天津市灌溉水有效利用系數(shù)測定方法及評價(jià)

趙世敏

（天津市水利科學(xué)研究院，天津 300061）

天津市灌溉水有效利用系數(shù)測定方法及評價(jià)

趙世敏

（天津市水利科學(xué)研究院，天津 300061）

利用灌溉水有效利用系數(shù)測算法，即首尾分析法，于天津市灌區(qū)中，分析了該技術(shù)的特點(diǎn)，并基于首尾測定法和傳統(tǒng)方法的特點(diǎn)，對不同應(yīng)用領(lǐng)域提出了采用方法建議。

灌溉水有效利用系數(shù)，首尾分析法；特點(diǎn)；應(yīng)用

灌溉水有效利用系數(shù)是指灌入田間能被作物利用的水量與水源地灌溉取水總量的比，是反映渠系輸水和田間用水狀況，度量從水源取水到田間作物吸收利用過程中灌溉水利用程度的一個重要指標(biāo)，能全面反映灌區(qū)灌溉工程建設(shè)成就、管理水平、灌溉技術(shù)水平。

首尾測算分析法的“首”是指被測灌區(qū)從水源引入（取用）的地方，“尾”是指被測灌區(qū)的田間。“首”是毛用水量，“尾”是凈用水量。其測定方法是測定“首”部水源引入（取用）的毛灌溉用水總量，直接測定或通過分析測算得到典型田塊實(shí)際凈灌溉用水量推算“尾”部凈灌溉用水量。

1 樣點(diǎn)灌區(qū)及典型田塊的選擇

1.1 樣點(diǎn)灌區(qū)的篩選

1.1.1 選擇重點(diǎn)

在樣點(diǎn)選擇時(shí)，其灌區(qū)數(shù)據(jù)采集和分析準(zhǔn)確程度對全市影響較大，為保證全市的精度，首先重視中型灌區(qū)樣點(diǎn)的選擇。

（1）全市灌區(qū)8701處，總灌溉面積31.2萬hm2。其中：地表水（含混灌）灌區(qū)630處，灌溉面積26萬hm2，占灌區(qū)總灌溉面積的83.4%；純井灌區(qū)8071處（均為單眼井），灌溉面積5.2萬hm2，占灌區(qū)總灌溉面積的16.6%。灌區(qū)以地表水（含混灌）灌區(qū)為主。

（2）全市630處地表水（含混灌）灌區(qū)中，667hm2以上灌區(qū)80處，總灌溉面積19.1萬hm2，占地表水（含混灌）灌區(qū)灌溉面積的73.6%；667hm2以下灌區(qū)550處，總灌溉面積6.9萬hm2，占26.4%。則以667hm2以上灌區(qū)為主。

（3）全市667hm2以上80個灌區(qū)中，大型灌區(qū)1個，灌溉面積2.8萬hm2，占該類型的14.5%；中型灌區(qū)（667hm2~2萬hm2）灌溉面積16.3萬hm2，占85.5%。以中型灌區(qū)為主。

在667hm2以上80個灌區(qū)中，全市10個行政區(qū)劃中6個區(qū)縣有這樣的灌區(qū)，其中薊縣4處、寶坻6處、武清20處、寧河20處、靜海18處、濱海新區(qū)12處。6個灌區(qū)除薊縣外，其他5個均為這一類型重點(diǎn)區(qū)。

1.1.2 選擇必要條件

樣點(diǎn)灌區(qū)確定需要同時(shí)滿足兩個必要條件：①不同規(guī)模的樣點(diǎn)灌區(qū)數(shù)量不少于全市相應(yīng)規(guī)模灌區(qū)總數(shù)的5%；②各種規(guī)模樣點(diǎn)灌區(qū)有效灌溉面積不少于全市相應(yīng)規(guī)模灌區(qū)有效灌溉面積的10%。

在同時(shí)滿足上述兩個條件前提下，兼顧天津市北部薊縣、寶坻區(qū)，到中部的武清區(qū)，南部的靜?？h，東部寧河縣及環(huán)城四區(qū)不同灌區(qū)區(qū)域，考慮主要旱田作物、雜糧作物和水稻作物類型，黏土、壤土、沙壤土等土壤類型，進(jìn)行均勻選取，綜合后能代表全市該類型灌區(qū)的平均情況。

1.1.3 選擇結(jié)果

全市樣點(diǎn)灌區(qū)37個，其中：大型灌區(qū)1個，中型灌區(qū)11個，小型灌區(qū)10個，純井灌區(qū)15個。在純井灌區(qū)中，土質(zhì)渠道輸水地面灌、防滲渠道輸水地面灌、低壓管道輸水地面灌、噴灌、微灌5種灌溉形式各3個樣點(diǎn)。

1.1.3.1 大型灌區(qū)

天津市大型灌區(qū)只有里自沽灌區(qū)1處，這樣，里自沽灌區(qū)即為全市大型灌區(qū)的樣點(diǎn)灌區(qū)。

1.1.3.2 中型灌區(qū)

