溫州市農(nóng)業(yè)灌溉水有效利用系數(shù)閾值測算

陳曦，韓超倫

(溫州市水利局，浙江 溫州 32500)

農(nóng)業(yè)灌溉水有效利用系數(shù)是指在一段時(shí)間內(nèi)灌溉且被作物吸收利用的水量與水源地總引水量的比值[1-2]，農(nóng)業(yè)灌溉水有效利用系數(shù)的閾值是指一定空間尺度上系數(shù)的值域，即在農(nóng)業(yè)灌溉臨界條件下所產(chǎn)生的灌溉用水有效利用系數(shù)最值，包含最大值和最小值[3]。由于灌溉水有效利用系數(shù)受到降雨量等自然條件和灌區(qū)工程等諸多因素的影響較大[4]，因此，不同灌區(qū)不同水文年氣候條件的灌溉用水有效利用系數(shù)也不同。溫州市地處浙江省東南部，屬浙閩山丘地帶，南嶺山系的洞宮山和雁蕩山貫穿南北，西部、西北部千米以上山峰連綿不絕，中部多丘陵和河谷臺(tái)地，較大的有楠溪江中游河谷地、大荊盆地以及陶山、馬嶼，北港等小片平原，東部的樂柳、溫瑞、鰲江、南港等平原地勢(shì)平坦，河網(wǎng)密布[5]。依據(jù)水利部有關(guān)《全國灌溉用水有效利用系數(shù)測算分析技術(shù)指南》要求，結(jié)合溫州市灌區(qū)的水文資料、農(nóng)作物品種以及灌區(qū)類型等，采用實(shí)際最大供水能力法[6]和水文年法測算研究灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉水有效利用系數(shù)的閾值，測算成果對(duì)指導(dǎo)灌區(qū)管理、資金投入等具有重要意義。

1 灌區(qū)選擇

根據(jù)《2017年度溫州市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算分析成果報(bào)告》，溫州全市現(xiàn)有2個(gè)大型灌區(qū)，均為提水灌區(qū)，設(shè)計(jì)灌溉面積4.262萬hm2，有效灌溉面積2.642萬hm2；有中型灌區(qū)6處，設(shè)計(jì)灌溉面積2.811萬hm2，有效灌溉面積1.717萬hm2；有小型灌區(qū)2 994個(gè)，其中百畝以上小型灌區(qū)1 664個(gè)，小型灌區(qū)有效灌溉面積7.058萬hm2。

采用典型調(diào)查法，根據(jù)典型灌區(qū)的代表性、可行性以及穩(wěn)定性原則，選擇時(shí)考慮全市灌溉面積的分布、灌區(qū)節(jié)水改造等情況，盡量使所選的樣點(diǎn)灌區(qū)能基本反映全市灌區(qū)整體特點(diǎn)。結(jié)果從溫州灌區(qū)中選取溫瑞灌區(qū)、橋墩灌區(qū)等2個(gè)大型灌區(qū)；瑞平灌區(qū)、江北灌區(qū)、北引灌區(qū)等4個(gè)中型灌區(qū)；山根灌區(qū)、埭馬灌區(qū)、巖門灌區(qū)等20個(gè)小型灌區(qū)進(jìn)行測算分析。

2 最大供水能力法閾值測算

2.1 方法

最大供水能力法是指在灌區(qū)單位面積平均綜合凈灌溉定額最大的年份，計(jì)算灌區(qū)綜合凈灌溉定額，進(jìn)而測算灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)最小值。該方法測算步驟包括選擇測算區(qū)域典型年，搜集灌區(qū)面積、灌區(qū)用水量以及作物結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)資料，測算分析典型灌區(qū)的特殊年份灌溉水有效利用系數(shù)。在統(tǒng)計(jì)分析溫州市2013—2017年的灌區(qū)資料、各地氣象條件以及各灌區(qū)詳細(xì)系數(shù)測算資料的基礎(chǔ)上，篩選出年降雨量及綜合灌溉定額等最大值。用2017年灌區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)替換各灌區(qū)當(dāng)年的實(shí)際種植情況，選用當(dāng)年的實(shí)際灌溉面積計(jì)算凈灌溉水用量，并結(jié)合毛灌溉水用量計(jì)算出典型年灌溉水利用系數(shù)。結(jié)合溫州市實(shí)際情況，對(duì)典型灌區(qū)的平水年(P=50%)和偏枯年(P=75%)的灌溉水利用系數(shù)進(jìn)行分析。根據(jù)溫州市灌區(qū)不同降雨頻率的凈灌溉定額，偏枯年的凈灌溉定額為平水年的1.15～1.20倍。

2.2 結(jié)果

以溫瑞灌區(qū)偏枯年為例，采用最大實(shí)際供水能力法測算灌溉水有效利用系數(shù)閾值如表1。

表1 溫瑞灌區(qū)偏枯年最大實(shí)際供水能力法灌溉用水有效利用系數(shù)閾值測算

采用實(shí)際最大供水能力法對(duì)溫州市灌區(qū)平水年、偏枯年的灌溉水有效利用系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果為 0.491、0.565，并以此作為溫州市不同降雨頻率灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉水有效利用系數(shù)閾值的最小值，測算結(jié)果見表2。

表 2 溫州市不同類型灌區(qū)在平水年和偏枯年的最大供水能力閾值測算

3 水文年法閾值測算

3.1 方法

灌區(qū)在平水年份中氣候相對(duì)濕潤，作物需水量穩(wěn)定，毛灌溉用水量適中。而當(dāng)氣候相對(duì)干旱時(shí)作物需水量增大，毛灌溉用水量卻減少。在水量充沛的年份，變化則與之相反。水文年法測算步驟包括確定區(qū)域典型年，統(tǒng)計(jì)不同降雨頻率典型年的實(shí)際灌溉面積及毛灌溉用水量，測算分析典型灌區(qū)的特殊年份灌溉水有效利用系數(shù)。結(jié)合溫州實(shí)際情況，通過各年的降雨氣象資料，選擇降雨量符合平水年和偏枯年的年份為灌區(qū)典型年。接著采用 2017 年灌區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)和實(shí)際典型年的毛灌溉水用量等資料，以平水年作物凈灌溉定額為基礎(chǔ)，分析測算灌區(qū)平水年、偏枯年的凈灌溉用水量，得到灌溉水有效利用系數(shù)。

3.2 結(jié)果

以溫瑞灌區(qū)偏枯年為例，采用水文年法測算灌溉水有效利用系數(shù)閾值如表 3。

表 3 溫瑞灌區(qū)偏枯年水文年法閾值測算

采用水文年法對(duì)溫州市灌區(qū)平水年、偏枯年的灌溉水有效利用系數(shù)計(jì)算結(jié)果為0.576、0.640，并以此作為溫州市不同降雨頻率灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉水有效利用系數(shù)閾值的最大值，測算結(jié)果見表4。

表4 溫州市不同類型灌區(qū)在平水年和偏枯年的水文年法閾值測算

4 小結(jié)

綜合采用最大供水能力法測算最小值，水文年法測算最大值，對(duì)溫州市灌溉水有效利用系數(shù)進(jìn)行閾值分析，得到溫州市平水年全市灌溉水有效利用系數(shù)范圍為0.491～0.576，偏枯年為0.565～0.640。測算成果填補(bǔ)了溫州市灌溉水有效利用系數(shù)閾值的空白，為溫州市灌區(qū)改造和用水計(jì)劃編制提供重要依據(jù)。