黑龍江省2016年農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析與評(píng)價(jià)

司振江，孫雪梅，呂純波，李芳花，孟德寶

(1.黑龍江省水利科學(xué)研究院，黑龍江 哈爾濱 150080；2.黑龍江省農(nóng)田水利管理中心,黑龍江 哈爾濱 150060)

黑龍江省2016年農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析與評(píng)價(jià)

司振江1，孫雪梅1，呂純波2，李芳花1，孟德寶2

(1.黑龍江省水利科學(xué)研究院，黑龍江 哈爾濱 150080；2.黑龍江省農(nóng)田水利管理中心,黑龍江 哈爾濱 150060)

根據(jù)2016年黑龍江省農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)樣點(diǎn)灌區(qū)毛灌溉用水量、凈灌溉用水量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合試驗(yàn)研究資料及各類(lèi)灌區(qū)灌溉面積、節(jié)水灌溉工程建設(shè)等有關(guān)數(shù)據(jù)，測(cè)算分析了黑龍江省不同規(guī)模類(lèi)型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)，計(jì)算得出了全省農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)，并進(jìn)行了合理性分析與綜合評(píng)價(jià)。農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的提出，為確定水資源管理“三條紅線(xiàn)”控制指標(biāo)提供了有力依據(jù)。

農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù);樣點(diǎn)灌區(qū);毛灌溉用水量;凈灌溉用水量

農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)是評(píng)價(jià)農(nóng)業(yè)灌溉用水效率的一項(xiàng)重要指標(biāo)，國(guó)家“十二五”水利規(guī)劃將其列為水資源管理“三條紅線(xiàn)”考核的一項(xiàng)重要指標(biāo)[1]，自2006年起，國(guó)家要求各省(自治區(qū)、直轄市)按年度上報(bào)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析成果，并于2015年制定《農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析工作考評(píng)辦法》，對(duì)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)進(jìn)行年度目標(biāo)考核評(píng)價(jià)，并向社會(huì)公布。

黑龍江省多年平均地表水資源量為686億m3，地下水資源量為287億m3，扣除兩者之間的重復(fù)計(jì)算量163億m3，多年平均水資源總量為810億m3。全省人均占有水資源量為2125 m3，耕地畝均占有水資源量405 m3，均低于全國(guó)平均水平。農(nóng)業(yè)用水量占總用水量的89%，水資源供需矛盾日益突出[2]。水資源短缺制約著黑龍江省經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，改善農(nóng)業(yè)灌溉條件，提高灌溉水利用效率，降低灌溉成本，是促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

1 農(nóng)田灌溉及用水情況

1.1 農(nóng)田灌溉概況

黑龍江省位于我國(guó)東北地區(qū)的北部，是我國(guó)位置最北、緯度最高和氣溫最低的邊疆省份。全省土地總面積45.48萬(wàn)km2，屬溫帶、寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候。全省年平均降水量多介于400～650 mm，5—9月降水量占全年總量的80%～90%，春季降水約占全年總量的10%～15%，由于降水分配不均，容易產(chǎn)生春旱秋澇。多年平均水面蒸發(fā)量(E601)變化范圍在500～850 mm之間。