中型灌區(qū)按照有效灌溉面積（A中型）大小分為3個檔，即667hm2≤A中型1＜3333hm2、3333hm2≤A中型2＜1萬hm2、1萬hm2≤A中型3＜2萬hm2，每個檔的樣點(diǎn)灌區(qū)數(shù)量不少于市級區(qū)域相應(yīng)檔灌區(qū)總數(shù)的5%，各檔樣點(diǎn)灌區(qū)有效灌溉面積不少于市級區(qū)域相應(yīng)檔灌區(qū)有效灌溉面積的10%。針對中型樣點(diǎn)灌區(qū)是重點(diǎn)的結(jié)論，擇結(jié)果是：

（1）667hm2≤A中型1＜3333hm2規(guī)模中型樣點(diǎn)8個，分別為獨(dú)流灌區(qū)、大邱莊灌區(qū)、上馬臺灌區(qū)、中塘一灌區(qū)、徐莊子灌區(qū)、城關(guān)灌區(qū)、大孟莊灌區(qū)、大北灌區(qū)。

（2）3333hm2≤A中型2＜1萬hm2規(guī)模中型樣點(diǎn)2個，分別為唐官屯灌區(qū)、崔黃口灌區(qū)。

（3）1萬hm2≤A中型3＜2萬hm2規(guī)模中型樣點(diǎn)1個，是潮南灌區(qū)。

1.1.3.3 小型灌區(qū)

小型樣點(diǎn)灌區(qū)根據(jù)本市小型灌區(qū)的實(shí)際情況，參考自然條件、社會經(jīng)濟(jì)狀況、作物種類、灌溉類型等因素分區(qū)選擇樣點(diǎn)灌區(qū)共10個。

1.1.3.4 純井灌區(qū)

純井樣點(diǎn)灌區(qū)數(shù)量將按照土渠、渠道防滲、低壓管道、噴灌、微灌5種不同灌溉工程形式分類選擇代表性樣點(diǎn)，每種灌溉工程形式選擇3個樣點(diǎn)灌區(qū)。

1.2 典型田塊選擇

在每個樣點(diǎn)灌區(qū)中，首先對灌區(qū)種植作物播種面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，再按從大到小排隊(duì)，對播種面積超過該灌區(qū)總播種面積10%以上的作物種類，選擇典型田塊。

1.2.1 灌水量觀測計(jì)量

在作物全生育期內(nèi)，對樣點(diǎn)灌區(qū)所有典型田塊進(jìn)行灌水和灌溉面積計(jì)量，對不同典型田塊，分別使用水表和流量計(jì)計(jì)量，水表直接計(jì)量灌溉水量，流量計(jì)測得的平均流速乘以時(shí)間為灌水量。灌水量除以面積即為次凈灌水定額。全生育期次凈灌水定額累計(jì)值，即為該典型田塊凈灌溉水量。

1.2.2 田間持水量測定

按照農(nóng)田水利教科書介紹的方法，測定全部典型田塊田間持水量M。

2 首尾測定法

按照首尾測算方法，分別對天津市大、中、小型灌區(qū)和純井樣點(diǎn)灌區(qū)進(jìn)行灌溉水有效利用系數(shù)的測算分析。

2.1 典型田塊單位面積平均凈灌溉定額的確定

典型田塊凈灌溉定額W田（旱田），當(dāng)k·W田≥M時(shí)，為充分灌溉，將產(chǎn)生部分對作物無效的深層滲漏量，典型田塊的凈灌溉定額為W田=M。

當(dāng)k·W田＜M時(shí)，為非充分灌溉，灌水后，作物仍然缺水，典型田塊的凈灌溉定額為W田凈=k·W田。

其中，k為折減系數(shù)，旱作物k取0.90；水稻k取0.95。

2.2 樣點(diǎn)灌區(qū)年凈灌溉用水總量

平均凈灌溉定額分別按照作物面積、灌溉類型進(jìn)行加權(quán)平均得到某種作物平均灌溉定額。根據(jù)樣點(diǎn)灌區(qū)內(nèi)不同作物灌溉面積，乘以該種作物的平均灌溉定額。即為該種作物年灌溉凈用水量，樣點(diǎn)灌區(qū)全部作物凈灌溉水量累計(jì)值即為該灌區(qū)年凈灌溉用水量。值得注意的是，灌溉面積10%以上作物以外全部歸為“其他”作物類，凈灌溉定額參照天津市地方標(biāo)準(zhǔn)DB12《天津市農(nóng)業(yè)用水定額管理標(biāo)準(zhǔn)》，加權(quán)平均獲得。在計(jì)算樣點(diǎn)灌區(qū)年凈灌溉水量時(shí)，不要將其忽略掉。

