新疆喀什噶爾河流域伽師縣灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)分析

（新疆喀什噶爾河流域管理局水利管理中心 新疆喀什 844000）

0 引 言

新疆水資源總量有限，水資源短缺問題嚴(yán)重制約著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與脫貧攻堅(jiān)的進(jìn)程。據(jù)調(diào)查2017年，新疆農(nóng)業(yè)用水比重達(dá)到92.5%，南疆地區(qū)部分地州農(nóng)業(yè)用水比重高達(dá)97%，遠(yuǎn)高于全國(guó)平均68%以上[1]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，非農(nóng)用水逐年提高，提高農(nóng)業(yè)灌溉用水的效率，不僅可以緩解區(qū)域水資源短缺的現(xiàn)狀，對(duì)于水資源可持續(xù)利用也具有積極的推動(dòng)作用[2]。灌溉水有效利用系數(shù)是評(píng)價(jià)灌溉水利用效率及程度的重要參考指標(biāo)，是直接反映工程技術(shù)質(zhì)量和效果的綜合性指標(biāo)[3]。灌溉水利用系數(shù)的測(cè)算和分析，為判斷農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力提供依據(jù)，使得各地節(jié)水農(nóng)業(yè)主攻方向進(jìn)一步明確[4]。本文以新疆喀什噶爾河流域伽師縣灌區(qū)為例，研究分析了通過實(shí)施灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程，對(duì)灌區(qū)的灌溉水利用系數(shù)的影響，為節(jié)約區(qū)域水資源提供很好的依據(jù)。

1 灌區(qū)概況

喀什噶爾河灌區(qū)是喀什噶爾河平原綠洲的主體，位于喀什噶河流域中央。本次工程區(qū)伽師縣地處新疆南疆的喀什地區(qū)，東臨巴楚縣，西接疏勒縣，南連岳普湖縣，北依天山南支柯坪山山前地帶，西北與疏勒縣和阿圖什市毗鄰。全縣東西長(zhǎng)約140 km，南北寬約80 km，土地總面積6 862 km2?？h區(qū)西北依山，東南伸入也臺(tái)庫(kù)木沙漠，其山地及沙漠區(qū)面積約2 700 km2，占土地面積的40%；平原區(qū)面積為4 100 km2，占土地總面積的60%。轄區(qū)內(nèi)有十個(gè)鄉(xiāng)、兩個(gè)鎮(zhèn)以及兵團(tuán)第三師伽師總場(chǎng)。

2 計(jì)算方法

1）灌溉水利用系數(shù)

灌溉水利用系數(shù)計(jì)算公式如下:

式中:η渠——渠系水利用系數(shù)；

η田——田間水利用系數(shù)。

2）渠道水利用系數(shù)

按照《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50288-99）[5]。計(jì)算渠道水利用系數(shù)。公式如下:

式中:η——渠道水利用系數(shù)；

σ——渠道單位長(zhǎng)度水量損失率，%/km；

L——渠道長(zhǎng)度，km。

土渠滲水不受地下水頂托的影響，渠道單位長(zhǎng)度水量損失率（%/km）可按下式計(jì)算:

式中:σ——渠道單位長(zhǎng)度水量損失率，%/km；

K——土壤透水性系數(shù)；

m——土壤透水性指數(shù)；

Qdj——渠道凈流量，m3/s。

K和m的取值與渠床土質(zhì)有關(guān)，根據(jù)地勘資料，灌區(qū)內(nèi)渠道為低液限粉土土質(zhì)，依據(jù)規(guī)范K和m分別取2.65和0.45。

土渠滲水受地下水頂托的影響，對(duì)單位長(zhǎng)度損失率按下公式修正:

式中:σ′——受地下水頂托的渠道單位長(zhǎng)度水量損失率，%/km；

ε′——受地下水頂托的滲水損失修正系數(shù)。

襯砌渠道可用以下公式修正:

式中:σ0——受地下水頂托的渠道單位長(zhǎng)度水量損失率，%/km；

ε0——襯砌渠道滲水損失修正系數(shù)。

3 灌區(qū)改造渠系水利用系數(shù)計(jì)算

根據(jù)公式（2）-（5），計(jì)算出本次伽師縣大中型灌區(qū)骨干工程節(jié)水改造項(xiàng)目2015年（現(xiàn)狀年）和2020年（設(shè)計(jì)水平年）干、支渠水利用系數(shù)結(jié)果見表1。根據(jù)新疆部分渠道實(shí)測(cè)值經(jīng)驗(yàn)，理論公式計(jì)算值偏大，還應(yīng)考慮水面蒸發(fā)損失、閘門漏損及流域內(nèi)的管理水平等多種因素，實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)進(jìn)行折減，折減后設(shè)計(jì)取值見表詳見表1、2。

由表1和2可知:伽師縣干渠在經(jīng)過續(xù)建配套和節(jié)水改造之后，渠道水利用系數(shù)（設(shè)計(jì)值）較2015年平均增加了3.94%，渠道凈流量較2015年增加了5.24%，說明通過節(jié)水改造項(xiàng)目，能夠有效地提高渠道水利用系數(shù)，在輸水過程中能夠降低滲漏損失，提高水的利用效率。