黑龍江省按照東、中、西部發(fā)展布局。西部(松嫩平原)以控制和改造并舉，以控為主，發(fā)展為輔，減少井灌面積和大中型灌區(qū)上游的小型灌區(qū)面積，以大中型灌區(qū)的節(jié)水、改造、完善和提高為重點(diǎn)，增加地表水灌溉面積，鞏固傳統(tǒng)優(yōu)質(zhì)粳稻生產(chǎn)基地[3]；建設(shè)重點(diǎn)是地下水置換，原則上不再新增水田面積，同時(shí)，大力發(fā)展旱田灌溉，全區(qū)水田面積不超過(guò)133.33萬(wàn)hm2，占全省水稻面積的30%左右。中部(南、北兩大山區(qū))以大中型灌區(qū)建設(shè)和完善為重點(diǎn)，搞好節(jié)水改造，發(fā)展為主，控制為輔，重點(diǎn)發(fā)展松花江沿岸提水灌區(qū)和黑河市北三縣黑龍江沿岸提水灌區(qū)，全區(qū)水田面積控制在40萬(wàn)hm2左右，占全省水稻面積的10%左右。東部(三江平原)以發(fā)展為主，控制為輔的原則，大力開(kāi)發(fā)和利用過(guò)境水資源，發(fā)展地表水灌溉，減少和置換現(xiàn)有井灌面積；全區(qū)水田面積控制在233.33萬(wàn)hm2左右，占全省水稻面積60%。全省發(fā)展旱田灌溉面積333.33萬(wàn)hm2，水田面積浮動(dòng)區(qū)間366.67萬(wàn)～433.33萬(wàn)hm2。

1.2 灌溉面積及種植結(jié)構(gòu)

2016年，黑龍江省種植結(jié)構(gòu)中玉米533.33萬(wàn)hm2，水稻400.73萬(wàn)hm2，大豆266.67萬(wàn)hm2，雜糧等133.33萬(wàn)hm2。黑龍江省有效灌溉面積593.92萬(wàn)hm2，實(shí)際灌溉面積504.83萬(wàn)hm2。黑龍江省主要灌溉作物為水稻，2016年全省水田灌溉面積按區(qū)域布局分，東部三江平原230.93萬(wàn)hm2，占全省水田實(shí)灌面積的58%；西部松嫩平原132.73萬(wàn)hm2，占全省水田實(shí)灌面積的33%；中部地區(qū)37.07萬(wàn)hm2，占全省水田實(shí)灌面積的9%。按灌區(qū)類(lèi)型分，全省萬(wàn)畝以上灌區(qū)水田面積100.60萬(wàn)hm2，占全省水田實(shí)灌面積的25%；五小工程水田面積300.13萬(wàn)hm2，占全省水田實(shí)灌面積的75%。按水源類(lèi)型分，水田地表水灌溉面積148.27萬(wàn)hm2，占全省水田實(shí)灌面積的37%；水田地下水灌溉面積252.46萬(wàn)hm2，占全省水田實(shí)灌面積的63%。

1.3 各類(lèi)灌區(qū)灌溉用水情況

黑龍江省灌區(qū)分為大、中、小、純井灌區(qū)。其中，大型灌區(qū)25處，中型灌區(qū)313處，小型灌區(qū)23 550處，純井灌區(qū)575 674處，見(jiàn)表1。2016年，全省灌溉用水量305.83億m3，綜合灌溉定額6060 m3/hm2。其中，大型灌區(qū)實(shí)際灌溉面積38.33萬(wàn)hm2，灌溉用水量49.21億m3；中型灌區(qū)實(shí)際灌溉面積64.46萬(wàn)hm2，灌溉用水量67.20億m3；小型灌區(qū)實(shí)際灌溉面積48.78萬(wàn)hm2，灌溉用水量44.26億m3純井灌區(qū)實(shí)際灌溉面積353.26萬(wàn)hm2，灌溉用水量145.16億m3。

2 灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析方法

2.1 樣點(diǎn)灌區(qū)選擇

根據(jù)《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》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《細(xì)則》)[4]，綜合考慮黑龍江省灌區(qū)分布、作物種植結(jié)構(gòu)等因素，按照灌區(qū)規(guī)模(大、中、小、純井)、水源類(lèi)型(提水、自流)、土壤、地形等因素，2016年全省共選取樣點(diǎn)灌區(qū)185處，見(jiàn)表1。樣點(diǎn)區(qū)基本反映了黑龍江省灌區(qū)實(shí)際情況。