2.3 樣點(diǎn)灌區(qū)年毛灌溉用水總量確定

樣點(diǎn)灌區(qū)毛灌溉用水總量全年從水源 （一個或多個）取用的用于樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉的總水量。在每次灌水前，采用流量計(jì)法測定。灌水量為平均流量乘以灌水時(shí)間，全生育期的灌水量累計(jì)為樣點(diǎn)灌區(qū)毛灌溉用水總量。

2.4 樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)

樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)公式如式（1）。

式中 η樣為樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)；W樣凈為樣點(diǎn)灌區(qū)凈灌溉用水量（m3）；W樣毛為樣點(diǎn)灌區(qū)毛灌溉用水量（m3）。

2.5 全市灌溉水有效利用系數(shù)測算

2.5.1 不同規(guī)模灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)

2.5.1.1 大型灌區(qū)

大型灌區(qū)只有一處，樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)即為大型灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)。

2.5.1.2 中型灌區(qū)

中型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)以樣點(diǎn)灌區(qū)測算值為基礎(chǔ)，按算數(shù)平均法，分別計(jì)算各種規(guī)模灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)平均值，然后按統(tǒng)計(jì)不同規(guī)模灌區(qū)年毛灌溉用水量加權(quán)平均得到全市中型灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)平均值。

2.5.1.3 小型灌區(qū)

小型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)平均值按照小型樣點(diǎn)灌區(qū)算術(shù)平均值進(jìn)行計(jì)算。

2.5.1.4 純井灌區(qū)

純井灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)以樣點(diǎn)灌區(qū)土渠、渠道防滲、低壓管道、噴灌、微灌不同灌溉工程類型的灌溉水有效利用系數(shù)為基礎(chǔ)，按照不同灌溉工程類型年毛灌溉用水量加權(quán)平均計(jì)算得出全市井灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)。

2.5.2 全市平均灌溉水有效利用系數(shù)

按照大、中、小型灌區(qū)、純井灌區(qū)的全市毛灌溉用水總量和平均灌溉水有效利用系數(shù)，按水量加權(quán)平均得到全市當(dāng)年平均灌溉水有效利用系數(shù)。

3 測定方法評價(jià)

3.1 傳統(tǒng)測定方法

傳統(tǒng)法是通過實(shí)測獲得干、支、斗、農(nóng)不同級別典型渠道的渠道水利用率，與田間灌溉水利用系數(shù)連乘得出該灌區(qū)綜合灌溉水有效利用系數(shù)。

傳統(tǒng)測算方法主要存在以下缺點(diǎn)：①測定費(fèi)時(shí)、費(fèi)工，工作量大；②被測試渠道斷面面積方便精準(zhǔn)測量，水流條件平順，實(shí)際測量中往往難以滿足；③渠道狀況千差萬別，甚至有的渠道雜草叢生，典型渠道的代表性極差。

3.2 方法比較

首尾測定法，只需測定渠首和田間取水、灌水?dāng)?shù)據(jù)，傳統(tǒng)測定法不僅需要測定渠首和田間取水、灌水?dāng)?shù)據(jù)，還要觀測干、支、斗、農(nóng)、毛渠道的灌水?dāng)?shù)據(jù)，工作量大，誤差概率大幅度增加。

對于宏觀評價(jià)或分配水資源的應(yīng)用，首尾測定法測定較好。

對于評價(jià)、新建或維修干、支、斗、農(nóng)、毛不同渠道的用途，適用傳統(tǒng)法。

4 結(jié)語

（1）首尾測定法是一種全新的灌溉水利用系數(shù)測定方法。與傳統(tǒng)測定方法比較，減少了測定工作量，提高了測試精度。

（2）傳統(tǒng)測定方法雖然費(fèi)時(shí)、費(fèi)工，工作量大。但對于評價(jià)、新建或維修干、支、斗、農(nóng)、毛不同渠道的用途，還是比較適宜的。

［1］DB12，天津市農(nóng)業(yè)用水定額管理標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］馮廣志.水利技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匯編（灌溉排水卷）［M］.北京：中國水利水電出版社，2002.

［3］全國農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算分析專題組.全國農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算分析技術(shù)指導(dǎo)細(xì)則［Z］.2013.

［4］SL13—2004，灌溉試驗(yàn)規(guī)范［S］.

（責(zé)任編輯：姜彤宇）

Determination method of irrigation water use efficiency in Tianjin and its evaluation

ZHAO Shi-min
（Tianjin Water Conservancy Science Research Institute of Tianjin,Tianjin 300061，China）

Head-end measurement method as an advanced determination method of irrigation water use efficiency is used in Tianjin.This paper introduces the application of this method in the determination and analysis in Tianjin irrigation area. The head-end measurement method and traditional methods have different characteristics.This paper provided suggestion for the determination method of irrigation water use efficiency in different application fields。

irrigation water use efficiency;head-end measurement method;characteristics;application

S274

B

1672-9900（2017）01-0023-04

2017-01-05

趙世敏（1962-），女（漢族），高級工程師，主要從事節(jié)水灌溉工程技術(shù)、作物需水量科研和成果推廣工作，（Tel）13602085509。