花江耗水量20177萬m3(50442萬m3×0.4)+地下水耗水量586萬m3(11716萬m3×0.05)+灌溉用水量41395萬m3×(1-退水率5%)=60088萬m3，比可研成果(57993萬m3)大3.6%。灌溉耗水量復(fù)核結(jié)果，原成果誤差較小，但是應(yīng)該先糾正原灌溉排水量成果后，重新計(jì)算灌溉耗水量。

5.2 灌溉需水量

從可研報(bào)告中可以看出，灌溉需水量P=90%保證率相應(yīng)的成果(55603×104m3)，P=80%成果。因?yàn)樵诠喔饶Ｊ?灌溉水層深度、灌水次數(shù)等)確定的條件下，農(nóng)作物需水量是一個(gè)常數(shù)，所以豐水年灌溉用水量較小，枯水年灌溉用水量較大，即灌溉保證率越高，作物能吸收的有效降雨量越小，灌溉需水量越大，這是必然的結(jié)果。

5.3 多年平均灌溉用水量

建議采用系列法或經(jīng)驗(yàn)頻率P=50%左右典型年法，推求多年平均灌溉用水量。在本地區(qū)若有灌溉期歷年逐日降水量資料，則最好采用系列法計(jì)算多年平均灌溉用水量，因?yàn)镻=50%左右典型年法成果，雖然接近于多年平均灌溉用水量，但是所選擇的典型年代表性好壞直接影響計(jì)算成果，若典型年代表性好，則計(jì)算成果誤差較小，否則誤差較大。

6 結(jié) 語

通過上述綜合分析中認(rèn)識(shí)到，之所以很多專業(yè)技術(shù)人員對(duì)農(nóng)田灌溉供用耗排關(guān)系，概念模糊不清，主要是對(duì)灌溉供用耗排之間的內(nèi)在聯(lián)系沒有正確的認(rèn)識(shí)和理解造成的。因此，為了進(jìn)一步搞清楚它們之間的正確關(guān)系，下面特介紹與它們有關(guān)的若干問題。

6.1 節(jié)約用水與高效用水

在實(shí)際工作中往往不少人混淆節(jié)約用水與高效用水的基本概念，在建設(shè)節(jié)水型社會(huì)的過程中出現(xiàn)了一些偏差，為了更好的貫徹落實(shí)目前國(guó)家倡導(dǎo)的建設(shè)節(jié)約型社會(huì)和建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村等戰(zhàn)略部署，故下面澄清這兩個(gè)概念。

高效用水，指的是提高使用過程中水的利用效率和水分生產(chǎn)率，在實(shí)際工作中應(yīng)該做到水利用效率和水分生產(chǎn)率同時(shí)滿足規(guī)定指標(biāo)的定量要求，才是高效用水，否則不屬于高效用水。水利用效率的提高，意味著損失浪費(fèi)減少，從這個(gè)意義上說，高效用水就是節(jié)約用水，但是從水資源的消耗角度看，也就是提高水分生產(chǎn)率而言，高效用水不一定減少用水總量。因此，水資源豐富和較豐富地區(qū)應(yīng)該提倡高效用水。

節(jié)約用水，在提高水的利用效率的基礎(chǔ)上，盡量降低用水定額和用水總量，應(yīng)該做到用水定額和用水總量均要滿足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求，才是節(jié)約用水，否則不屬于節(jié)約用水，而節(jié)約用水，除了有提高利用效率的含義，還要實(shí)現(xiàn)減少水資源消耗量。因此，水資源短缺地區(qū)應(yīng)該提倡節(jié)約用水，不僅要提高水利用效率，而且嚴(yán)格控制用水定額和用水總量，根據(jù)當(dāng)?shù)厮Y源的承載能力，應(yīng)該做到以水定供，以供定需。

總而言之，一種是高效用水的節(jié)水，另一種是能夠減少用水總量的節(jié)水。因此，應(yīng)當(dāng)注意高效用水并不完全等于節(jié)約用水。