表1 2016年全省樣點(diǎn)灌區(qū)統(tǒng)計(jì)表

續(xù)表1

2.2 樣點(diǎn)灌區(qū)典型田塊選取

典型田塊是監(jiān)測(cè)田間凈灌溉用水量的基本單元。《細(xì)則》要求，樣點(diǎn)灌區(qū)應(yīng)根據(jù)灌區(qū)規(guī)模、作物種類(lèi)分別選取典型田塊。大型灌區(qū)應(yīng)按上、中、下游劃分片區(qū)，片區(qū)內(nèi)每種作物至少選取3個(gè)典型田塊；中型灌區(qū)應(yīng)按上、下游劃分片區(qū)，片區(qū)內(nèi)每種作物至少選取3個(gè)典型田塊；小型灌區(qū)應(yīng)按作物種類(lèi)、灌溉制度、田面平整程度等因素選取典型田塊，每種作物至少選取2個(gè)典型田塊；純井灌區(qū)應(yīng)按土質(zhì)渠道地面灌、防滲渠道地面灌、管道輸水地面灌、噴灌、微灌5種類(lèi)型進(jìn)行選取，同種灌溉類(lèi)型下每種作物至少選擇2個(gè)典型田塊。

2016年，全省大、中、小及純井樣點(diǎn)灌區(qū)共選取典型田塊224塊，其中大型灌區(qū)選取典型田塊87塊，中型灌區(qū)選取典型田塊113塊，小型灌區(qū)選取典型田塊8塊，純井灌區(qū)選取典型田塊16塊。

2.3 樣點(diǎn)灌區(qū)凈灌溉用水量計(jì)算

根據(jù)《細(xì)則》，優(yōu)先采用直接量測(cè)法對(duì)典型田塊凈灌水量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)于旱作物、林果類(lèi)及水稻控制灌溉，采用測(cè)定典型田塊灌溉前后計(jì)劃濕潤(rùn)層土壤含水率的變化確定某次畝均凈灌溉用水量；對(duì)于水稻常規(guī)灌溉田塊，采用測(cè)定典型田塊灌溉前后田面水深的變化來(lái)確定某次畝均凈灌溉用水量。將作物各生育期測(cè)得的各次畝均凈灌溉用水量相加得到典型田塊年畝均凈灌溉水量，再乘以相應(yīng)作物的灌溉面積，得到該作物樣點(diǎn)灌區(qū)的年凈灌溉用水量，各類(lèi)作物年凈灌溉用水量之和為樣點(diǎn)灌區(qū)年凈灌溉用水量。

2.4 樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉毛灌溉用水量計(jì)算

黑龍江省多數(shù)大中型灌區(qū)主要水源放水口有量水設(shè)施，其農(nóng)業(yè)灌溉水量可通過(guò)量水設(shè)施觀(guān)測(cè)統(tǒng)計(jì)；對(duì)放水口無(wú)量水設(shè)施的自流引水灌區(qū)，主要采用流速儀測(cè)速，通過(guò)計(jì)算過(guò)渠流量并記錄引水時(shí)間的方法確定灌區(qū)毛灌溉用水量。井灌區(qū)和提水灌區(qū)灌溉主要通過(guò)調(diào)查了解機(jī)井和泵站的年度耗電量，通過(guò)利用耗電量～提水量之間的關(guān)系，推算出灌區(qū)年毛灌溉用水量。

2.5 灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析方法

(1)樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)計(jì)算。樣點(diǎn)灌區(qū)凈灌溉用水量與毛灌溉用水量的比值即為樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)。

(2)大型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)計(jì)算。全省大型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)，依據(jù)各大型灌區(qū)的樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)與用水量加權(quán)平均得到。

(3)中型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)計(jì)算。以中型灌區(qū)3個(gè)檔次樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)為基礎(chǔ)，采用算術(shù)平均法分別計(jì)算0.067～0.333萬(wàn)hm2、0.333～1萬(wàn)hm2、1～2萬(wàn)hm2灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)，然后將匯總得出的0.067～0.333萬(wàn)hm2、0.333～1萬(wàn)hm2、1～2萬(wàn)hm2灌區(qū)年毛灌溉用水量加權(quán)平均得出省級(jí)區(qū)域中型灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)。