表1 2015年伽師縣渠道水利用系數(shù)計(jì)算表

4 灌溉水利用系數(shù)測(cè)算及分析

1）2015年灌溉水利用系數(shù)分析

（1）渠系水利用系數(shù)。2015年（現(xiàn)狀年）伽師縣灌區(qū)干渠總長(zhǎng)度314.07 km，防滲長(zhǎng)度60.9 km，防滲率19.35%，支渠總長(zhǎng)191.45 km，防滲長(zhǎng)度25.6 km，防滲率13.37%；斗渠總長(zhǎng)度1 606 km，防滲長(zhǎng)度89 km，防滲率5.54%；農(nóng)渠總長(zhǎng)度1 142 km，均無(wú)防滲。經(jīng)計(jì)算，地面灌渠系水利用系數(shù)為0.534；根據(jù)實(shí)際情況，滴灌系統(tǒng)均布置在斗渠旁，因此，采用節(jié)水灌的渠系水利用系數(shù)為0.667。

表2 2020年伽師縣渠道水利用系數(shù)計(jì)算表

（2）田間水利用系數(shù)。根據(jù)灌區(qū)多年來(lái)管理技術(shù)水平，綜合多方面因素并通過調(diào)查，伽師縣灌區(qū)田間水利用系數(shù)地面灌為0.860，節(jié)水灌為0.900。

（3）灌溉水利用系數(shù)。根據(jù)計(jì)算伽師灌區(qū)常規(guī)灌溉的灌溉水利用系數(shù)為0.459，采用滴灌的灌溉水利用系數(shù)為0.600。2015年地面灌面積為6.79萬(wàn)hm2，節(jié)水灌面積為1.29萬(wàn)hm2，經(jīng)面積加權(quán)綜合灌溉水利用系數(shù)0.485?，F(xiàn)狀年伽師縣灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)具體見表3。

2）2020年灌溉水利用系數(shù)分析

表3 伽師縣灌區(qū)2015年灌溉水利用系數(shù)表

（1）渠系水利用系數(shù)。2020年（設(shè)計(jì)水平年）灌區(qū)內(nèi)干渠及部分支渠實(shí)施灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目，渠道襯砌后，渠系水利用系數(shù)有所提高，但考慮到南疆氣候干燥、蒸發(fā)強(qiáng)烈而引起的水面蒸發(fā)等，結(jié)合該縣部分實(shí)測(cè)相似渠道的水利用系數(shù)，考慮閘門漏損及管理水平等，渠道防滲改建后干渠渠系水利用系數(shù)取0.88。

伽師縣支渠總長(zhǎng)度191.45 km，現(xiàn)狀防滲長(zhǎng)度25.60 km，本次未防滲改建支渠，考慮到各縣均在實(shí)施《大中型灌區(qū)節(jié)水改造工程》，建設(shè)內(nèi)容以灌區(qū)骨干干、支渠為主，則伽師縣設(shè)計(jì)水平年支渠綜合渠系水利用系數(shù)按防滲長(zhǎng)度加權(quán)平均并綜合考慮其它各級(jí)渠道及田間未有規(guī)劃工程實(shí)施，故2020年其水利系數(shù)仍維持現(xiàn)狀不變，取0.860。伽師縣設(shè)計(jì)水平年渠系水利用系數(shù)按防滲長(zhǎng)度加權(quán)平均并綜合考慮后取0.547，滴灌渠系水利用系數(shù)為0.683。

（2）田間水利用系數(shù)?？紤]到灌區(qū)為老灌區(qū)，經(jīng)過多年的耕作，田間已基本平整，故至設(shè)計(jì)水平年仍維持現(xiàn)狀。設(shè)計(jì)水平年該灌區(qū)田間水利用系數(shù)為0.860，節(jié)水灌田間水利用系數(shù)根據(jù)規(guī)范取0.900。

表4 伽師縣灌區(qū)2015年灌溉水利用系數(shù)表

（3）灌溉水利用系數(shù)。根據(jù)計(jì)算伽師縣灌區(qū)常規(guī)灌溉的灌溉水利用系數(shù)為0.470，采用滴灌的灌溉水利用系數(shù)為0.615，2020年地面灌面積為5.37萬(wàn)hm2，節(jié)水灌面積為2.7萬(wàn)hm2，經(jīng)面積加權(quán)綜合灌溉水利用系數(shù)0.542。通過加快大中型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目的實(shí)施，能夠進(jìn)一步提高灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)。具體計(jì)算結(jié)果見表4。

5 結(jié)語(yǔ)

通過在喀什噶爾河流域伽師縣灌區(qū)實(shí)施灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水改造項(xiàng)目，較2015年相比，高效節(jié)水灌溉面積增加1.42萬(wàn)hm2，渠道水利用系數(shù)增加3.94%。綜合灌溉水利用系數(shù)由2015年的0.485提升至2020年的0.542，提高11.75%。其中，地面灌條件下，灌溉水利用系數(shù)和渠系水利用系數(shù)提高了2.40%；節(jié)水灌條件下，灌溉水利用系數(shù)和渠系水利用系數(shù)提高了2.40%。在南疆地區(qū)實(shí)施灌區(qū)改造能夠降低水資源在輸送過程的損耗，可以提高水資源的利用效率，為南疆脫貧攻堅(jiān)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。