6.2 節(jié)水與養(yǎng)水并舉

自然界的水按形態(tài)可分為氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)；根據(jù)其存在空間(垂直位置)的不同，可分為天上水(大氣水)、地面水(江河湖海)和地下水(包括土壤水)，一般將其概括為“三水”，而這三種類型的水始終處于不斷的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化之中，而且在運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化過程中水量守恒。這也就是水科學(xué)中最為基本的規(guī)律和原理。但是由于缺乏對(duì)水運(yùn)動(dòng)規(guī)律的正確認(rèn)識(shí)而在水資源開發(fā)利用中往往出現(xiàn)各種問題。

例如，部分灌區(qū)未領(lǐng)悟地面水與地下水的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，一味利用地面水灌溉，引起地下水位持續(xù)上升，進(jìn)而導(dǎo)致大面積土壤鹽漬化。有的地區(qū)又盲目過量開采地下水，致使區(qū)域地下水位持續(xù)下降，導(dǎo)致河湖干涸、草木枯死，甚至引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，出現(xiàn)地沉、地裂和良田變沙漠。

在浪費(fèi)水比較嚴(yán)重的情況下，應(yīng)當(dāng)開源與節(jié)流并舉，節(jié)水與養(yǎng)水結(jié)合，不但要節(jié)約用水，而且要涵養(yǎng)水源。在一些干旱和半干旱地區(qū)只強(qiáng)調(diào)不分時(shí)間和地點(diǎn)的“無滲漏灌溉”，看起來好像節(jié)了水，但實(shí)際上切斷了當(dāng)?shù)氐牡叵滤a(bǔ)給，使地下水位大幅度下降甚至萎縮干涸，使本來可以作為灌區(qū)調(diào)蓄的“地下水庫(kù)”失去應(yīng)有的效用，在河流少水的枯水季節(jié)，曾經(jīng)用做抗旱的井群出現(xiàn)干枯而不能發(fā)揮應(yīng)有效用。而在河流豐水季節(jié)，強(qiáng)調(diào)灌溉節(jié)水又使河源來水白白流失，使節(jié)水和養(yǎng)水不是雙贏而是兩敗俱傷。

因此，必須明確節(jié)水的含義：節(jié)水的性質(zhì)，地點(diǎn)，時(shí)間和方法，有利于養(yǎng)水否，而且，節(jié)水也要考慮節(jié)省錢，考慮節(jié)能降耗，不能單打一。追求的應(yīng)當(dāng)是區(qū)域水資源的最大效用，應(yīng)當(dāng)是省水高產(chǎn)、高效，是戰(zhàn)略上的整體節(jié)水，而不是單純的小尺度單位面積上灌溉水量的減少。

在干旱和半干旱少水地區(qū)，衡量農(nóng)田水利工程技術(shù)是否優(yōu)越的主要標(biāo)準(zhǔn)，是看它能否減少無效蒸散發(fā)量。至于田間發(fā)生的滲漏，則應(yīng)進(jìn)行具體情況具體分析，不要一概否定。例如，在河流豐水季節(jié)，可以適當(dāng)加大引水量進(jìn)行“超定額灌溉”，以補(bǔ)充因抗旱開采虧缺的地下水，并為下一次抗旱儲(chǔ)備地下水源。這種超定額灌溉實(shí)為一種最廉價(jià)、最有效、最易行的“地下水人工補(bǔ)給”，從而實(shí)現(xiàn)“以渠養(yǎng)井(地下水)，以井補(bǔ)渠”的效果。

從總體而言，千百年來，灌溉工作者和灌區(qū)人民群眾也在一直追求省水高產(chǎn)、高效的灌溉技術(shù)。他們積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)然也有教訓(xùn)，應(yīng)當(dāng)認(rèn)真地加以總結(jié)，而不要簡(jiǎn)單用“大水漫灌”一句話否定過去，也不要認(rèn)為只有機(jī)械灌溉才能節(jié)水。農(nóng)田水利是面對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的系統(tǒng)工程，只有面對(duì)實(shí)際、面對(duì)廣大群眾才能解決好農(nóng)業(yè)節(jié)水問題。