(4)小型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)計(jì)算。以測(cè)算分析得出的各個(gè)小型樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)為基礎(chǔ)，采用算數(shù)平均法計(jì)算省級(jí)區(qū)域小型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)。

(5)純井灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)計(jì)算。以測(cè)算分析得出的各類(lèi)型純井樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)為基礎(chǔ)，采用算術(shù)平均法分別計(jì)算土質(zhì)渠道地面灌、防滲渠道地面灌、管道輸水地面灌、噴灌、微灌5種類(lèi)型灌區(qū)樣點(diǎn)灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)；然后，按不同類(lèi)型灌區(qū)年毛灌溉用水量加權(quán)平均，計(jì)算得出省級(jí)區(qū)域純井灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)。

(6)全省灌溉水有效利用系數(shù)計(jì)算。根據(jù)不同類(lèi)型灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)和年毛灌溉用水量，按不同類(lèi)型灌區(qū)年毛灌溉用水量加權(quán)平均計(jì)算全省灌溉水有效利用系數(shù)。

3 灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算成果

根據(jù)上述方法，計(jì)算出2016年黑龍江省大型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)為0.4420，中型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)為0.4781，小型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)為0.5346，純井灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)為0.7198。全省灌溉水有效利用系數(shù)為0.5952。

全省不同類(lèi)型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算成果見(jiàn)表2。

表2 不同類(lèi)型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)

續(xù)表2

4 灌溉水有效利用系數(shù)分析與評(píng)價(jià)

4.1 不同規(guī)模與水源類(lèi)型灌區(qū)灌溉水有效利用系 數(shù)合理性分析

4.1.1 不同規(guī)模灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)合理性分析

2016年黑龍江省不同規(guī)模灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)對(duì)比如圖1所示。不同規(guī)模灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)表現(xiàn)出：純井灌區(qū)>小型灌區(qū)>中型灌區(qū)>大型灌區(qū)，此規(guī)律符合實(shí)際。灌區(qū)規(guī)模越大，渠系越發(fā)達(dá)，灌溉輸水渠線(xiàn)越長(zhǎng)，輸水過(guò)程水分損失較大，同時(shí)難于管理，灌溉水有效利用系數(shù)相對(duì)較?。欢?guī)模小的灌區(qū)渠道越級(jí)現(xiàn)象多，輸水渠線(xiàn)短，部分小型灌區(qū)和純井灌區(qū)水源甚至從取水口直接進(jìn)入農(nóng)渠，避免了輸水過(guò)程的水分損失，同時(shí)灌區(qū)規(guī)模較小，管理方便，減少了用水浪費(fèi)現(xiàn)象，因此灌溉水有效利用系數(shù)較大。綜上所述，2016年不同規(guī)模灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)變化趨勢(shì)符合一般規(guī)律，結(jié)果合理。

圖1 2016年黑龍江省不同規(guī)模灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)

4.1.2 不同水源類(lèi)型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)合理性分析

2016年黑龍江省不同水源類(lèi)型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算結(jié)果如圖2所示，從圖中可以看出，不同規(guī)模灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)均為提水>自流引水。提水灌區(qū)使用電力提水灌溉，考慮到成本的問(wèn)題，灌區(qū)對(duì)水量控制比較嚴(yán)格，管理水平高于自流引水的灌區(qū)；自流灌區(qū)水量視河流來(lái)水而定，來(lái)水豐沛時(shí)，會(huì)存在過(guò)度灌溉問(wèn)題，導(dǎo)致用水效率較低。純井灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)土質(zhì)渠道地面灌<防滲渠道地面灌<噴灌<微灌，符合實(shí)際規(guī)律，系數(shù)合理。綜上所述，2016年不同水源類(lèi)型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算成果合理。

圖2 2016年黑龍江省不同水源類(lèi)型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)