6.3 地表水與地下水合理配置

近幾年來，黑龍江省水田灌溉用水調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，大部分灌區(qū)普遍采用井渠結(jié)合的方式，相互補(bǔ)水。枯水年灌溉臨界期地表水來量不夠時(shí)，打補(bǔ)水井灌溉，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)水稻生育期用地下水灌溉對(duì)水稻的米質(zhì)、產(chǎn)量、銷路等均有影響，當(dāng)?shù)氐巨r(nóng)已充分認(rèn)識(shí)到地表水源對(duì)水稻生產(chǎn)的優(yōu)越性，迫切希望修建控制性的蓄水工程，調(diào)豐補(bǔ)枯，增加地表水供水量，保證和增加優(yōu)質(zhì)稻米的生產(chǎn)。

因此，需要研究地表水與地下水如何配置較科學(xué)，既要節(jié)水，又要養(yǎng)水和生產(chǎn)高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)的稻米等問題。

上述的地表水與地下水合理配置問題是很復(fù)雜的系統(tǒng)工程，應(yīng)該緊密結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行深入研究相應(yīng)措施，方能有效。例如，具有控制性調(diào)蓄水庫(kù)的情況下，為保證優(yōu)質(zhì)稻米的生產(chǎn)，地下水僅在泡田期使用，生育期全部采用地表水；三江平原地區(qū)可以采用“排降蓄灌”模式；有條件的地區(qū)可以秋翻地后進(jìn)行泡田灌溉，充分利用地下水庫(kù)來調(diào)節(jié)灌溉臨界期用水矛盾等等。

6.4 需水量與用水量的關(guān)系

農(nóng)作物需水量由本地區(qū)有效降雨量和灌溉需水量組成，也就是說，灌溉需水量為在自然條件下，作物正常生長(zhǎng)中需要人為補(bǔ)充的缺水量。因此，在實(shí)際的水資源配置中，應(yīng)該首先充分利用當(dāng)?shù)氐挠行Ы涤炅亢螅蛔悴糠植扇」こ檀胧﹣頋M足灌溉需水量，故除了灌溉破壞期以外，灌溉需水量就等于灌溉用水量，灌溉破壞期內(nèi)灌溉用水量小于灌溉需水量。

一般的規(guī)劃設(shè)計(jì)灌區(qū)，在水文、氣象、土壤、地質(zhì)、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)等基本條件一定的情況下，同一種農(nóng)作物需水量也是一定的。如水稻而言，在上述的基本條件相同的情況下，所采用的灌溉模式不同，相應(yīng)的灌溉需水量就不同，但是不管灌溉需水量如何變化，理論上灌溉需水量和有效降水量?jī)身?xiàng)之和必須是一個(gè)常數(shù)，故水稻的需水量應(yīng)該是相同的一個(gè)常數(shù)或接近于常數(shù)。

迄今為止，準(zhǔn)確計(jì)算水稻需水量是非常難的科研課題，故常用變通的方法推求近似的水稻需水量，其中就涉及到如何高效用水的問題，高效用水，指的是提高使用過程中水的利用效率(%)和水分生產(chǎn)率(kg/m3)，在實(shí)際工作中應(yīng)該做到水利用效率和水分生產(chǎn)率同時(shí)滿足規(guī)定指標(biāo)的定量要求。

總之，水稻需水量是能夠滿足水利用效率(A)和水分生產(chǎn)率(B)同時(shí)較大(即綜合指標(biāo)C=A×B最大)的作物需水量。由于水利用效率最高的灌溉定額，水分生產(chǎn)率不一定最高；而水分生產(chǎn)率最高的灌溉定額，水利用效率不一定最高。這就需要以A和B兩項(xiàng)指標(biāo)同時(shí)較大的綜合指標(biāo)(C最大)作為目標(biāo)函數(shù)，采用優(yōu)選法選擇較優(yōu)灌溉模式的同時(shí)，推求相應(yīng)的灌溉定額，可推求高效的灌溉需水量，并能夠確定相應(yīng)的灌溉用水量。

6.5 灌區(qū)洪澇水

在灌區(qū)范圍內(nèi)洪澇水，指整個(gè)排水面積(集水面積)上的洪澇水量。對(duì)錦西灌區(qū)而言，排水面積為灌區(qū)控制面積11.83萬hm2(1182.8km2)，而不是設(shè)計(jì)灌溉面積7.36萬hm2(735.5 km2)。