4.2 全省灌溉水有效利用系數(shù)合理性分析

2016年，在對(duì)樣點(diǎn)灌區(qū)上報(bào)數(shù)據(jù)審核過(guò)程中，依據(jù)黑龍江省地方標(biāo)準(zhǔn)《用水定額》(DB 23/T 727-2016)中農(nóng)業(yè)灌溉分區(qū)及農(nóng)業(yè)用水定額數(shù)據(jù)對(duì)樣點(diǎn)灌區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行核準(zhǔn)，對(duì)有疑異的數(shù)據(jù)與樣點(diǎn)灌區(qū)填報(bào)單位反復(fù)溝通確認(rèn)，以確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性、可靠性、合理性；全省灌區(qū)統(tǒng)計(jì)信息中全省灌區(qū)數(shù)量、有效灌溉面積、實(shí)灌面積、節(jié)水工程面積及節(jié)水工程投資數(shù)據(jù)從2016年《黑龍江省水田發(fā)展情況報(bào)告》、黑龍江省水利廳規(guī)劃計(jì)劃處灌區(qū)統(tǒng)計(jì)信息等渠道獲得，全省農(nóng)業(yè)用水總量從黑龍江省水文局處獲得，數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。

圖3為2010—2016年黑龍江省灌溉水有效利用系數(shù)變化趨勢(shì)圖。從圖3可以看出，自2012年起，不同規(guī)模灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)均在平穩(wěn)中有所上升，小型灌區(qū)系數(shù)變化較小，與小型灌區(qū)投資較少有關(guān)；中型灌區(qū)2016年系數(shù)上升幅度較大，這與黑龍江省逐步增加灌區(qū)工程配套率、渠道襯砌率、提高灌區(qū)管理水平、推廣節(jié)水控制灌區(qū)技術(shù)有關(guān)。綜上，黑龍江省2016年灌溉水有效利用系數(shù)總體上較為合理。

圖3 2010—2016年黑龍江省灌溉水有效利用系數(shù)變化趨勢(shì)

[1] 張玉順，路振廣，王 敏，等. 河南省農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電，2011(1)：9-12.

[2] 楊芳，鄭江麗，李興拼. 省級(jí)灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算工作評(píng)估方法探討[J].節(jié)水灌溉，2016(9)：129-132.

[3] 魏邦記. 實(shí)現(xiàn)“5000萬(wàn)畝水田”灌區(qū)發(fā)展構(gòu)想[J].黑龍江水利科技，2011，39(2)：170-171.

[4] 全國(guó)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析專(zhuān)題組.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[Z].北京：中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心，2016.

Calculation and analysis of effective utilization coefficient of farmland irrigation water in Heilongjiang Province in 2016

SI Zhenjiang1，SUN Xuemei1，LYU Chunbo2，LI Fanghua1，MENG Debao2

(1.Heilongjiang Province Hydraulic Research Instute, Harbin 150080，China；2.Heilongjiang Provincial farmland water conservancy management center，Harbin 150060，China)

According to gross and net irrigation water consumption monitoring data of effective utilization coefficient of farmland irrigation water sample irrigation area in Heilongjiang Province, combined with experimental study and irrigation area irrigated area, water-saving irrigation project construction and related data, effective utilization coefficient of farmland irrigation water of different types of irrigation area and the entire province were calculated, and the rational analysis and comprehensive evaluation were carried on. The effective utilization coefficient of farmland irrigation water provides a strong basis for determining the control index of "three red lines" in water resources management.

effective utilization coefficient of farmland irrigation water; sample irrigation area; gross irrigation water consumption; net irrigation water consumption

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFC0400103)

司振江(1959-)，男，黑龍江寶清人，研究員級(jí)高級(jí)工程師，主要從事農(nóng)業(yè)灌溉排水、生態(tài)環(huán)境修復(fù)及利用等方面的研究。E-mail：si_zj@163.com。

S274.4

A

2096-0506(2017)07-0001-06