灌區(qū)洪澇水最好采用系列法計(jì)算洪澇水量，該方法雖然計(jì)算精度高，但計(jì)算工作量較大，而且灌區(qū)洪澇水量并不影響灌區(qū)工程規(guī)模，影響灌區(qū)防洪、排水工程規(guī)模的應(yīng)該是設(shè)計(jì)洪水成果。因此，常用排水模數(shù)法確定排水工程規(guī)模，并估算最小的洪澇水量，然后再采用多年平均年徑流深法，估算最大的洪澇水量。

1)最大的洪澇水量：對(duì)錦西灌區(qū)而言，項(xiàng)目區(qū)所在區(qū)域多年平均年降水量542 mm，其中：灌溉期降水量(352mm)約占65%左右；多年平均年蒸發(fā)量為720mm，這是水面蒸發(fā)量而不是實(shí)際的蒸發(fā)量，實(shí)際的損失量約500mm左右；多年平均年徑流深41.5mm，年徑流量為0.49億m3，其中：灌溉期徑流量(3430萬m3)約占70%左右，可近似地作為最大的洪澇水量。

2)最小的洪澇水量：采用排水模數(shù)法推求最小的洪澇水量，對(duì)錦西灌區(qū)而言，在灌區(qū)總面積1182.8km2的基礎(chǔ)上，首先要估算水田灌溉面積735.5 km2相應(yīng)的洪澇水量和其它面積(暫視為旱田)447.3 km2(1182.8km2-735.5 km2)相應(yīng)的洪澇水量，然后兩項(xiàng)之和近似地作為最小的洪澇水量。

根據(jù)三江平原地區(qū)(P+Pa)20%等值線圖，查得5a一遇最大(P+Pa)20%=120mm，依據(jù)降雨徑流關(guān)系圖(黏壤土)，查得徑流深R20%=21.1mm。多年平均(P+Pa)值近似等于(P+Pa)50%≈0.82(P+Pa)20%=98.4mm，查得R50%=10mm，故旱田洪澇水量約447.3萬m3左右。5a一遇水田最大3d降雨量P20%=86.9mm，估算的多年平均(P=50%代替)最大3d降雨量P50%=67.7mm，相應(yīng)的徑流深R50%=30.3mm，水田洪澇水量約2228.6萬m3左右。故最小的洪澇水量2675.9萬m3。

因此，錦西灌區(qū)洪澇水量為2676萬m3-3430萬m3，再考慮灌溉排水量2070萬m3后，錦西灌區(qū)排水量4746萬m3-5500萬m3，平均值為5123萬m3。

[1]黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.黑龍江省富錦市錦西灌區(qū)工程環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告[R].哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2016.

[2]黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.黑龍江省富錦市錦西灌區(qū)工程可行性研究報(bào)告[R].黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2016.

Study on Farmland Irrigation Relations between water supply,use, consumption and drainage

LIU Zhong-man and WU Ming-guan

(Heilongjiang Provincial Water Conservancy & Hydroelectric Power Investigation,Design and Research Institute, Harbin 150080, China)

Closely combined with the planning and design of Heilongjiang Provincial irrigation area project, in line with the relationship between irrigation water supply, water use, water consumption, water drainage, there exist general problems about confused conception, according to the environmental impact evaluation report of Jinxi irrigation area of Fujin City, the research and discussion are conducted and provided firstly the relationship figure of irrigation water supply, use, consumption and drainage and comprehensive analysis results. The major researched contents are water supply, use, consumption and drainage water for irrigation and irrigation area, water demand of crops, effective precipitation,water demand for irrigation and water use for irrigation, water supply for irrigation and water use for irrigation,the lost water quantities of irrigation and irrigation area, the water use coefficient of irrigation and irrigation area, the return water ratio of irrigation and drainage ratio of irrigation area.

irrigation area project; water supply, use, consumption and drainage; single irrigation and drainage; water conservation; high-efficiency water use; drainage, precipitation, storage and irrigation

1007-7596(2017)08-0078-06

2017-07-16

劉忠熳(1973-)，女，黑龍江樺南人，高級(jí)工程師；吳明官(1955-)，男，黑龍江哈爾濱人，教授級(jí)高工。

S274

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